关于民航空管应用ADS―B的技术要点研究

摘 要：ADS-B技术是航空全球定位系统和数字化技术，控制及监测空中和地面对象，是未来监控系统发展的主要方向。目前我国很多地区还存在大面积的雷达数据监测的空白区域，随着经济的发展和西部开发的大力影响，需要更进一步的应用该项技术，逐步完善和提高。文章介绍了ADS-B的技术要点，分析了该技术在民用航空领域的应用。

关键词：民航空管；ADS-B技术；应用要点

1 ADS-B技术的简介

ADS-B主要原理是通过全球定位系统与数字化技术，控制及监测空中和地面对象。字母的具体代表含义为：A代表自动化，整个过程无人为参与和干涉；D代表相关联性，所有信息都与机载设备相关联；S代表监测，为控制对象提供相关数据信息；B代表广播，数据不是为了单一的服务某个客户，而是有周期性的广播给任何一个有合适装备的用户。ADS-B通过机载导航可以确定飞机准确的所在位置及相关飞行数据，然后利用相关设备周期性的广播飞机所处的准确位置、飞机呼号、飞机的飞行高度、飞机的飞行速度等其他相关飞行参数，换言之其广播的内容可被其他装有ADS-B的飞行设备或飞机所接收，从而达到空对空或者是空对地的实时监测。

2 民航空管应用ADS-B的技术要点

2.1 通信数据的选择

ADS-B系统有三种通信数据模式分别是UTA、1090ES（Extended Squitter）和VDLM4。三种模式中性价比最高的为1090ES，原因是其在通信过程中只需要对现有的S模式的应答机的软件进行升级，再另外装一条全球定位系统的连线即可。而UTA和VDLM4两种通信数据模式再此基础上均需要新加装机载设备。并且1090ES经过FAA、IATA、EUROCON-TROL、ICA等机构的认证和实际验证后全部一致建议采用1090ES系统为现阶段ADS-B数据通信的主要模式。S模式的1090ES系统作为ADS-B数据通信的主要模式，就要求其在此模式下的所有通信协议要完全具备，具体包括通信U/V协议、通信A和B协议、询问及应答协议及多级分站式消息控制协议等。DO-181C标准规定了118位长报文标准规定了必须在100秒的时间内由相关协议下传报文，58位短报文有115秒时间下传报文。此外为了尽可能的确保传递信息的准确性和完整性，该模式下还需要具备纠错编码和离散寻址技术。与此同时，需要注意的一个问题是采用这一模式很容易造成线路的堵塞，堵塞就会发生报文丢失情况，进而导致报文时间的拖延。为了防范这一问题的发生可采用高效编码技术和新的多地址接入方式及变速率报文。

2.2 与导航有关的技术要点

全球定位系统是为ADS-B提供定位服务的，在进行定位的同时还会进行输出水平保护标准（HPL）作为相关定位信息及可信度的参数。输出水平保护标准（HPL）是以经过计算得出的位置为圆心，飞机的实际位置以1～107为概率分散在此圆之内。此外管制程序需要依据导航不确定度种类（NUC）的大小来做出选择，其范围是在0-9之间的某一整数，当该数值大于等于5的情况下，便可以进行雷达管制。这一数值还反应出了定位服务的准确性和完整性。

2.3 与地面站有关的技术要点

ADS-B系统中地面站应该在恶劣的自然环境下仍然可以高效率的为该系统进行服务，确保整个系统的安全、高效的运行。此外地面站本身的耗能需尽可能的低，需要具备进行太阳能发电的能力，还可以进行全天候、全自动、远程监控及软件自动升级等功能。数据传输时需要采取传统的地面线路及卫星地面传输两种方式来进行。以保证即使是在自然环境恶劣的偏远地方仍然可以保证数据传输的质量。

2.4 管制程序的相关技术要点

ADS-B系统会对整个管制程序有很大的影响，其中之一是该系统数据与雷达收到的数据之间的相互匹配。现阶段匹配的方式有两种：一是融合法。该方法是将飞机在雷达上的飞行轨迹或者是在ADS-B系统中的飞行轨迹整个融合为系统飞行轨迹，融合法不会出现跳点及覆盖的情况发生。二是优选法。该方法是只显示飞机在雷达上的飞行轨迹或者是在ADS-B系统中的飞行轨迹，不会出现ADS-B数据对雷达数据产生干扰，无需对相关数据进行再一次的验证核实。我国目前在参考选用融合法。

3 ADS-B技术在我国民航空管领域的应用

ADS-B技术也得到了政府部门的大力支持，在民航局工作规划中将该技术的应用作为了重点，并且制定了相关的推进计划，将以由西向东推进的原则和突出重点、协调建设的方式来推进。在ADS-B的研发方面，我国民航自主研发的ADS-B监视设备在技术上已经通过了相关运行测试，而且在此基础上，通过我国相关科研力量的研发ADS-B监视设备已经成为了航空地空数据通信网络跻身于世界前三甲之列。在ADS-B建设和应用的其他辅助建设方面，配合该技术应用的相关技术标准和行业政策以及运行的规范也正在研究和制定当中。目前从技术研发到辅助建设都为ADS-B的大规模地面站建设做好了充分的准备。在这些基础上，空管系统开展了ADS-B技术应用，主要在南中国海地区和西南地区进行试运行工作。

3.1 试验运行条件

选择在南中国海及西南地区进行试运行是根据一定条件限制研究的。首先从地形条件和设备建设条件来讲排除了西部戈壁荒漠、青藏高原等地，因为这些地区的地形条件特殊，基础设施建设不足。另一方面从飞行和管制的效率和安全角度来看，这些地区都存在较大面积的雷达盲区和高频覆盖盲区，空管单位无法对飞行器进行有效的监控和通信手段使用。在其他区域也存在雷达盲区和一些局限性影响，也需要通过补盲等手段来解决相关障碍。在排除了这些条件制约后，选择了南中国海洋区航路和西南地区的成都至拉萨航路，并于2011年6月16日和5月18日进行了实验实施。

3.2 ADS-B在西南地区试验运行情况

成都-拉萨航路长度约1300公里，在实验运行当中，建立了6个ADS-B地面站来提供ADS-B信号和VHF通讯信号，信号覆盖了全部航路的9200米以上高度。经实验，全航路信号通信顺利。本次实验的目的是验证设备、积累经验，经过5个月的实验，达成了该目标。实验期间对航路飞行的航空器实现ADS-B有效监控的架次达到了航班总量的88%，地面站对信号接收处理和信号传输的可靠率达到近90%。成都和拉萨两地的空中管制自动化系统也可实现该信号的对接，各项设备运行正常。在该技术的安全运行基础上，空管部门废止了该航路过去无论高度均按照10分钟执行的水平间隔，改为了7分钟。这一措施缓解了该航路紧张情况，保障能力由76架次提升为92架次，提升了航空容量。这一进步意义重大，从根本上改变了我国西南部地区航空运输的现状，为未来该地区航空发展奠定了基础。

4 结束语

ADS-B在实际的应用过程中仍然还面临着巨大的考验和挑战，也有很多的不足，但是可以肯定的是ADS-B是未来监控系统发展的主要方向。目前我国很多地区还存在大面积的雷达数据监测的空白区域，随着经济的发展和西部开发的大力影响下，就需要更进一步的应用该项技术，逐步完善和提高。反观东部区则存在雷达覆盖的盲区，补盲手段的开发和应用就变得十分重要，以此来提高飞行的流量和飞行的密度等相关服务。

参考文献

[1]方力.S模式ADS-B系统[J].航空电子技术，1999，30（4）：6-9.