民航飛行訓(xùn)練中ADS—B系統(tǒng)應(yīng)用分析

萬瑜

摘 要：在空中交通管制系統(tǒng)中，廣播式自動相關(guān)監(jiān)視（ADS-B）技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上降低了成本，并且隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和完善，民航飛行訓(xùn)練中ADS-B技術(shù)的應(yīng)用也更加完善和健全，使得其在空中管制更加具有高精度、可靠性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性等諸多優(yōu)勢，所以對于民航飛行訓(xùn)練中ADS-B系統(tǒng)應(yīng)用分析研究具有重要意義。

關(guān)鍵詞：民航；飛行訓(xùn)練；ADS-B系統(tǒng)；應(yīng)用

引言

隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的日益完善，ADS-B作為一種新的監(jiān)測手段，以其全天候、無縫、高精度的特點逐漸成為空中交通監(jiān)測的重要手段。ADS-B監(jiān)測技術(shù)能夠?qū)崟r準(zhǔn)確地跟蹤和定位空中和地面飛機(jī)。飛機(jī)不斷地發(fā)出位置、高度、速度和航向信息，地面控制器可以實時監(jiān)控整個空域的飛機(jī)。駕駛員還可以通過信息實現(xiàn)自動監(jiān)控和報警，增加駕駛員對飛機(jī)危險接近程度的預(yù)判。在此基礎(chǔ)上，減小了飛機(jī)之間的飛行間隔，增大了空間。域的容量提高了空域和路由的利用率。同時，飛行員的積極參與可以減輕管制員的壓力和工作量，保證飛行訓(xùn)練的安全，提高空中交通管制的監(jiān)測水平和管理水平以及安全水平。

1 民航飛行訓(xùn)練中ADS-B系統(tǒng)簡介

ADS-B技術(shù)是一種基于衛(wèi)星定位和地空數(shù)據(jù)鏈路通信的飛機(jī)運(yùn)行監(jiān)測技術(shù)。該技術(shù)的核心是通過地面空中數(shù)據(jù)鏈將機(jī)載設(shè)備的位置數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)降孛娼煌ü苤撇块T。ADS-B技術(shù)的原理簡單地說，首先機(jī)載設(shè)備接收GPS信號，進(jìn)行實時定位，然后以一定間隔廣播飛機(jī)位置數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)，周圍飛機(jī)和地面基站接收這種數(shù)據(jù)廣播，飛機(jī)也接收其飛機(jī)在空域的數(shù)據(jù)廣播。如此，飛機(jī)和地面基站也可以通過軟件分析以及借助系統(tǒng)，清楚的看到地面以及空中的飛機(jī)。

地空數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)茿DS-B技術(shù)重要的組成部分，各國在ADS-B地空數(shù)據(jù)鏈的選擇上也各不相同，主要有三種主流的選擇：第一種，是歐洲較為常見的高頻數(shù)據(jù)鏈模式；第二種，是美國常用的通用訪問收發(fā)機(jī)數(shù)據(jù)鏈方式，也是目前發(fā)展較快的；第三種，在商用飛機(jī)中采用的1090MHz S模式擴(kuò)展電文數(shù)據(jù)鏈（1090ES）。由于UAT模式的數(shù)據(jù)鏈僅用于廣播業(yè)務(wù)，因此機(jī)載電子設(shè)備的數(shù)據(jù)鏈路接口只需要支持具有尋址信息的業(yè)務(wù)，不需要地址或通信的連接模式。這些改進(jìn)可以優(yōu)化機(jī)載收發(fā)信機(jī)的數(shù)據(jù)接口，簡化數(shù)據(jù)接口，提高數(shù)據(jù)流的效率，且建設(shè)成本相對較低。

2 ADS-B系統(tǒng)系統(tǒng)組成及建設(shè)

UAT方式ADS-B系統(tǒng)分機(jī)載系統(tǒng)和地面站系統(tǒng)兩大部分。

單套UAT方式機(jī)載ADS-B系統(tǒng)主要包括以下設(shè)備：

具有內(nèi)置GPS接收機(jī)的GDL90收發(fā)機(jī)1臺

GPS天線1個

通信天線2個

機(jī)載顯示器1套

單套地面站系統(tǒng)的硬件組成如下：

地面收發(fā)機(jī)1套

GPS天線1套

L波段通訊天線1套

GBT直流電源1套

網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)1臺

ADS-B數(shù)據(jù)服務(wù)器1臺

控制顯示客戶端計算機(jī)1臺

3 ADS-B系統(tǒng)在飛行訓(xùn)練中的應(yīng)用

3.1 監(jiān)視空中交通活動

ADS-B監(jiān)控系統(tǒng)與雷達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)一樣，可以實時監(jiān)控空中交通活動。雷達(dá)監(jiān)視是通過地面雷達(dá)測量飛機(jī)的位置；兩個雷達(dá)在飛機(jī)接收到信號后將信號發(fā)回地面，并將高度、速度和飛機(jī)姿態(tài)等信息發(fā)回地面。ADS-B監(jiān)視被發(fā)送到其他飛機(jī)和地面，其中包括接收衛(wèi)星信號的飛機(jī)的信息以及飛機(jī)高度、速度、飛行方向和其他信息?？刂?。ADS-B的優(yōu)點是：定位精度高，更新速度快，成本低。ADS-B對空中交通的監(jiān)視見圖1。

圖1 空中交通監(jiān)視圖

如圖1所示，飛機(jī)的信息通過ADS - B數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)降孛嬷笓]中心，控制器可以通過屏幕控制空中交通，可以直接從標(biāo)牌讀取的飛行信息包括飛機(jī)的高度、飛機(jī)的速度和飛機(jī)標(biāo)牌，并且能夠直觀地看到飛機(jī)的相對位置，基于此管制員通過這一信息改進(jìn)空中交通服務(wù)。

3.2 提供飛行預(yù)警

飛機(jī)在空中飛行時，通過保持間隔來確保安全。而飛機(jī)的間隔需要由地面的管制員進(jìn)行監(jiān)測、調(diào)控和指揮，但是受到飛機(jī)流量增大等多種因素的影響，會使得管制員在調(diào)控的過程中難免出現(xiàn)諸多失誤。所以，飛行預(yù)警對于民航的飛行訓(xùn)練具有重要意義，如果兩架飛機(jī)在飛行過程中間隔距離不達(dá)標(biāo)時，系統(tǒng)就會自動報警，這為管制員積極采取有效措施和指揮提供了保障。ADS-B的位置信息是衛(wèi)星提供的，假設(shè)飛機(jī)A的位置用x表示，飛機(jī)B的位置用y.表示，安全間隔為d。ADS-B系統(tǒng)設(shè)定當(dāng)：

此時，如果飛機(jī)的間隔距離小于系統(tǒng)的安全距離，系統(tǒng)就會報警，顯示屏上的飛機(jī)顏色就會變成紅色，這提醒了管制員積極采取有限措施，避免訓(xùn)練危險的出現(xiàn)。例如，如果在飛行訓(xùn)練過程中兩架飛機(jī)在900m高度如果出現(xiàn)了飛行沖突，系統(tǒng)會根據(jù)接下來的航線及時告警，飛機(jī)標(biāo)志會變成紅色，提醒管制員積極采取有效措施，進(jìn)行飛機(jī)飛行路線的規(guī)劃和調(diào)控，避免飛行訓(xùn)練中出現(xiàn)危險和事故。

3.3 縮短飛行安全間隔

與機(jī)載防撞系統(tǒng)（ACAS/TCAS）相比，ADS-B的位置報告是自發(fā)廣播的。飛行訓(xùn)練中飛機(jī)的位置報告可以毫無疑問地被接收和處理，從而有效地提高了飛機(jī)的協(xié)同能力，提高了機(jī)載防撞系統(tǒng)TCAS的性能，保證了飛機(jī)的良好運(yùn)行。它可以保持最小的安全間隔，避免沖突，解決空對空合作的目標(biāo)。ADS-B系統(tǒng)的這種能力使得維護(hù)飛行安全間隔的責(zé)任更多地轉(zhuǎn)移到空中，這是實現(xiàn)飛行訓(xùn)練順利進(jìn)行和良好效果不可缺少的技術(shù)基礎(chǔ)。

飛行學(xué)院訓(xùn)練飛行在采用ADS-B監(jiān)視系統(tǒng)以前間隔為終端區(qū)6km，航路10km。隨著辦學(xué)規(guī)模的擴(kuò)大的這種間隔早已不能滿足訓(xùn)練飛行的需求，采用ADS-B監(jiān)視系統(tǒng)之后，整個訓(xùn)練飛行的飛行間隔改為終端區(qū)2km、航路3km的飛行。

4 結(jié)論

本文首先介紹了ADS-B監(jiān)視系統(tǒng)的工作原理，然后從監(jiān)視空中交通活動、提供飛行告警和縮短飛行安全間隔三方面闡述ADS-B在民航飛行訓(xùn)練飛行中的應(yīng)用。通過分析研究可以發(fā)現(xiàn)，在民航飛行訓(xùn)練中，ADS-B的應(yīng)用對于民航訓(xùn)練安全以及技術(shù)提升具有重要意義，而且能夠在很大程度上提高整個飛行員訓(xùn)練過程中的效果和飛行員飛行駕駛技術(shù)。

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（作者單位：中國民用航空飛行學(xué)院遂寧分院 飛行十三大隊）