广播式自动相关监视系统在民航空管系统中的应用

【前言】广播式自动相关监视系统在民航空管系统中的应用由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。自动相关监视技术是基于卫星定位和地/空数据链通信的航空器运行监视技术。ADS的概念最初是为越洋飞行的航空器在无法进行雷达监视的情况下，能够利用卫星实施监视所提出的一种解决方案。在此概念下衍生出的“广播式自动相关监视”(ADS-B)技术，不仅可以成功应用于无雷...

摘 要：介绍了广播式自动相关监视系统的原理及用途，并对广播式自动相关监视系统的实际部署及应用进行了探讨，列举了当前广播式自动相关监视系统的几种典型的应用方法，为广播式自动相关监视系统的用途拓展和应用普及提供了参考。

关键词：广播式；自动相关；监视系统、ADS-B；航迹；FA36

中图分类号：TP31文献标识码：A文章编号：2095-1302(2011)08-0041-03

随着民用航空业的高速发展，民航机场和航路的拥挤情况也日益加剧，造成航班准点率下降的情况越来越严重。如何充分而合理地利用好航路资源，让繁忙的空域变得更加有序而顺畅，已成为目前极其紧迫和重要的问题。要解决这一问题，除了完善相关的空域管理，理清航线航路的行政手段外，还可以通过建立完善的空管交通管制系统，包括采用先进的机载设备，部署配套建设的空-空数据链和地-空数据链，升级相关的地面设备等手段，建立起一个现代化、立体化的高效空管监视、运行和管制的设备体系。

要建立这样一个高度集成、科技密集的体系，首先要打破空中交通管理、航空运行管理和航空器之间的协同瓶颈，以更科学更高效的航行监视方法来突破传统监视技术的限制。自动相关监视(ADS)技术正是在这样的需求与前提下产生的，而且经过一段时间的发展，已经日益成熟并成为了未来的航行监视技术的趋势所在。目前，国际民航组织(ICAO)已经将自动相关监视技术确定为未来监视技术发展的主要方向，国际航空界正在积极推进该项技术的应用，一些国家已投入实用。

自动相关监视技术是基于卫星定位和地/空数据链通信的航空器运行监视技术。ADS的概念最初是为越洋飞行的航空器在无法进行雷达监视的情况下，能够利用卫星实施监视所提出的一种解决方案。在此概念下衍生出的“广播式自动相关监视”(ADS-B)技术，不仅可以成功应用于无雷达地区的远程航空器运行监视，而且与传统雷达监视技术相比，具有使用成本低、精度误差小、监视能力强等明显优势，对于高密度飞行区域的空中交通服务也有着广泛的应用前景。目前，世界各国都普遍加快了对ADS-B技术的研究和推广应用。事实上，自动相关监视(ADS)技术本身也是新航行系统发展最重要的成果之一，是国际上解决空中交通管制的最有效方法。与此同时，广播式自动相关监视(ADS-B)是一种基于GPS全球卫星定位系统和空-空、地-空数据链通信的航空器运行监视技术。1 广播式自动相关监视系统原理

广播式自动相关监视(ADS-B)是利用空地、空空数据通信来完成交通监视和信息传递的一种航行新技术。ADS-B是航空器或者在飞行区运行的车辆定期发送其状态向量和其他信息的一种功能。ADS-B系统是一个集通信与监视于一体的信息系统，该系统由信息源、信息传输通道和信息处理与显示3部分组成。

ADS-B系统由多地面站和机载站构成，以网状、多点对多点方式完成数据双向通信。机载ADS-B通信设备可广播式发出来自机载信息处理单元收集到的导航信息，并可将接收的其他飞机和地面广播信息经过处理送给机舱综合信息显示器。机舱综合信息显示器根据收集的其他飞机和地面的ADS-B信息、机载雷达信息、导航信息给飞行员提供飞机周围的态势信息和其他附加信息(如冲突告警信息，避碰策略，气象信息等)。

ADS-B系统是一个集通信与监视于一体的信息系统，系统由信息源、信息传输通道和信息处理与显示等三部分组成。ADS-B的主要信息是飞机的4维位置信息(经度、纬度、高度和时间)和其他可能附加信息(冲突告警信息，飞行员输入信息，航迹角，航线拐点等信息)，以及飞机的识别信息和类别信息。此外，还可能包括一些别的附加信息，如航向、空速、风速、风向和飞机外界温度等。所有这些信息均可以由全球卫星导航系统(GNSS)、惯性导航系统(INS)、惯性参考系统(IRS)、飞行管理器和其他机载传感器等电子设备得到。ADS-B\[1\]的信息传输通道以ADS-B报文形式，通过空-空、空-地数据链进行广播式传播。ADS-B\[1\]的信息处理与显示主要包括位置信息和其他附加信息的提取、处理以及有效算法，可形成清晰、直观的背景地图和航迹、交通态势分布、参数窗口以及报文窗口等，最后以伪雷达画面实时地提供给用户，图1所示是其ADS-B系统示意图。

ADS-B技术是新航行系统中非常重要的通信和监视技术，它把冲突探测、冲突避免、冲突解决、ATC监视和ATC一致性监视以及机舱综合信息显示等有机的结合起来，从而为新航行系统增强和扩展了非常丰富的功能，同时也带来了潜在的经济效益和社会效益。

ADS-B系统与传统雷达相比，其优点是ADS-B技术主要用于增强无雷达区(远离陆地的海上平台、海岛等区域)的航行监视能力，并提供容量、安全和效率类似雷达监视的引导服务。传统雷达的价格比ADS-B系统的价格高出两倍，传统雷达的基础设施要求高、地面站建设和维护成本也高，而ADS-B系统的基础设施要求低、地面站建设和维护成本低，同时，ADS-B系统精度误差比传统雷达小。

2 广播式自动相关监视系统的主要用途

ADS-B OUT技术是目前ADS-B系统的主要用途之一，ADS-B OUT通过广播航空器自身位置的方法向ATC或其他航空器提供监视信息。ADS-B OUT监视技术目前主要用于以下3个方面：一是无雷达区的ADS-B 监视(ADS-B NRA)；二是雷达区ADS-B 监视(ADS-B RAD)；三是机场场面区域的监视(ADS-B APT)。

2.1 无雷达区的ADS-B 监视(ADS-B NRA)

ADS-B OUT 信息作为唯一的机载监视数据源，主要用于地面对空中交通的监视，以减小航空器间隔标准，优化航路设置，提高空域容量。ADS-B OUT技术用于空中交通管制，可以在无法部署航管雷达的大陆地区或洋区为航空器提供优于雷达间隔标准的虚拟雷达管制服务。

2.2 雷达区的ADS-B 监视(ADS-B RAD)

地面监视可以同时使用雷达和ADS-B OUT 作为监视信息源。目的是缩小雷达覆盖边缘区域内航空器的最小间隔标准，并且减少所需要的雷达数量。

2.3 机场场面监视(ADS-B APT)

只使用ADS-B OUT 或者综合使用ADS-B 和其他监视数据源(比如场监雷达、多点定位)，可为机场的地面交通监控和防止跑道入侵等提供监视信息。利用ADS-B技术，通过接收和处理ADS-B广播信息，可将活动航空器的监视从空中一直延伸到机场登机桥，因而能辅助场面监视雷达实现“门到门”的空中交通管理。甚至能够完全更好地代替场面监视雷达，实现机场地面移动目标的管理。

3 广播式自动相关监视系统的应用

3.1 ADS-B系统建设

ADS-B技术主要用于增强无雷达区(远离陆地的海上平台、海岛等区域)的航行监视能力，并提供容量、安全和效率类似雷达监视的引导服务。

南中国海的ADS-B西沙站点已于2009年完成建设，当前信号已传至三亚ACC使用。为加强对南中国海的空管安全保障能力，香港方面要求引接西沙的ADS-B信号。考虑到海南已完成FA36网络的建设，现拟使用FA36网络将ADS-B信号传送至香港。

3.2 ADS-B地面数据的传输

2009年3月,中南地区首个ADS-B系统在西沙永兴岛的雷达站落户，枢纽室使用两对CISCO 2800路由器用桥接方式将数据传到三亚航管楼，再通过三亚的本地FA36网传到三亚ACC(海口)，图2所示是海南-香港ADS-B信号的引接拓朴图。各地需要引接的ADS-B信号统一从三亚ACC(海口)进行引接。

3.3 ADS-B的显示开发

ADS-B信号的数据包经分析后可产生每个航迹的描述，这些航迹有的带有航班号，有的不带航班号。但每一个ADS-B航迹都有一个唯一的ID标识，并在原来的空中雷达显示系统的基础上增加了ADS-B数据的接收和处理线程。这样可以利用原有的数据结构，使得ADS-B航迹可和雷达航迹以相似的形式显示于屏幕上，图3所示是在雷达屏幕上显示的ADS-B航迹图像。

4 结 语

目前处于成长期的中国航空运输业，其空域范围在扩充，机队规模在扩大，机型在更新，空管设施需要进一步改造和完善。ADS-B系统对空中交通管制的发展具有十分重要的意义。根据冲突检测和交通态势图显示，可实现飞行器相互监视和指挥，从而增加航行的安全性。通过有效减小飞行器在空域内的最小间隔，可增大空域容量，提高空域资源的利用率。ADS-B良好的通信功能和监视手段能更准确、及时、连续的掌握飞行器动态，有效实施管制。我国航空事业起步较晚，技术力量薄弱，因此，因地制宜，大力科学推进ADS-B系统的实施，有望迅速带来显著的经济效益和军事效益。

参 考 文 献

［1］Microembedded. Knowledge ME-ADS-B \[EB/OL\]. \[2007-3-25\]. kb.省略/ADS-B.

［2］陈玉秋.民航空管自动化系统中飞行电报自动化处理［D］.南京:南京理工大学,2007.

［3］崔盟霞,王杰.自动相关监视(ADS-B)在民航的应用前景分析［J］.大众科技,2011(04):15-17.

［4］赵磊.ADS-B(自动相关监视)对民用航空的影响［EB/OL］. \[2007-12-14\]. www.省略/news/contentview,.

［5］戴豪民,牛双诚,张光轶,等.面向信号自动测试系统信号组件的设计［J］.现代电子技术,2009,32(05):69-69.

［6］于泽,顾文灿.航空交流供电测试系统信号源的设计［J］.微计算机信息,2009,25(26):193-194.