郭健偉

（民航吉林空管分局，吉林 長春 130000）

1 ADS-B廣播式自動相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)架構(gòu)和工作模式

ADS-B是廣播式自動相關(guān)監(jiān)控的簡稱，是一種非常先進(jìn)的監(jiān)視技術(shù)，以衛(wèi)星定位信息為依托，采用數(shù)據(jù)鏈的形式，對航空飛行器、地面控制站進(jìn)行空管監(jiān)視。該技術(shù)之所以能夠在空管領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，主要是因?yàn)樗梢詫Φ鼗走_(dá)無法覆蓋的區(qū)域進(jìn)行監(jiān)視，而且其總體成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于地基雷達(dá)。ADS-B具有較高的精度，可以實(shí)現(xiàn)地對空和空對地雙向數(shù)據(jù)傳輸。

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

在ADS-B中，A代表的是自動，即所有的下行數(shù)據(jù)均可自動完成，不需要人工操作，而上行數(shù)據(jù)則無需應(yīng)答；D代表相關(guān)，即全部下行數(shù)據(jù)的來源均為本機(jī)設(shè)備；S代表監(jiān)視，能提供各種不同位置的監(jiān)視數(shù)據(jù)，如經(jīng)度、維度、高度等；B代表廣播，數(shù)據(jù)傳輸為一對多周期性廣播式。ADS-B包括兩部分設(shè)備：地面設(shè)備和機(jī)載設(shè)備。

1.1.1 地面設(shè)備

ADS-B地面設(shè)備具有如下功能：可對機(jī)載設(shè)備發(fā)送的信息進(jìn)行接收；利用地面組網(wǎng)對二次雷達(dá)發(fā)送的空中交通信息進(jìn)行實(shí)時(shí)接收；可向機(jī)載設(shè)備發(fā)送TIS-B（交通信息服務(wù)廣播）；向機(jī)載設(shè)備發(fā)送ADS-R（自動相關(guān)監(jiān)視轉(zhuǎn)播）；向空管設(shè)備發(fā)送空中交通信息。當(dāng)?shù)孛嬖O(shè)備接收到機(jī)載設(shè)備發(fā)出的報(bào)文信號后，會自行對報(bào)文進(jìn)行處理，生成標(biāo)準(zhǔn)形式的報(bào)文后，經(jīng)以太網(wǎng)傳輸給空管監(jiān)視設(shè)備。

1.1.2 機(jī)載設(shè)備

機(jī)載設(shè)備是ADS-B系統(tǒng)架構(gòu)中的核心部分，其主要具備兩種功能：ADS-B IN和ADS-B OUT。

（1）ADS-B IN

當(dāng)航空飛行器上裝備ADS-B IN設(shè)備后，可對其他航空飛行器發(fā)出的ADS-B OUT信息進(jìn)行接收和處理，并且還能接收到地面控制站發(fā)出的TIS-B、ADS-R等信息，可以實(shí)現(xiàn)空對空的監(jiān)視功能。

（2）ADS-B OUT

在ADS-B系統(tǒng)中，ADS-B OUT是機(jī)載設(shè)備的基礎(chǔ)性功能，當(dāng)航空飛行器上裝備ADS-B OUT設(shè)備后，機(jī)載設(shè)備可通過周期性的方式，一般為每秒2～3次，向空中發(fā)送下行數(shù)據(jù)信息，如識別碼、經(jīng)緯度、高度、速度以及方向等。當(dāng)?shù)孛婵刂婆_接收到這些信息后，經(jīng)過處理會直接顯示在屏幕上，并根據(jù)這些信息完成空管監(jiān)控。GNSS系統(tǒng)可以提供航空飛行器的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，氣壓高度表可提供航空飛行器的高度數(shù)據(jù)。

1.2 工作模式

ADS-B系統(tǒng)具有三種工作模式：S模式數(shù)據(jù)鏈、UAT數(shù)據(jù)鏈、VDL-4數(shù)據(jù)鏈。每種工作模式都有自己的優(yōu)點(diǎn)，也都存在一定的不足。其中S模式的優(yōu)點(diǎn)最為突出，能夠提供非常高的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，可以達(dá)到1 MB/s，這是其他兩種模式無法比擬的。同時(shí)，在S模式應(yīng)答機(jī)設(shè)備上稍作改動，便可將之升級為ADS-B機(jī)載設(shè)備，由此能夠顯著降低成本。正因如此，使得S模式成為了ICAO主推的ADS-B標(biāo)準(zhǔn)[1]。

2 ADS-B廣播式自動相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)的具體應(yīng)用

ADS-B系統(tǒng)集成了當(dāng)前先進(jìn)的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)等，使得該系統(tǒng)在航空監(jiān)視方面的應(yīng)用優(yōu)勢得以凸顯。因此，在空管監(jiān)視的主要環(huán)節(jié)中，可對ADS-B系統(tǒng)進(jìn)行合理運(yùn)用，以提高空中交通監(jiān)管水平，確保航空飛行器的安全運(yùn)行。

2.1 ADS-B在航空器識別中的應(yīng)用

對航空飛行器進(jìn)行識別是開展空管監(jiān)視工作的重要前提，作為一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，相關(guān)人員常常會對其有所忽視。通過ADS-B系統(tǒng)的應(yīng)用，可使此項(xiàng)工作形成常態(tài)化，空中交通管制人員通過對屏幕的觀察，可以準(zhǔn)確識別出航空飛行器的標(biāo)識，由此可使后續(xù)工作的開展變得更加順利。借助ADS-B系統(tǒng)，可快速完成航空飛行器的識別，空管人員可在屏幕上對航空器的標(biāo)識和飛行高度等信息進(jìn)行確認(rèn)。具體的識別方式有兩種，一種是直接在ADS-B標(biāo)牌上對航空飛行器的標(biāo)志進(jìn)行確認(rèn)，另一種是通過對ADS-B系統(tǒng)中呈現(xiàn)出與航空飛行器相關(guān)的編碼進(jìn)行觀察進(jìn)行確認(rèn)。應(yīng)用ADS-B系統(tǒng)識別航空飛行器的主要目的是確保其在空中轉(zhuǎn)彎時(shí)，不會偏離管制區(qū)，使航空器始終保持在最低安全高度以上飛行[2]。

2.2 ADS-B在位置報(bào)告中的應(yīng)用

在空管監(jiān)視工作中，通過ADS-B系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行位置報(bào)告?？展苋藛T借助ADS-B系統(tǒng)，可以向航空飛行器的駕駛員告知航空器當(dāng)前所處的具體位置，同時(shí)駕駛員也可利用機(jī)載ADS-B設(shè)備，向地面控制站發(fā)送位置信息。通常情況下，空管人員需要向航空飛行器的駕駛員報(bào)告飛行跑道、電臺等位置的具體方位和距離。駕駛員要向空管人員報(bào)告航空器所處的高度、過航路點(diǎn)的時(shí)間等信息。應(yīng)用ADS-B系統(tǒng)后，當(dāng)雙方進(jìn)行位置信息報(bào)告時(shí)，能夠使用更加顯著的地理位置，從而提高報(bào)告信息的準(zhǔn)確性。同時(shí)，可在達(dá)到某個重要點(diǎn)上，對航線中導(dǎo)航設(shè)備的方位和距離等信息進(jìn)行報(bào)告。由于受到地面上各類建筑物的影響，使得雷達(dá)系統(tǒng)無法覆蓋所有的區(qū)域，如果航空飛行器盲目飛過，會對飛行安全造成威脅。此時(shí)，駕駛員通常會采取短波的方式報(bào)告具體位置和飛行速度，但是，部分干擾源會對短波信號的傳輸造成干擾，進(jìn)而增大安全風(fēng)險(xiǎn)。ADS-B系統(tǒng)的應(yīng)用，可使該問題得到有效解決，駕駛員可使用機(jī)載設(shè)備將飛行信息報(bào)告給地面控制站，空管人員根據(jù)駕駛員發(fā)送的信息，可對駕駛員的飛行空間進(jìn)行調(diào)整。

2.3 ADS-B在飛行引導(dǎo)中的應(yīng)用

飛行引導(dǎo)是確保航空器安全飛行的重要措施之一，通過應(yīng)用ADS-B系統(tǒng)，空管人員可利用地面控制站屏幕上顯示的航空器飛行情況，向處于飛行狀態(tài)中的航空器下達(dá)上升、下降以及調(diào)整當(dāng)前飛行速度等指令，從而使航空器接近或是飛往航路點(diǎn)，使航空器和航空器之間始終保持安全距離，確?？罩酗w行的安全性，空中的交通秩序也能得到有效保障?？展苋藛T在應(yīng)用ADS-B系統(tǒng)航空器進(jìn)行飛行引導(dǎo)時(shí)，地面站與航空器和航空器之間的安全都是由空管人員進(jìn)行控制，而駕駛員可在這一過程中利用機(jī)載設(shè)備，向地面站發(fā)送航空器的位置等信息，為空管人員引導(dǎo)飛行提供依據(jù)。在實(shí)際飛行中，當(dāng)空管人員借助ADS-B系統(tǒng)向駕駛員下達(dá)飛行高度、速度、航向等指令時(shí)，駕駛員能夠在第一時(shí)間接收到這些信息，據(jù)此進(jìn)行飛行。ADS-B系統(tǒng)的應(yīng)用，使空管人員可以有效控制航空器的間隔，使得交通秩序變得更加有序?？展苋藛T在引導(dǎo)中處于指揮者的地位，駕駛員完全處于被動的狀態(tài)，此時(shí)空管人員需要對航空器的飛行安全負(fù)主要責(zé)任。因此，空管人員在應(yīng)用ADS-B系統(tǒng)引導(dǎo)飛行時(shí)，應(yīng)當(dāng)了解機(jī)場、地理、氣候條件以及飛行狀態(tài)等情況，確保飛行引導(dǎo)更具針對性[3]。

3 ADS-B廣播式自動相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)的應(yīng)用效果

3.1 增大航空器的飛行流量

ADS-B系統(tǒng)的應(yīng)用，提高了航空器保持高度的效率，實(shí)現(xiàn)了航空器在航路上連續(xù)的間隔，保持連續(xù)的爬升與下降，縮小了航空器的飛行間隔時(shí)間，大幅度增加了空中飛行流量。

3.2 縮小雙跑道平行間隔

在能見度較差的飛行環(huán)境下，應(yīng)用ADS-B系統(tǒng)可使航空器在終端近區(qū)域內(nèi)目視進(jìn)近，無需在跑道上安裝精密監(jiān)視雷達(dá)，同時(shí)還可將雙跑道平行間隔縮減310 m，限制在440 m。

3.3 實(shí)現(xiàn)對飛行沖突信息的有效監(jiān)控

在應(yīng)用ADS-B系統(tǒng)進(jìn)行空對空監(jiān)視時(shí)，能夠發(fā)揮交通避撞系統(tǒng)的功能效用，可在機(jī)載顯示器上直接顯示有用的飛行沖突信息，將信息實(shí)時(shí)傳輸給機(jī)組，進(jìn)而輔助機(jī)組快速做出應(yīng)對策略。此外，在ADS-B系統(tǒng)的監(jiān)視下，能夠全程監(jiān)控航空器之間起飛和離場間隔。

3.4 拓展地對空和空對地的監(jiān)視功能

ADS-B系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了地面基地對空中交通的監(jiān)視，通過在地面基地上安裝ADS-B接收設(shè)備，可在終端設(shè)備上直接顯示空中交通情況，使得該系統(tǒng)具備雷達(dá)監(jiān)視的基本功能。通過在地面車輛上安裝ADS-B接收設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)航空器對地面活動車輛運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)視，航空器能夠及時(shí)了解機(jī)場活動區(qū)和跑道附近的車輛交通現(xiàn)狀，針對跑道被車輛占用的情況快速做出應(yīng)對措施，進(jìn)而拓展空對地的信息監(jiān)控渠道[4]。

4 結(jié) 論

綜上所述，在航空領(lǐng)域中，ADS-B廣播式自動相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)具有不可替代的作用，通過對該系統(tǒng)的應(yīng)用，不但能顯著提升空管工作效率和水平，而且能保證航空器的飛行安全，避免高空碰撞事故的發(fā)生。由此可見，ADS-B在航空領(lǐng)域中具有良好的使用價(jià)值。未來一段時(shí)期，應(yīng)當(dāng)加大對該系統(tǒng)的研究力度，改進(jìn)和完善其中存在的不足，使系統(tǒng)能夠更好地為空管工作服務(wù)。