基于ADS-B技術的私人航空管理系統(tǒng)的應用與變革

劉晨霞 趙華 劉金星 王蕊

(1.河北師范大學職業(yè)技術學院電子系,河北石家莊 050024;2.河北科技大學,河北石家莊 050000)

基于ADS-B技術的私人航空管理系統(tǒng)的應用與變革

劉晨霞1趙華1劉金星2王蕊1

(1.河北師范大學職業(yè)技術學院電子系,河北石家莊 050024;2.河北科技大學,河北石家莊 050000)

本文介紹了基于ADS-B技術的私人航空管理系統(tǒng),研討了ADS-B技術在我國私人航空領域應用的可行性。首次提出將該技術和移動互聯(lián)網(wǎng)相結合定制一套航空器的移動設備航道查詢與飛行任務提交的應用系統(tǒng)。

ADS-B 私人航空 空中交通管理 移動互聯(lián)網(wǎng)

ADS-B(廣播式自動相關監(jiān)視)是一個集通信與監(jiān)視于一體的信息系統(tǒng),由信息源、信息傳輸通道和信息處理與顯示三部分組成[1],以網(wǎng)狀、多點對多點方式完成數(shù)據(jù)雙向通信。ADS-B能為運行中的航空器提供各類情報服務,使機組更加清晰地了解周邊的交通情況。

目前我國政府職能部門和個人擁有航空器和直升機數(shù)量正在以每年10%的速度快速增長(如圖0-1所示),原有空管技術已無法滿足我國私人航空活動安全發(fā)展的需要?；贏DS-B 技術的私人空管系統(tǒng)與雷達系統(tǒng)相比,ADS-B能夠提供更加實時和準確的航空器位置等監(jiān)視信息,建設投資只有前者的十分之一左右,另外可以增加無雷達區(qū)域的空域容量,大大降低空中交通管理的費用[2]。

將該空管系統(tǒng)與移動互聯(lián)網(wǎng)相結合定制一套航空器的移動設備航道查詢與飛行任務提交多體化應用系統(tǒng),從而大大提高移動互聯(lián)網(wǎng)利用率,方便個人隨時隨地獲取飛行器各項信息。

1 ADS-B系統(tǒng)的工作原理

ADS-B系統(tǒng)工作原理示意圖如圖1-1所示。

ADS-B系統(tǒng)由多地面站和機載站構成,機載ADS-B設備廣播式發(fā)出來自本機信息處理單元收集到的導航信息,接收其它航空器以及地面站的廣播信息后經(jīng)過處理送給機艙綜合信息顯示器。ADS-B的信息傳輸通道以ADS-B報文形式,通過空-空、空-地數(shù)據(jù)鏈廣播式傳播。機艙綜合信息顯示器根據(jù)收集的其他飛機和地面站的ADS-B信息給飛行員提供飛機周圍的各種導航及附加信息。ADS-B的信息處理與顯示主要包括位置信息和其它附加信息的提取、處理及有效算法,并且形成清晰、直觀的背景地圖和航跡、交通態(tài)勢分布、參數(shù)窗口以及報文窗口等,最后以偽雷達畫面實時地提供給用戶[1]。目前應用較多的ADS-B技術主要有：978MHz通用訪問收發(fā)機和1090MHz的S模式擴展電文數(shù)據(jù)鏈[3]。

ADS-B技術是新時期航行系統(tǒng)中非常重要的通信和監(jiān)視技術,把沖突探測、沖突避免、沖突解決以及機艙綜合信息顯示有機的結合起來,為新航行系統(tǒng)擴展了非常豐富的功能,同時也帶來了潛在的經(jīng)濟效益和社會效益。

圖0-1 我國私人航空器擁有量統(tǒng)計表

圖1 -1 系統(tǒng)工作原理

圖3 -1 航空服務站核心子系統(tǒng)

2 ADS-B技術在私人航空器上的應用

在我國現(xiàn)代化發(fā)展進程中,由于私人航空器的普及,航空領域勢必然發(fā)生巨大的改變。2011年7月,國務院頒布了《關于促進民航業(yè)發(fā)展的若干意見》,確立了“通用航空實現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展,到2020年飛行總量達200萬小時,年均增長19%”的總體目標,并提出了“加大空域管理改革力度”的要求[4]。

ADS-B系統(tǒng)有多種典型的應用,監(jiān)視、沖突管理和飛行安排等,都有效地提高了交通管制的效率和安全性,和傳統(tǒng)技術相比的卓越優(yōu)勢,使得ADS-B應用的研究成為熱點,ADS-B技術應用于私人航空器上將是我國低空管制上邁出的新的一步。ADS-B系統(tǒng)根據(jù)沖突檢測和交通態(tài)勢圖顯示,實現(xiàn)飛行器相互監(jiān)視和指揮能力,增加了航行的安全性。通過有效減小飛行器在空域內(nèi)的最小間隔增大空域容量,提高了空域資源的利用率。ADS-B良好的通信功能和監(jiān)視手段能更準時、連續(xù)的掌握私人飛行器動態(tài),有效實施管制這些設備接收ADS-B的廣播信號,結合衛(wèi)星系統(tǒng)定位以及其他定位信息進行信號的相關處理,最后完成對私人飛行器的跟蹤監(jiān)視。

該技術的應用將保障私人飛行器低空飛行安全,并加強對私人飛行器的飛行管理,另外相關當局開始考察該技術的運行狀況,并表示進一步開發(fā)、利用這項新技術,為我國低空飛行器提供了現(xiàn)實可行性。

3 ADS-B技術與移動互聯(lián)網(wǎng)相結合

根據(jù)中國現(xiàn)有航空業(yè)情況與未來發(fā)展走勢,以及豐富的互聯(lián)網(wǎng)資源,我們可以利用ADS-B技術和移動互聯(lián)網(wǎng)的結合定制一套航空器的移動設備航道查詢與飛行任務提交多體化應用系統(tǒng)。根據(jù)功能的不同可以將通用航空服務站分為五個核心子系統(tǒng),如圖3-1所示。

3.1 核心功能

航空器設備端監(jiān)視子系統(tǒng)操作人員可獲取用戶服務范圍內(nèi)航空器的飛行態(tài)勢信息,對在本區(qū)域從事低空飛行活動的飛行器進行實時飛行態(tài)勢的監(jiān)視。

廣域飛行計劃管理子系統(tǒng)完成飛行計劃的管理。包括飛行計劃的生成、處理、檢查、編輯、批復、存儲、預調配以及發(fā)布。對監(jiān)視服務子系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行融合處理,為飛行態(tài)勢監(jiān)控和高度報警提供服務。

航空氣象服務子系統(tǒng)實現(xiàn)氣象信息的收集、整理和發(fā)布?？梢越邮諄碜蕴鞖鈱崨r觀測站、天氣雷達、各氣象臺站的氣象信息,或在本地人工輸入氣象數(shù)據(jù)。

航行空域情報服務子系統(tǒng)支持對監(jiān)視服務范圍內(nèi)的空域、機場、用戶、地理、超高層建筑物、通信導航、飛行管制規(guī)章制度等航行情報的錄入、編輯、存儲、修改、查詢、檢索、顯示和模擬。

航空駕駛管理服務子系統(tǒng)調劑目標區(qū)域內(nèi)的飛行計劃,對用戶間發(fā)生的航空計劃時間沖突進行公允評判,若用戶違反相關航空制度,通過低空空域監(jiān)視系統(tǒng)反饋的信息,管理系統(tǒng)將會生成懲罰措施。

3.2 系統(tǒng)開發(fā)與應用

空管局可選關鍵地段建設安裝通用航空服務站總服務器,服務器與空中各ADS-B通信設備以及地面ADS-B之間通過使用共同的數(shù)據(jù)鏈路傳遞信息。

可在ADS-B綜合顯示器安裝與地面站各個核心子系統(tǒng)的接口,子系統(tǒng)處理、發(fā)布的各項航空服務、管制信息將顯示到ADSB端。網(wǎng)頁開發(fā)人員可設計航空器的移動設備、航道查詢與飛行任務提交網(wǎng)站主頁,用戶可通過接入移動互聯(lián)網(wǎng),通過CDM A無線傳輸模塊查詢該多體化應用系統(tǒng)在其傳輸頻段發(fā)布的各項飛行信息。

4 結語

ADS-B技術與移動互聯(lián)網(wǎng)相結合的多體化應用系統(tǒng)能夠對我國低空空域的私人航空飛行器進行實時監(jiān)視,及時掌握空中飛行態(tài)勢,給管制系統(tǒng)帶來了極大地便利。未來更多的是需要投入更加深入的研究,充分利用移動互聯(lián)網(wǎng)將取得又一突破性進展。

[1]葉子《.ADS-B系統(tǒng)的工作原理-ADS-B技術在空管中的發(fā)展》.2011年12月.

[2]《廣播式自動相關監(jiān)視(ADS-B)在飛行運行中的應用》.民航局飛行標準司.二〇〇八年九月.

[3]李自俊《.ADS-B廣播式自動相關監(jiān)視原理及未來的發(fā)展和應用》.中國民航飛行學院學報,2008-09-15.

[4]《國務院關于促進民航業(yè)發(fā)展的若干意見》,2011年7月.

河北師大校級青年基金,基金號：L2010Q10。

劉晨霞(1992.12-),女,河北師范大學職業(yè)技術學院電子系,研究方向：應用電子技術、信號處理、移動通信。

趙華(1980.10-),男,河北師范大學職業(yè)技術學院電子系,通信工程教研室主任,研究方向：移動通信、光纖通信、混沌。

劉金星(1986.06-),男,河北科技大學研究生,研究方向：信號檢測、移動通信、微波通信。

王蕊(1991.09-),女,河北師范大學職業(yè)技術學院電子系,研究方向：應用電子技術、移動通信。