张蕾
中国民航贵州空中交通管理分局，贵州省贵阳市 550012
摘 要：系统航迹的高度跳变是自动化系统普遍存在的难题，高度选择策略也是自动化系统核心算法之一。本文通过NUMEN自动化系统上发生的系统航迹高度跳变典型案例，深入分析现有高度选择算法的不足，并提出改进方案，为高度选择机制的后续改进提供了参考价值。
关键词：空管自动化；高度跳变；算法改进
中图分类号：TP316 文献标识码：A 文章编号：
1引言
自动化系统通过接入多部雷达信号，融合处理后的系统航迹质量应该优于参与融合处理任何一部雷达源的航迹质量。目前系统航迹水平范围基本实现目标的真实位置最佳估计，但垂直范围上，由于高度数据需要及时反映目标的上升下降趋势，目前主流的做法是选择当前质量最好的单雷达数据更新系统航迹的高度。这种算法也存在一定的弊端，当选择的雷达源高度发生异常跳变时，即使其他雷达源高度正常，系统航迹的高度也会随之跳变。
2NUMEN自动化系统高度选择算法
莱斯自动化系统选择某部单雷达高度作为系统航迹的高度[1]，具体算法如下：
(1)经过修正后的单雷达高度送给多雷达进行选择；
(2)在系统航迹的第一个周期，选择报告高度数据的第一部雷达的数据；
(3)从第二个周期开始，系统开始遍历所有发现该目标的雷达，选择满足条件的雷达报告的高度；
(4)雷达当前报告目标的时间和上一次报告目标的时间小于该雷达的两个扫描周期；
(5)雷达需满足的条件为：系统遍历所有发现该目标的二次雷达，若
1)雷达更新次数大于2；
2)不在雷达盲区；
3)不是高度无效；
4)不在雷达不可靠区；
5)该雷达上次有效高度的更新时间同当前系统航迹的更新时间差值不能大于两个系统航迹更新周期；
6)连续15个周期高度更新稳定，稳定的两个条件为：
①高度无跳变即本次更新的高度和上次更新的高度差值小于300米，若连续两个周期都大于300米，则开始重新计数稳定。
②不是无效高度。
若以上条件都满足，则按照雷达的先后顺序，将雷达的高度放在临时区，再由临时区导入可信区，若不全满足，则用满足条件最多的雷达更新临时区，而不放入可信区。遍历完所有雷达后，先选择可信区的第一部雷达高度，若可信区为空，则选择临时区的高度。若更新大于300米，则等待2个周期再更新。
3高度跳变问题案例分析
3.1情况说明
某现场反映莱斯自动化系统UTC时间04:15:10，航班号为QTR804（A2637）的航班在航路发生高度跳变，高度从11910米跳变至12530米，与航班QTR802（A2630）发生CA告警。当时两架航班的状态为：
1.两架航班航向一致，沿航路A581航路飞往LANAN方向飞行。
2.两架航班目标在水平方向重叠。
3.航班QTR804保持高度11910米飞行，航班QTR802保持高度12530米飞行，两架航班垂直高度相差620米。
4.在04:15:10，航班QTR804高度突然从11910米跳变至12530米，航班QTR802继续保持高度12530米，此时两架航班在水平方向和垂直方向均重合，符合CA告警条件，产生CA告警。
为找到发生跳变的原因，对QTR804的原始雷达数据进行分析。提取13:00~16:00期间的高度信息，绘制图1。
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图1 QTR804原始雷达高度数据
3.2原因分析
根据雷达源的原始数据，当时共有三部雷达发现该目标，雷达先后顺序为昭通（RZT）、移动（IGY）、磊庄（ILZ），情况如下：
(1)昭通雷达
RZT于13:26发生跳变，QTR804从11917.6跳变至12527.28，13:56跳变至12923.52。14:11又从11917.6跳变至12527.28，在14:46跳变回11917.68，14:56跳变至12527.28，并一直保持到15:17。
(2)移动雷达
IGY在这期间也多次发生跳变。从13:41再次发现QTR804，一直保持高度11917.68至13:53，之后目标丢失。在15:09跳变至12527.28，随后高度又跳变回11887.20。期间出现过交织代码、无效高度和高度缺失的情况。
(3)磊庄雷达
ILZ从13:14开始频繁出现代码交织，无交织时高度一直保持11910.06至11917.68之间，未出现明显跳变。
从当时的情况来看，QTR804一直使用磊庄雷达的高度，昭通雷达从13:41分发生跳变，从11910米至12530米。从13:41分至15:07，单雷达高度保持12530米长达16个周期，在此情况下，虽然磊庄雷达也很稳定，但昭通雷达排序靠前，因此15:10时QTR804选取了昭通雷达的高度，高度发生跳变。
4算法改进建议
根据莱斯现有的高度选择算法，不可避免会出现案例中的高度跳变现象。作者深入分析高度跳变的原因与自动化系统的高度选择机制，建议从以下几个方向对高度选择算法进行改进：
(1)将系统雷达高度更新时机往后延。现有系统高度更新时机为航迹消息处理时，可改为综合航迹更新时，以避免某个周期原始雷达跳变对系统雷达高度造成影响。
(2)增加单雷达高度平滑处理。单雷达数据为原始雷达数据修正的结果，在修正时对高度变化进行检测，当变化值超出理论最大爬升下降率时，认为该高度变化异常，增加异常标记送入综合雷达选择。
(3)对所有雷达送出的高度进行综合横向比较，形成动态权重。根据每部雷达的更新时机、航迹与雷达的相对位置、完好性、连续性、稳定性等设置权重，选取权重最大的单雷达对系统对打进行更新。
(4)设置更为灵活的静态权重。系统现有的权重为雷达顺序靠前则权重相对较大，可以根据每部雷达的覆盖范围设置不同的静态权重，此方法需要进行大量数据观察，防止在雷达覆盖边缘之间出现高度跳变的现象。
5结束语
由于单个雷达信号不稳定的情况时有发生，从雷达源处杜绝高度跳变难度较大。本文从自动化系统入手，研究系统雷达高度选择机制，以一个真实案例探讨自动化系统高度选择算法的弊端，提出改进建议，希望最大限度降低系统航迹高度跳变对管制工作的影响。
参考文献
[1] 南京莱斯信息技术股份有限公司. NUMEN-2000 空管自动化系统技术手册[M]. 南京:南京莱斯信息技术股份有限公司, 2013.