低空空域監(jiān)管中雷達(dá)、通信、導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用探討

龐莉+趙勇恒

【摘要】 最近幾年，我國(guó)的空中交通運(yùn)輸?shù)玫搅搜杆侔l(fā)展，從安全方面考慮，低空空域的監(jiān)管受到了越來(lái)越多的重視。本文主要針對(duì)雷達(dá)、通信和導(dǎo)航技術(shù)在低空空域監(jiān)管中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要探討，希望能夠?yàn)楸O(jiān)管水平的提高做出一定貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】 低空空域 監(jiān)管 雷達(dá) 通信 導(dǎo)航技術(shù) 應(yīng)用

前言：

就目前而言，在低空空域監(jiān)管中，比較常見(jiàn)的監(jiān)管方式有三種，一是人工監(jiān)管，二是自動(dòng)監(jiān)管，三是雷達(dá)監(jiān)管。人工監(jiān)管主要是利用專(zhuān)業(yè)的通訊設(shè)備，通過(guò)對(duì)航空器相對(duì)位置的分析，由管制員對(duì)航空器的飛行情況及空中交通狀況進(jìn)行引導(dǎo)，對(duì)于人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)要求較高。因此，這里主要針對(duì)自動(dòng)監(jiān)管和雷達(dá)監(jiān)管中各種技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行討論。

一、雷達(dá)監(jiān)控

雷達(dá)監(jiān)控的基本原理，是利用雷達(dá)探測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于低空空域的有效監(jiān)管，具體來(lái)講，可以分為一次雷達(dá)監(jiān)視和二次雷達(dá)監(jiān)視。一次雷達(dá)主要是通過(guò)降低天線副瓣和波瓣，抑制地面雜波以及強(qiáng)化低速目標(biāo)檢波概率等措施，強(qiáng)化雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)于低空航空器的探測(cè)和監(jiān)管能力，不僅系統(tǒng)架設(shè)方便，而且具備較強(qiáng)的獨(dú)立工作能力。不過(guò)，一次雷達(dá)監(jiān)視主要是利用無(wú)線電脈沖反射信號(hào)進(jìn)行探測(cè)和顯示，因此在顯示器上只能看到一個(gè)亮點(diǎn)，相比較二次雷達(dá)，這種監(jiān)視方式缺乏目標(biāo)識(shí)別碼和高度信息，而且很容易受到雜波、氣象等因素的干擾；二是雷達(dá)主要是利用地面雷達(dá)與飛機(jī)上設(shè)置的機(jī)載雷達(dá)相互配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)于低空航空器的監(jiān)視。設(shè)置在地面的雷達(dá)會(huì)按照一定的周期，發(fā)射相應(yīng)的詢問(wèn)信號(hào)，當(dāng)航空器接收到該信號(hào)后，機(jī)載雷達(dá)會(huì)自動(dòng)回復(fù)應(yīng)答信號(hào)，信號(hào)中包括了航空器識(shí)別碼、高度代碼以及一些特殊的編碼信息。二次雷達(dá)不容易受到外界因素的影響，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于航空器的精準(zhǔn)監(jiān)視，從而在保證飛行安全的同時(shí)，提高了低空空域的利用率。不過(guò)，如果目標(biāo)過(guò)于密集，可能會(huì)出現(xiàn)應(yīng)答重疊問(wèn)題，而且系統(tǒng)建設(shè)周期長(zhǎng)，監(jiān)視成本較高[1]。

二、自動(dòng)監(jiān)控

自動(dòng)監(jiān)控可以通過(guò)數(shù)據(jù)鏈通信以及導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其基本原理，是利用航空器上的機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)，自動(dòng)判斷位置信息，將其與航空器識(shí)別代碼以及一些關(guān)鍵信息一起發(fā)送到地面接收系統(tǒng)，在顯示設(shè)備中顯示偽雷達(dá)畫(huà)面，方便空管人員的監(jiān)管。

2.1 GNSS導(dǎo)航系統(tǒng)

GNSS系統(tǒng)能夠獲取目標(biāo)的坐標(biāo)參數(shù)，持續(xù)提供高精度的導(dǎo)航信號(hào)，可以提供更加精準(zhǔn)的導(dǎo)航服務(wù)。基于FPS以及 GLONASS導(dǎo)航衛(wèi)星星座的第一代GNSS系統(tǒng)本身在導(dǎo)航精度、信息完整性及可用性等方面略有不足，而相關(guān)技術(shù)人員結(jié)合星基增強(qiáng)系統(tǒng)（SBAS）和地基增強(qiáng)系統(tǒng)（GBAS），對(duì)導(dǎo)航性能進(jìn)行了改善，同時(shí)結(jié)合PRN黃金編碼，減少了下行鏈路的干擾，進(jìn)一步強(qiáng)化了系統(tǒng)的性能。

2.2 ADS-B數(shù)據(jù)鏈模式

ADS-B指廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視，屬于自動(dòng)監(jiān)控的一種，融合了自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視、防撞系統(tǒng)以及場(chǎng)面監(jiān)視三者的優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)最為重要的航空監(jiān)視技術(shù)之一。在該技術(shù)中，數(shù)據(jù)的傳輸和接收都必須立足地空數(shù)據(jù)鏈通信技術(shù)，其數(shù)據(jù)鏈模式有三種：一是UAT模式，支持包括ATM/CNS 等在內(nèi)的各種通信標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也支持ADS-B的廣播通訊以及ATN功能，對(duì)于硬件設(shè)備沒(méi)有很高的要求，因此成本投入少，在機(jī)場(chǎng)以及各種空域中都有著廣泛的應(yīng)用[2]；二是1090ES 模式，以PPM進(jìn)行信息編碼，航空器的應(yīng)答編碼為1090MHz，數(shù)據(jù)傳輸帶寬約為1Mbps，對(duì)于一些大型客機(jī)，只需要針對(duì)原本的機(jī)載S模式應(yīng)答系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳?jí)改造，就能夠轉(zhuǎn)變?yōu)?090ES 數(shù)據(jù)鏈模式的ADS-B系統(tǒng)，因此這種數(shù)據(jù)鏈模式在商業(yè)航班中有著良好的應(yīng)用潛力；三是VDL-4模式，該模式在最初的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中主要是針對(duì)ADS-B系統(tǒng)，采用自組織式時(shí)分復(fù)用多路的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)視功能，為了強(qiáng)化其實(shí)用性，在一定程度上考慮了TIS-B以及FIS-B系統(tǒng)，其也是唯一在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就將這兩種系統(tǒng)考慮在內(nèi)的通訊模式。在VDL-4模式中，ADS-B系統(tǒng)包括了地面部分和機(jī)載部分，所發(fā)送的信息電文分別為尋址類(lèi)和廣播類(lèi)。

在上述三種數(shù)據(jù)鏈模式中，UAT模式專(zhuān)門(mén)針對(duì)ADS-B系統(tǒng)，無(wú)論是地面還是機(jī)載系統(tǒng)，采用的都是978MHz，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸；1090ES模式是基于SSR的S模式擴(kuò)展電文功能，也是唯一全球通用的ADS-B數(shù)據(jù)鏈；VDL-4模式目前僅在歐洲地區(qū)試用，尚沒(méi)有得到普及[3]。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在低空空域監(jiān)管中，雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用主要集中在雷達(dá)監(jiān)控，而導(dǎo)航技術(shù)和通信技術(shù)的應(yīng)用則體現(xiàn)在自動(dòng)監(jiān)控中，通過(guò)三種現(xiàn)代化技術(shù)的相互補(bǔ)充，能夠保證良好的監(jiān)管效果，促進(jìn)低空空域監(jiān)管水平的提高。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]黃娟.空管新技術(shù)在低空空域管理中的應(yīng)用[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2015，（16）：11.

[2]劉紀(jì)紅，王倩倩，楊麗.“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在低空空域監(jiān)管系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電訊技術(shù)，2012，52（1）：18-22.

[3]王惠倩.雷達(dá)、通信、導(dǎo)航技術(shù)在低空空域監(jiān)管中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代導(dǎo)航，2014，（4）：270-271.