ADS—B技術(shù)在試飛地空監(jiān)視中的應(yīng)用及展望

李芬

摘要：本文介紹了ADS-B系統(tǒng)的組成及工作原理、ADS-B技術(shù)優(yōu)勢；闡述了ADS-B技術(shù)在試飛地空監(jiān)視中的應(yīng)用并對試飛ADS-B技術(shù)未來發(fā)展方向作了展望。

關(guān)鍵詞：ADS-B技術(shù)；試飛監(jiān)視

引言

在新航行系統(tǒng)的發(fā)展下，世界各國都在發(fā)展和應(yīng)用ADS-B（Automatic Dependent Surveillance - Broadcast） 監(jiān)視技術(shù)。在國外空管監(jiān)視系統(tǒng)領(lǐng)域，ADS-B技術(shù)已是被廣泛應(yīng)用，在我國ADS-B的發(fā)展也已經(jīng)處于相對實用階段，并在西部某些地區(qū)實現(xiàn)了運行試驗與驗證飛行。為滿足對試飛飛機(jī)全程實時監(jiān)視的需要，提升試飛監(jiān)視保障能力，通過ADS-B技術(shù)，開發(fā)試飛地空監(jiān)視應(yīng)用場景，掌握試飛飛機(jī)的各類監(jiān)視信息，從而實現(xiàn)試飛監(jiān)視全面管理。

1 ADS-B技術(shù)

1.1 ADS-B系統(tǒng)的組成及工作原理

ADS-B系統(tǒng)包括機(jī)載ADS-B系統(tǒng)和地面設(shè)備兩部分。機(jī)載ADS-B系統(tǒng)依托GPS全球定位系統(tǒng)，周期性地對外廣播飛機(jī)的位置、速度、高度等信息；地面設(shè)備如ADS-B基站，負(fù)責(zé)接收機(jī)載ADS-B系統(tǒng)的廣播，通過對采集數(shù)據(jù)的處理，在監(jiān)視界面上顯示飛機(jī)的航跡、速度和高度，實現(xiàn)ADS-B監(jiān)視功能。

1.2 ADS-B技術(shù)優(yōu)勢

1.2.1 ADS-B OUT和ADS-B IN功能

ADS-B OUT技術(shù)是指機(jī)載ADS-B設(shè)備周期性地向外廣播飛機(jī)的位置、高度等信息，類似于傳統(tǒng)空管雷達(dá)，地面設(shè)備可通過ADS-B OUT技術(shù)實現(xiàn)對飛機(jī)飛行狀態(tài)的監(jiān)視管理。

ADS-B IN技術(shù)是指飛機(jī)接收其他飛機(jī)或地面設(shè)備發(fā)送的ADS-B OUT信息，為機(jī)組提供運行支持決策服務(wù)，如氣象信息、沖突告警及其他信息服務(wù)。

試飛飛機(jī)的機(jī)載綜合監(jiān)視系統(tǒng)同時具有ADS-B OUT和ADS-B IN功能，并具備擴(kuò)展升級設(shè)計。

1.2.2 發(fā)展優(yōu)勢

以雷達(dá)監(jiān)視為基礎(chǔ)的現(xiàn)行陸基航行系統(tǒng)，由于受傳播距離的限制及傳播特性的多變性，在機(jī)場及航線沿途必須密集布置許多雷達(dá)，而在海洋和荒漠無雷達(dá)覆蓋的區(qū)域上空飛行的飛機(jī)仍無法被監(jiān)視，只能靠增加飛行間隔來保障飛行安全，空間利用率低，系統(tǒng)的精確性和可靠性也不能進(jìn)一步提高。

ADS-B技術(shù)是國際民航組織（ICAO）推薦使用的集數(shù)據(jù)通信、衛(wèi)星導(dǎo)航和監(jiān)視技術(shù)于一體的新一代航行系統(tǒng)的先進(jìn)技術(shù)，以衛(wèi)星技術(shù)為基礎(chǔ)，具有很強(qiáng)的覆蓋能力。能夠提供飛機(jī)飛行狀態(tài)一致性監(jiān)視、空中防撞沖突檢測，飛行間隔保障等功能，從而完成對空域和地面活動目標(biāo)的有效監(jiān)視。

2 地空監(jiān)視在試飛領(lǐng)域的應(yīng)用

ADS-B技術(shù)在試飛地空監(jiān)視應(yīng)用中可實現(xiàn)試飛飛機(jī)對空監(jiān)視應(yīng)用、異地試飛地面指揮監(jiān)控應(yīng)用。

a）對空監(jiān)視應(yīng)用

利用ADS-B技術(shù)，通過接入地面ADS-B基站傳輸?shù)膱笪男盘?，報文中包括飛機(jī)識別信息、位置、高度、速度、方向和爬升率等，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將空域中航空器飛行情況實時地顯示在監(jiān)控終端界面上，為試飛指揮提供服務(wù)，保障試飛安全。

b）異地試飛地面指揮監(jiān)控應(yīng)用

在異地試飛地面指揮監(jiān)控方面，ADS-B技術(shù)可以彌補(bǔ)試飛機(jī)場缺乏對空監(jiān)視手段這一缺點，通過在合適位置架設(shè)試飛移動基站系統(tǒng)，并通過傳輸系統(tǒng)將ADS-B監(jiān)視信息回傳，提供ADS-B實時監(jiān)視信息。

3 ADS-B技術(shù)在試飛領(lǐng)域展望

3.1 與空管監(jiān)視系統(tǒng)的融合應(yīng)用

空管監(jiān)視系統(tǒng)主要信號源為二次雷達(dá)信號源，存在信號源非自主控制、雷達(dá)信號刷新周期較慢（4-5秒）等問題。在現(xiàn)有二次雷達(dá)監(jiān)視保障的基礎(chǔ)上，可以通過ADS-B技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)ADS-B信號與雷達(dá)信號的融合，充分利用兩種信號的優(yōu)點，優(yōu)化監(jiān)視基礎(chǔ)設(shè)施。

3.2 氣象信息綜合應(yīng)用

一是可將氣象信息引入ADS-B系統(tǒng)，自動生成惡劣天氣影響區(qū)域，并在試飛飛機(jī)將要進(jìn)入該區(qū)域之前提出警告和繞飛建議；二是在ADS-B系統(tǒng)內(nèi)預(yù)先設(shè)立各種氣象模型，根據(jù)實際天氣情況可從中選擇最接近的氣象模型，系統(tǒng)將在在試飛飛機(jī)將要進(jìn)入該模型區(qū)域之前提出警告和改航建議。

3.3 多地試飛ADS-B系統(tǒng)組網(wǎng)

配套建設(shè)多地試飛ADS-B系統(tǒng)組網(wǎng)項目，可以實現(xiàn)本場試飛空域和異地試飛監(jiān)視空域的ADS-B全面覆蓋，提高試飛監(jiān)視保障能力。同時通過通信組網(wǎng)技術(shù)，可以實現(xiàn)多地ADS-B基站系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的交互處理。對于異地機(jī)場ADS-B基站接收到的飛機(jī)信息，在經(jīng)過數(shù)據(jù)服務(wù)器處理后，通過地面網(wǎng)絡(luò)傳輸，回傳至主試飛基地的ADS-B網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，ADS-B網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器接收各地基站傳送來的ADS-B監(jiān)視數(shù)據(jù)并進(jìn)行整合。網(wǎng)絡(luò)上的任何監(jiān)視終端，只要通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的授權(quán)，就可以監(jiān)視所有地面基站的ADS-B監(jiān)視數(shù)據(jù)。

3.4 飛行管制間隔研究

利用ADS-B機(jī)載數(shù)據(jù)采集器，對飛機(jī)水平和垂直位置的保持能力相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和監(jiān)控。并對采集到的監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出目標(biāo)時間段內(nèi)的高度保持性能分析結(jié)果、側(cè)向和縱向?qū)Ш叫阅芊治鼋Y(jié)果，形成垂向高度保持性能分析報告及水平保持性能分析報告，為飛機(jī)間隔研究提供數(shù)據(jù)支持。