祁仲

摘 要：ADS-B技術是航空全球定位系統(tǒng)和數(shù)字化技術，控制及監(jiān)測空中和地面對象，是未來監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。目前我國很多地區(qū)還存在大面積的雷達數(shù)據(jù)監(jiān)測的空白區(qū)域，隨著經濟的發(fā)展和西部開發(fā)的大力影響，需要更進一步的應用該項技術，逐步完善和提高。文章介紹了ADS-B的技術要點，分析了該技術在民用航空領域的應用。

關鍵詞：民航空管；ADS-B技術；應用要點

1 ADS-B技術的簡介

ADS-B主要原理是通過全球定位系統(tǒng)與數(shù)字化技術，控制及監(jiān)測空中和地面對象。字母的具體代表含義為：A代表自動化，整個過程無人為參與和干涉；D代表相關聯(lián)性，所有信息都與機載設備相關聯(lián)；S代表監(jiān)測，為控制對象提供相關數(shù)據(jù)信息；B代表廣播，數(shù)據(jù)不是為了單一的服務某個客戶，而是有周期性的廣播給任何一個有合適裝備的用戶。ADS-B通過機載導航可以確定飛機準確的所在位置及相關飛行數(shù)據(jù)，然后利用相關設備周期性的廣播飛機所處的準確位置、飛機呼號、飛機的飛行高度、飛機的飛行速度等其他相關飛行參數(shù)，換言之其廣播的內容可被其他裝有ADS-B的飛行設備或飛機所接收，從而達到空對空或者是空對地的實時監(jiān)測。

2 民航空管應用ADS-B的技術要點

2.1 通信數(shù)據(jù)的選擇

ADS-B系統(tǒng)有三種通信數(shù)據(jù)模式分別是UTA、1090ES（Extended Squitter）和VDLM4。三種模式中性價比最高的為1090ES，原因是其在通信過程中只需要對現(xiàn)有的S模式的應答機的軟件進行升級，再另外裝一條全球定位系統(tǒng)的連線即可。而UTA和VDLM4兩種通信數(shù)據(jù)模式再此基礎上均需要新加裝機載設備。并且1090ES經過FAA、IATA、EUROCON-TROL、ICA等機構的認證和實際驗證后全部一致建議采用1090ES系統(tǒng)為現(xiàn)階段ADS-B數(shù)據(jù)通信的主要模式。S模式的1090ES系統(tǒng)作為ADS-B數(shù)據(jù)通信的主要模式，就要求其在此模式下的所有通信協(xié)議要完全具備，具體包括通信U/V協(xié)議、通信A和B協(xié)議、詢問及應答協(xié)議及多級分站式消息控制協(xié)議等。DO-181C標準規(guī)定了118位長報文標準規(guī)定了必須在100秒的時間內由相關協(xié)議下傳報文，58位短報文有115秒時間下傳報文。此外為了盡可能的確保傳遞信息的準確性和完整性，該模式下還需要具備糾錯編碼和離散尋址技術。與此同時，需要注意的一個問題是采用這一模式很容易造成線路的堵塞，堵塞就會發(fā)生報文丟失情況，進而導致報文時間的拖延。為了防范這一問題的發(fā)生可采用高效編碼技術和新的多地址接入方式及變速率報文。

2.2 與導航有關的技術要點

全球定位系統(tǒng)是為ADS-B提供定位服務的，在進行定位的同時還會進行輸出水平保護標準（HPL）作為相關定位信息及可信度的參數(shù)。輸出水平保護標準（HPL）是以經過計算得出的位置為圓心，飛機的實際位置以1～107為概率分散在此圓之內。此外管制程序需要依據(jù)導航不確定度種類（NUC）的大小來做出選擇，其范圍是在0-9之間的某一整數(shù)，當該數(shù)值大于等于5的情況下，便可以進行雷達管制。這一數(shù)值還反應出了定位服務的準確性和完整性。

2.3 與地面站有關的技術要點

ADS-B系統(tǒng)中地面站應該在惡劣的自然環(huán)境下仍然可以高效率的為該系統(tǒng)進行服務，確保整個系統(tǒng)的安全、高效的運行。此外地面站本身的耗能需盡可能的低，需要具備進行太陽能發(fā)電的能力，還可以進行全天候、全自動、遠程監(jiān)控及軟件自動升級等功能。數(shù)據(jù)傳輸時需要采取傳統(tǒng)的地面線路及衛(wèi)星地面?zhèn)鬏攦煞N方式來進行。以保證即使是在自然環(huán)境惡劣的偏遠地方仍然可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|量。

2.4 管制程序的相關技術要點

ADS-B系統(tǒng)會對整個管制程序有很大的影響，其中之一是該系統(tǒng)數(shù)據(jù)與雷達收到的數(shù)據(jù)之間的相互匹配。現(xiàn)階段匹配的方式有兩種：一是融合法。該方法是將飛機在雷達上的飛行軌跡或者是在ADS-B系統(tǒng)中的飛行軌跡整個融合為系統(tǒng)飛行軌跡，融合法不會出現(xiàn)跳點及覆蓋的情況發(fā)生。二是優(yōu)選法。該方法是只顯示飛機在雷達上的飛行軌跡或者是在ADS-B系統(tǒng)中的飛行軌跡，不會出現(xiàn)ADS-B數(shù)據(jù)對雷達數(shù)據(jù)產生干擾，無需對相關數(shù)據(jù)進行再一次的驗證核實。我國目前在參考選用融合法。

3 ADS-B技術在我國民航空管領域的應用

ADS-B技術也得到了政府部門的大力支持，在民航局工作規(guī)劃中將該技術的應用作為了重點，并且制定了相關的推進計劃，將以由西向東推進的原則和突出重點、協(xié)調建設的方式來推進。在ADS-B的研發(fā)方面，我國民航自主研發(fā)的ADS-B監(jiān)視設備在技術上已經通過了相關運行測試，而且在此基礎上，通過我國相關科研力量的研發(fā)ADS-B監(jiān)視設備已經成為了航空地空數(shù)據(jù)通信網絡躋身于世界前三甲之列。在ADS-B建設和應用的其他輔助建設方面，配合該技術應用的相關技術標準和行業(yè)政策以及運行的規(guī)范也正在研究和制定當中。目前從技術研發(fā)到輔助建設都為ADS-B的大規(guī)模地面站建設做好了充分的準備。在這些基礎上，空管系統(tǒng)開展了ADS-B技術應用，主要在南中國海地區(qū)和西南地區(qū)進行試運行工作。

3.1 試驗運行條件

選擇在南中國海及西南地區(qū)進行試運行是根據(jù)一定條件限制研究的。首先從地形條件和設備建設條件來講排除了西部戈壁荒漠、青藏高原等地，因為這些地區(qū)的地形條件特殊，基礎設施建設不足。另一方面從飛行和管制的效率和安全角度來看，這些地區(qū)都存在較大面積的雷達盲區(qū)和高頻覆蓋盲區(qū)，空管單位無法對飛行器進行有效的監(jiān)控和通信手段使用。在其他區(qū)域也存在雷達盲區(qū)和一些局限性影響，也需要通過補盲等手段來解決相關障礙。在排除了這些條件制約后，選擇了南中國海洋區(qū)航路和西南地區(qū)的成都至拉薩航路，并于2011年6月16日和5月18日進行了實驗實施。

3.2 ADS-B在西南地區(qū)試驗運行情況

成都-拉薩航路長度約1300公里，在實驗運行當中，建立了6個ADS-B地面站來提供ADS-B信號和VHF通訊信號，信號覆蓋了全部航路的9200米以上高度。經實驗，全航路信號通信順利。本次實驗的目的是驗證設備、積累經驗，經過5個月的實驗，達成了該目標。實驗期間對航路飛行的航空器實現(xiàn)ADS-B有效監(jiān)控的架次達到了航班總量的88%，地面站對信號接收處理和信號傳輸?shù)目煽柯蔬_到近90%。成都和拉薩兩地的空中管制自動化系統(tǒng)也可實現(xiàn)該信號的對接，各項設備運行正常。在該技術的安全運行基礎上，空管部門廢止了該航路過去無論高度均按照10分鐘執(zhí)行的水平間隔，改為了7分鐘。這一措施緩解了該航路緊張情況，保障能力由76架次提升為92架次，提升了航空容量。這一進步意義重大，從根本上改變了我國西南部地區(qū)航空運輸?shù)默F(xiàn)狀，為未來該地區(qū)航空發(fā)展奠定了基礎。

4 結束語

ADS-B在實際的應用過程中仍然還面臨著巨大的考驗和挑戰(zhàn)，也有很多的不足，但是可以肯定的是ADS-B是未來監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。目前我國很多地區(qū)還存在大面積的雷達數(shù)據(jù)監(jiān)測的空白區(qū)域，隨著經濟的發(fā)展和西部開發(fā)的大力影響下，就需要更進一步的應用該項技術，逐步完善和提高。反觀東部區(qū)則存在雷達覆蓋的盲區(qū)，補盲手段的開發(fā)和應用就變得十分重要，以此來提高飛行的流量和飛行的密度等相關服務。

參考文獻

[1]方力.S模式ADS-B系統(tǒng)[J].航空電子技術，1999，30（4）：6-9.