基于ADS—B、WAM和雷达的组合监视方法及其架构

【摘 要】 在通用航空的领域中，广播式自动相关监视系统（ADS-B）技术使用十分的广泛。本文将对ADS-B、广域多点相关系统（WAMLAT）和雷达的组合监视的方式进行研究，分析自动相关监视广播系统的相关情况，对监视构型、ADS-B备份选择、ADS-B 数据的分类、监视与导航性能等问题进行研究，从而提高空中交通监视的能力，实现空中交通监视所需的导航精度的提升。

【关键词】 自动相关监视 多点相关监视 雷达监视

近年来，随着我国国民经济的快速发展，国际间的往来也越来越频繁，航空飞行的流量迅速增长，对控制空中的流量也是越来越多，航空的空中交通管制部门的各方面管理要求越来越高，管制的方式由以前的程序性的管制到现在的雷达管制方式，未来还将实现卫星导航管制。在新的空管架构中，采用了自动相关监视广播系统（ADS-B）技术，实现基于ADS-B的多雷达监视体系具有非常重要的意义。

1 自动相关监视广播系统的概述

ADS-B是一种在航空机构中使用的新监视系统，在世界上很多的国家和地区都在使用这种新监视系统，它能够大大提升空中交通监视的能力。ADS-B与常规的一次二次雷达监测比较，ADS-B不但能够提供大量的信息，还能降低成本与养护成本。

2 监视构型

在美国国家空域系统是实行雷达系统，它的覆盖服务区出现了相互重叠或冗余的现象，因此，当其中的一个雷达信号丢失后，其他的雷达站也能够为空中交通管理提供所必需的监视信息。所以，基于ADS-B的美国国家空域系统中，ADS-B的地面站的建设也应该实行冗余的设计，实现监视区域的重叠。

目前使用的监视系统和ADS-B之间最大的区别在于，ADS-B主要是依靠全球导航卫星系统。飞机位置的确定是依靠GPS的作用。由此可判断ADS-B工作是否可靠，获得的监视服务信息是否有效。另一方面，空中交通管理系统的生存情况都是由全球导航卫星系统的性能决定的。如果GNSS的信息因受到干扰而丢失，那么就造成ADS-B失去飞机位置信息的定位[1]。这种现象是无法避免的，为了解决该问题，就应该建立其他独立的监视信息源或是实行备份监视的手段。当主系统监视信息丢失时，备份系统就能继续对空中进行监视工作。因此，不能出现主系统与备份系统同时故障的情况。可见，备份系统是不能依靠GNSS。

3 ADS-B 备份选择

能够选择的ADS-B的备份监视系统有以下几种，分别是：一次监视雷达系统；二次监视雷达系统；被动一次监视雷达系统；多点相关监视系统；被动二次监视雷达系统等。目前，世界各个国家的航空机构，在对相互使用监视和监视冗余的备份方案的情况中，在一个公共的性能要求下，将不同的监视源进行组合，并进行监视服务，这种监视方式还没有那种方法能够实现，其中包括主系统和备份系统，目前也没有一种，将不同监视源数据质量进行分类。

4 ADS-B 数据的分类

对于衡量ADS-B的导航性能，RTCA的MASPS DO-242A与MOPS（最小使用性能标准）DO-260A使用了NAC、NIC和SIL三种参数进行衡量[2]。

关于导航数据类别NAC的情况，NAC是用于对确保广播的飞机位置数据的准确程度，NAC必须保证在95%以上。

关于数据完整性类别NIC。NIC是用来对报告飞机位置数据的完整性的容量范畴情况进行说明。

关于监视数据完整水平（SIL）。SIL是用来对NIC参数超标时完整性容量范畴的概率进行评价。

NAC对机位置可以接受的监视精度水平进行确定。NIC与SIL对飞机位置可以接受的监视完整性进行确定。

对于跟踪飞机的手段，ADS-B与二次监视雷达系统的手段不相同。由于ADS-B已经建立了一套性能评估系统，所以ADS-B系统的精准度以及完整性是比较容易确定的。对于备份监视系统，精准度与完整性的标准是相似的。但是要建立一套等效的备份监视系统标准，受到技术方法上的制约，比较难实现。所以，目前需要一种方法或是一个系统，用来检测备份的监视方法，采用与ADS-B相同或者类似的衡量参数[3]。

5 监视与导航性能

目前存在的ADS-B的性能是基于对飞机位置的计算值，以及对飞机的机载导航信息情况，导航的完整性和精准度是用“N”表示的。在进行进近的监视时，不能使用飞机机载导航信息，进近的监视是与导航数据独立或分开的其他数据。

6 案例分析

ADS-B技术的发源地是在欧洲。但是欧洲推行ADS-B技术的运用比美国和澳大利亚要艰难许多，因为要使欧洲各国统一推行某种技术比较难。但由于欧洲一体化进程使得新航空技术的运用。ADS-B技术的运用包括对无雷达区域、雷达区域、知晓地面交通情况、采集机载数据等方面的运用。欧洲的CASCADE计划分成了两个阶段，第一个阶段在2004 年启动，2008年实施，实行ADS-B的早期运用。第二个阶段在2006年启动，2010年实施，主要是对ADS-B运用软件的改进，开发“机上状况知晓”的能力。

CASCADE分别成立了三个专门机构，它们是运行专业组、认证专业组、计划编制专业组，它们的主要工作就是调节欧洲各国统一的技术标准、技术认证以及计划的实施，从而实现ADS-B技术在欧洲的使用。欧洲在2006年已经建立了24个ADS-B地面站，从而进行对支持无雷达和雷达管制区域的ADS-B使用仿真实验。

7 结语

综上所述，文章依据航空导航的精准度、导航的完整性以及监视的完整性情况，对空中交通监视冗余、覆盖以及可靠程度等状况进行说明，由此，提出了进行ADS-B、WAM和雷达组合监视的一种架构与方式，这种方式对推广ADS-B具有一定的可行性。

参考文献：

[1]刘晓静.ADS-B技术在空管中的应用研究[J].空中交通管理，2011（06）.

[2]张天平，郝建华，许斌.ADS-B技术及其在空管中的发展与应用[J].电子产品世界，2009（06）.

[3]高扬，雷昱.基于ADS-B的多雷达民航空管安全监视体系[J].交通信息与安全，2009（03）.