ADS—B在空管中的應(yīng)用

徐智剛

摘 要：目前航空領(lǐng)域所面臨的的嚴(yán)重問(wèn)題，是建立含有先進(jìn)機(jī)載設(shè)備、配套建設(shè)的空-空數(shù)據(jù)鏈、地-空數(shù)據(jù)鏈、地面用戶設(shè)備的完善的空管系統(tǒng)，以及更加充分合理科學(xué)并且可靠的利用空域，這些都已經(jīng)成為日漸緊迫的工作。在國(guó)際上最有效的處理空中交通管制的方法即是自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（ADS）技術(shù)，基于空-空、地-空數(shù)據(jù)鏈通信和GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（ADS-B），亦是航空器運(yùn)行監(jiān)視技術(shù)在新航行系統(tǒng)發(fā)展中的一項(xiàng)及其重要的成果。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（ADS）；空管；應(yīng)用

1 ADS-B系統(tǒng)簡(jiǎn)介

ADS-B技術(shù)在通信和監(jiān)視技術(shù)應(yīng)用方面，展示了非常豐富的功能，將沖突的探測(cè)、避免、解決、ATC監(jiān)視、ATC一致性監(jiān)視和機(jī)艙綜合信息顯示完美的結(jié)合起來(lái)，同時(shí)也為新航行系統(tǒng)提升了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。ADS-B是廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視的英文縮寫(xiě)，對(duì)空對(duì)空監(jiān)視實(shí)行實(shí)施，包括了信息源、信息傳輸通道、信息處理與顯示三個(gè)部分，將監(jiān)視和通信融為一體，并通過(guò)航空電子設(shè)備得到其主要信息，比如通過(guò)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）、慣性參考系統(tǒng)（IRS）、飛行管理器和其它機(jī)載傳感器等手段獲取，其主要信息顯示了有關(guān)飛機(jī)的經(jīng)度、緯度、高度、時(shí)間的位置信息，以及航跡角、航線拐點(diǎn)、沖突告警信息、飛機(jī)的識(shí)別信息等等可能的信息，另外，比如飛機(jī)航向、風(fēng)速、風(fēng)向以及外界溫度等附加信息也有顯示。ADS-B對(duì)飛機(jī)思維位置信息的通過(guò)有效算法和提取處理，以偽雷達(dá)畫(huà)面給用戶實(shí)時(shí)的呈現(xiàn)一個(gè)清晰和直觀的背景地圖、航跡、交通態(tài)勢(shì)分布、參數(shù)和報(bào)文窗口。ADS-B以網(wǎng)狀、多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式，通過(guò)多地面站和機(jī)載站，進(jìn)行數(shù)據(jù)的雙向通信。ADS-B接收機(jī)與空管系統(tǒng)和其它飛機(jī)的機(jī)載ADS-B連接起來(lái)，處理接收其他飛機(jī)和地面的廣播信息傳送給機(jī)艙綜合信息顯示器，這樣無(wú)論空地，都可以實(shí)時(shí)的提供速度、高度、飛機(jī)是否轉(zhuǎn)彎、爬升或下降、以及沖突告警、避碰策略、氣象等等的信息。

2 ADS-B技術(shù)應(yīng)用

2.1 ADS-B技術(shù)實(shí)現(xiàn)了飛行信息共享

傳統(tǒng)的雷達(dá)監(jiān)視技術(shù)，由于信息處理成本高、格式紛雜、遠(yuǎn)程截獲能力差的缺點(diǎn)，使得指定航線難以實(shí)現(xiàn)篩選，信息無(wú)法共享，而ADS-B技術(shù)在“空地一體化”、“全球可互用”指導(dǎo)原則下橫空出世，實(shí)現(xiàn)了航跡信息的共享。無(wú)論本區(qū)域的空管實(shí)施，還是情報(bào)區(qū)尤其是不同空管體制的情報(bào)區(qū)的跨域飛行，在管理空中交通活動(dòng)中獲取的航跡信息都是十分珍貴的資源，對(duì)提高運(yùn)行管理效率有著重要的影響。

2.2 ADS-B技術(shù)應(yīng)用于空中交通管制

傳統(tǒng)空中交通監(jiān)視技術(shù)將取得革命性的突破，其標(biāo)志即是ADS-B在空中交通管制中的應(yīng)用。即使在無(wú)法部署航管雷達(dá)的大陸地區(qū)，空管ATM仍然可以提供良好的虛擬雷達(dá)管制服務(wù)，并且優(yōu)于雷達(dá)間隔標(biāo)準(zhǔn)。在雷達(dá)可以覆蓋的地區(qū)，更可以在不增加雷達(dá)設(shè)備的前提下，增強(qiáng)雷達(dá)系統(tǒng)監(jiān)視能力，并且僅僅付出較低的代價(jià)，乃至提高航路和終端區(qū)的飛行容量，同時(shí)提供良好的空管服務(wù)，同時(shí)不低于標(biāo)準(zhǔn)雷達(dá)間隔。實(shí)現(xiàn)飛行動(dòng)態(tài)在較大的區(qū)域內(nèi)監(jiān)視、改進(jìn)改善飛行流量管理、為航空器提供各類信息情報(bào)等等，都可以通過(guò)ADS-B技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

2.3 ADS-B在增強(qiáng)航空器之間相互監(jiān)視能力的同時(shí)，對(duì)加強(qiáng)空-空協(xié)同方面也有著重要的作用

ADS-B自發(fā)廣播式的位置報(bào)告速度更快，即便航空器沒(méi)有發(fā)出問(wèn)詢，也可進(jìn)行接受和處理，比應(yīng)答式機(jī)載避撞系統(tǒng)（ACAS/TCAS）能提供更快速、更準(zhǔn)確的位置報(bào)告，增強(qiáng)了航空器間的協(xié)同能力，提升機(jī)載避撞系統(tǒng)TCAS性能，保持最小安全間隙的同時(shí)，又避免、解決了空-空協(xié)同中發(fā)生的沖突。ADS-B是實(shí)現(xiàn)“自由飛行”必不可少的重要技術(shù)。

2.4 ADS-B在廣大的機(jī)場(chǎng)地面活動(dòng)地區(qū)進(jìn)行的航空器活動(dòng)監(jiān)視，降低了成本的同時(shí)，也扮演著重要的角色

在ADS-B出現(xiàn)之前，機(jī)場(chǎng)繁忙，裝置的場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)，無(wú)法覆蓋航站樓的所有停機(jī)位，在追求實(shí)現(xiàn)“登機(jī)門(mén)到登機(jī)門(mén)”的管理預(yù)期過(guò)程中，ADS-B應(yīng)運(yùn)而生，通過(guò)輔助場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)，通過(guò)接收、處理廣播信息，可以將監(jiān)視從空中延伸到機(jī)場(chǎng)的登機(jī)橋，空中交通管理終于實(shí)現(xiàn)了“登機(jī)門(mén)到登機(jī)門(mén)”，并且即使不依賴場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)，也可以對(duì)機(jī)場(chǎng)地面移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視管理。

3 ADS-B技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

1998年，一個(gè)戰(zhàn)略機(jī)遇出現(xiàn)在中國(guó)新航行系統(tǒng)探索發(fā)展的道路上，那就是開(kāi)辟歐亞新航路，加快我國(guó)西部地區(qū)的航空運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，同時(shí)以國(guó)際航空組織相關(guān)的新航行系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃為，開(kāi)始了新航行系統(tǒng)航路（L888航路）的建設(shè)工程，也是我國(guó)第一條以ADS-B技術(shù)為基礎(chǔ)的新航路。同年，在北京地區(qū)成立了網(wǎng)管數(shù)據(jù)中心，并為L(zhǎng)888航路專門(mén)裝備了FANS1/A定義的ADS-C監(jiān)視工作站。2000年，L888航路建設(shè)完成，并且通過(guò)了嚴(yán)格的評(píng)估和測(cè)試，正式投入運(yùn)行。2004年，相繼建成了北京、上海、廣州三大區(qū)域管制中心，并且其空管自動(dòng)化系統(tǒng)都具備了ADS航跡處理的能力。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，可以實(shí)施“航管員/飛行員數(shù)據(jù)鏈通信”（CPDLC），同時(shí)處理來(lái)自ACARS數(shù)據(jù)的自動(dòng)相關(guān)的監(jiān)視航跡，新系統(tǒng)的建成，是我國(guó)主要空管設(shè)施具備ADS監(jiān)視能力的重要表示。近年來(lái)伴隨著航空公司規(guī)模擴(kuò)大和新機(jī)型的不斷更新，航空器通過(guò)裝配適合新航行系統(tǒng)的機(jī)載電子設(shè)備，已經(jīng)擁有了地空雙向數(shù)據(jù)通信的能力。

4 發(fā)展方向

我國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)正在飛速發(fā)展，在面對(duì)空域范圍的不斷擴(kuò)大、機(jī)隊(duì)規(guī)模的不斷增加、機(jī)型種類不斷更新的大環(huán)境下，與之相匹配的空管設(shè)備設(shè)施也需要即時(shí)的更新和完善。是針對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家的ADS-B技術(shù)進(jìn)行全面的引進(jìn)，還是依靠我國(guó)現(xiàn)有資源實(shí)施自主研發(fā)，是當(dāng)局面對(duì)的一個(gè)艱難的、影響深遠(yuǎn)的選擇。這兩種方式，都需要將現(xiàn)有的機(jī)載設(shè)備、地面設(shè)施、研發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)品等等方面進(jìn)行全面的系統(tǒng)的更新，同時(shí)依靠航空宏觀政策的大力支持，各方協(xié)調(diào)、整體推進(jìn)。從已有的機(jī)載設(shè)備為基礎(chǔ)、兼顧最終目標(biāo)，制定有所側(cè)重的政策規(guī)則，為推進(jìn)空中交通管制一體化的建設(shè)，需積極的、更好的完成如下工作：（1）對(duì)現(xiàn)有的機(jī)載設(shè)備進(jìn)行全面的檢測(cè)、更新。（2）制定切實(shí)可行的ADS-B實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。（3）得到實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并依據(jù)制定ADS-B的應(yīng)用程序、服務(wù)規(guī)則和地面系統(tǒng)操作技術(shù)規(guī)范。（4）針對(duì)西部地區(qū)的特殊情況，實(shí)行限制雷達(dá)布局策略，即ADS-B監(jiān)視為主、雷達(dá)監(jiān)視為輔。（5）在雷達(dá)管制區(qū)以ADS-B航跡處理為基礎(chǔ)，建立相應(yīng)的應(yīng)急備份系統(tǒng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

由于我國(guó)在空管技術(shù)更新上仍然在ADS-C技術(shù)框架內(nèi)進(jìn)行，使得新航行系統(tǒng)的發(fā)展和空中交通監(jiān)視技術(shù)的改進(jìn)方面難雖然了一些成績(jī)，并開(kāi)展了一系列建設(shè)性活動(dòng)，但是卻難以取得更大的成就，尤其在改進(jìn)空管安全和效率、面對(duì)突出問(wèn)題時(shí)，沒(méi)有取得行之有效的解決方法。由于ADS-B技術(shù)系統(tǒng)對(duì)空中交通管制的發(fā)展有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，當(dāng)今國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家的ADS-B技術(shù)已經(jīng)非常成熟，并且已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)用階段，正在逐步用新航行監(jiān)視技術(shù)代替雷達(dá)，我國(guó)與之相比，航空事業(yè)起步較晚，技術(shù)力量相對(duì)薄弱，仍然停滯在ADS概念階段，還停留在部署雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)的階段，應(yīng)當(dāng)正視差距，科學(xué)的推進(jìn)ADS-B系統(tǒng)的實(shí)施，為我國(guó)的ADS-B技術(shù)發(fā)展尋找突破，為我國(guó)的航空事業(yè)尋求更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]王魯杰.中國(guó)民航應(yīng)優(yōu)先發(fā)展ADS-B應(yīng)用技術(shù)[J].中國(guó)民用航空，2006（1）.