ADS—B技術(shù)在空管中的應(yīng)用分析

摘要：作為監(jiān)視技術(shù)，ADS-B技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空交通管制中，對(duì)監(jiān)控，導(dǎo)航和通信的定義進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)交通管制的狀況進(jìn)行的改善，完善了飛機(jī)在飛行狀況中的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)我國(guó)航空發(fā)展具有象征性的意義，提高了空管技術(shù)的水平，保障了其有效，精準(zhǔn)，整體的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)了我國(guó)航空技術(shù)的發(fā)展，本文就ADS-B技術(shù)在應(yīng)用方式方面進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，

為我國(guó)空管技術(shù)中的問題提供參考。

關(guān)鍵詞：監(jiān)視技術(shù)；交通管制；航空技術(shù)；實(shí)時(shí)監(jiān)控

引言

廣播式自動(dòng)監(jiān)視（ADS-B）技術(shù)其本質(zhì)是空地、空空通信數(shù)據(jù)鏈的航空器運(yùn)行監(jiān)視技術(shù)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)應(yīng)用在空中交通管制中的監(jiān)視技術(shù)，其主要目的是進(jìn)行地空、空空監(jiān)視。伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，航天航空的空中交通管制具有明顯的變革趨勢(shì)，為了更高效處理航空中的擁堵混亂的問題，采用了自動(dòng)監(jiān)視的方法，這對(duì)于我國(guó)空中交通的運(yùn)營(yíng)具有重要意義，本文旨在對(duì)ADS-B技術(shù)在空管中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以求為空管技術(shù)的發(fā)展提供參考。

1 ADS-B技術(shù)原理

1.1ADS-B系統(tǒng)工作原理

作為集通信與監(jiān)視于一體的信息系統(tǒng)，由信息處理與顯示、信息傳輸通道和信息源三部分組成ADS-B系統(tǒng)。其大多數(shù)由多個(gè)地面站和航空器組成，數(shù)據(jù)雙向通信網(wǎng)狀采用多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式。CDTI依據(jù)收集的導(dǎo)航信息、機(jī)載雷達(dá)及ADS-B信息通過處理后給飛行員顯示飛機(jī)附近的態(tài)勢(shì)信息（如航速、高度、經(jīng)緯度）與此同時(shí)其他附加信息（如沖突告警信息，避碰策略）也會(huì)提供。CDTI（機(jī)艙綜合信息顯示器）接受其他航空器和地面服務(wù)設(shè)備的廣播ADS-B信息機(jī)載GNSS接收機(jī)收集到的導(dǎo)航信息來自機(jī)載ADS-B通信設(shè)備廣播式的發(fā)送，。航空器發(fā)出的信息發(fā)出的信息由ADS-B的信息傳輸通過空-空、空-地?cái)?shù)據(jù)鏈進(jìn)行傳輸，然后由ADS-B地面站接收，在傳到監(jiān)視信息處理設(shè)備后，通過對(duì)ADS-B的報(bào)文信息進(jìn)行各種處理后，通過把ADS-B信鼠傳送到數(shù)據(jù)融合轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備進(jìn)而進(jìn)行雷達(dá)信息的數(shù)據(jù)融合，最后一步轉(zhuǎn)發(fā)給ATC中心，保證監(jiān)視定位對(duì)航天器的切實(shí)有效。

1.2 ADS-B數(shù)據(jù)鏈技術(shù)

美國(guó)為了滿足自己在航空事業(yè)的發(fā)達(dá)采用了UAT數(shù)據(jù)鏈，UAT數(shù)據(jù)鏈的采用為ADS-B技術(shù)私人訂制了一種符合空地及空空廣播要求的數(shù)據(jù)鏈。通過單一寬帶信道運(yùn)行，設(shè)計(jì)頻段為978MHz；數(shù)據(jù)率19600bps，調(diào)制方式為FSK，調(diào)制方式為FSK。3、VDL-4數(shù)據(jù)鏈工作于VHF頻段（108～136.975MHz），使用STDMA技術(shù)，單信道帶寬25khz，數(shù)據(jù)率1Mbps。但是1090ES是國(guó)際民航組織明文規(guī)定的國(guó)際通用的數(shù)據(jù)鏈同時(shí)也是ADS-B技術(shù)可選的數(shù)據(jù)鏈技術(shù)，通過傳統(tǒng)的二次雷達(dá)使用的1090MhzI答頻段進(jìn)行運(yùn)行。調(diào)制方式為PPM，數(shù)據(jù)率為1Mbps。目前運(yùn)輸航空采用1090ES數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)俏覈?guó)的趨勢(shì)和潮流，九洲數(shù)據(jù)公司生產(chǎn)的JZDAK01RM型號(hào)的1090ES地面站接收機(jī)應(yīng)用于本單位，著重分析1090ES數(shù)據(jù)鏈的報(bào)文格式與結(jié)構(gòu)是此次分析的重點(diǎn)。例如二次監(jiān)視雷達(dá)的s模式擴(kuò)展電文報(bào)告Es的功能包含在1090ES。ADS-B112位消息脈沖前5位代表傳輸類別，DF 17格式用于s模式應(yīng)答機(jī)發(fā)射的ADS-B消息。第6至8位的CA字段表征了s模式應(yīng)答機(jī)的能力；第9至32位的AA字段為應(yīng)答機(jī)24個(gè)比特的CAO地址；第33至88位的ME字段包含ADs B消息的內(nèi)容；最后24位的PI字段為奇偶校驗(yàn)位。ADS-B消息前導(dǎo)頭包含4個(gè)脈沖，第二個(gè)、第三個(gè)與第四個(gè)脈沖與第一個(gè)傳輸脈沖間隔各自為1.0、3.0和4.5微秒，ADS-B消息數(shù)據(jù)塊在第一個(gè)傳輸脈沖開始后的8微秒開始，112微秒間隔被分派給每一個(gè)ADS-B消息。s模式應(yīng)答機(jī)（Mode s Transponder）的下行頻率是1090MHz，信息的格式是簡(jiǎn)單的脈沖位置編碼（PPM）。

1.3 ADS-B遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及其地面站接收機(jī)

民航飛機(jī)廣播的1090ES數(shù)據(jù)鏈報(bào)文信息被ADS B地面站接收機(jī)利用全向天線接收，為了有效的飛行監(jiān)視必須在跟蹤中建立飛行航跡記錄。標(biāo)準(zhǔn)的CAT021格式報(bào)文通過譯碼組報(bào)處理得到，通過以太網(wǎng)傳送到管制中心顯示的是本機(jī)相關(guān)狀態(tài)信息組合成的CAT023報(bào)文。還可以通過ADS-B地面站接收機(jī)利用遠(yuǎn)程連接，遠(yuǎn)程/本地維護(hù)操作可以通過本地維護(hù)端口來進(jìn)行。

1.4 ADS-B監(jiān)視系統(tǒng)

ADS-B報(bào)文或者飛行計(jì)劃，接入雷達(dá)等其他報(bào)文通過ADS-B監(jiān)視系統(tǒng)使用以太網(wǎng)方式接收，對(duì)于各種航跡處理，飛機(jī)系統(tǒng)航跡的形成，幫助管制員提供精確、連貫、實(shí)時(shí)的飛機(jī)航跡信息，及時(shí)處理各種警報(bào)信息和飛行過程中的信息。為確保飛行安全提供全方位的信息服務(wù)。

2.ADS-B技術(shù)的應(yīng)用

2.1實(shí)現(xiàn)飛行過程中的信息共享

ADS-B技術(shù)擁有遠(yuǎn)程截獲能力強(qiáng)、格式簡(jiǎn)單、信息處理成本低等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)比于過去的雷達(dá)監(jiān)視技術(shù)，進(jìn)行共享航空信息的作用更加重要，不管是其他跨域飛行的監(jiān)視信息，還是本地的空管監(jiān)視信息，為了提高信息共享的運(yùn)行效率，必須進(jìn)行完美地捕捉，確保信息共享的可靠性和安全性。

2.2空- 空協(xié)同中的ADS-B技術(shù)，

為了更加高效地處理處于飛行中的航空器之間的相互監(jiān)視作用，一般在空-空協(xié)同過程中運(yùn)用ADS-B技術(shù)，與其相比之下，應(yīng)答式機(jī)載避撞系統(tǒng)突出了ADS-B的特點(diǎn)，例如自發(fā)廣播式的位置報(bào)告。各個(gè)航空器之間的協(xié)同能力可通過這種應(yīng)用得到有效的提升和保障，航空器撞擊狀況的發(fā)生盡量避免因?yàn)楸O(jiān)視系統(tǒng)原因。為飛行的自由化提供保障，而ADS-B為滿足這一要求而具有這種能力。

2.3用于機(jī)場(chǎng)地面活動(dòng)區(qū)，

機(jī)場(chǎng)地面活動(dòng)要想成本較低地運(yùn)行較多地使用ADS-B技術(shù)應(yīng)用來運(yùn)行，不僅僅因?yàn)槠淠苓_(dá)到航空器對(duì)整個(gè)場(chǎng)面進(jìn)行監(jiān)控。與此同時(shí)與監(jiān)視雷達(dá)的作用區(qū)域比較，ADS-B技術(shù)的廣泛使用能夠使監(jiān)控區(qū)域延伸到航站樓的各向停機(jī)位，進(jìn)而完成從“登機(jī)門到登機(jī)門”的全方位全過程管理在空中交通中的實(shí)現(xiàn)。其實(shí)ADS-B技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用實(shí)際情況是：通過接收和處理相關(guān)信息，將被監(jiān)視的物體從空中一直延伸到機(jī)場(chǎng)登機(jī)橋，實(shí)現(xiàn)“門到門”的空中交通管理。技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)在未來可以完成實(shí)現(xiàn)不依靠監(jiān)視雷達(dá)就能夠完成機(jī)場(chǎng)地面移動(dòng)目標(biāo)的管理目的，進(jìn)而確保機(jī)場(chǎng)各種情況的實(shí)時(shí)掌握。

2.4空中交通管制中的應(yīng)用，

實(shí)現(xiàn)在無法部署雷達(dá)的地區(qū)為航空器提供性能更加優(yōu)良的虛擬雷達(dá)管制服務(wù)也廣泛采用ADS-B技術(shù)，而且以更合理的性價(jià)比增強(qiáng)雷達(dá)系統(tǒng)的監(jiān)視能力，使ADS-B技術(shù)在雷達(dá)可以作用的地區(qū)同樣大放光彩，對(duì)于航路的安全保障以及交通容量增加也有相當(dāng)大的重要性。雷達(dá)監(jiān)視網(wǎng)的旁路系統(tǒng)可以是多點(diǎn)ADS-B地面設(shè)備聯(lián)網(wǎng)后ADS-B技術(shù)應(yīng)用的作用，要求運(yùn)行中的航空器滿足情報(bào)服務(wù)的要求，而ADS-B技術(shù)服務(wù)效果達(dá)到優(yōu)于雷達(dá)間隔標(biāo)準(zhǔn)的層次顯然滿足這一要求。相比之下其他性能差的情報(bào)系統(tǒng)的危害會(huì)給人員的安全造成巨大的不良影響。，防止這些危害的發(fā)生，保障情報(bào)的及時(shí)傳輸，運(yùn)用ADS-B的上行數(shù)據(jù)進(jìn)行廣播可以提供有效的保障。

結(jié)語

綜上所述，ADS-B技術(shù)的未來發(fā)展被人們廣泛看好，其極有可能是未來監(jiān)視系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，盡管具體的ADS-B技術(shù)應(yīng)用中在實(shí)際運(yùn)行中存在缺點(diǎn)，。例如ADS-B技術(shù)在地面工作和空中疏導(dǎo)要求中相比于其他的技術(shù)應(yīng)用還是具有明顯的優(yōu)勢(shì)，具有明顯的效用。因此，對(duì)ADS-B技術(shù)研究必須加大投資，加強(qiáng)對(duì)人才培訓(xùn)的關(guān)注，為空管監(jiān)視系統(tǒng)在我國(guó)的快速發(fā)展提供活力，助力我國(guó)空管事業(yè)的進(jìn)一步改善。

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作者簡(jiǎn)介：張榮宇（1988-），男，漢族，云南昆明人，交通運(yùn)輸專業(yè)學(xué)士，任職于云南機(jī)場(chǎng)集團(tuán)有限責(zé)任公司昭通機(jī)場(chǎng)，研究方向：空管ADS-B。

（作者單位：云南機(jī)場(chǎng)集團(tuán)有限責(zé)任公司昭通機(jī)場(chǎng)）