淺談ADS-B技術及國內外應用情況

摘 要 本文介紹了ADS-B相關概念、與其他監視技術對比、數據鏈技術等，通過舉例說明國內外ADS-B應用情況，最后結合中美應用異同來分析討論我國目前ADS-B系統存在問題。

關鍵詞 ADS-B技術 數據鏈 空管應用

中圖分類號：V24 文獻標識碼：A

1 ADS-B概念

廣播式自動相關監視ADS-B是一種基于全球衛星定位系統和利用空地、空空數據鏈通信完成交通監視和信息傳遞的空管監視新技術。①它不需飛行員干預和地面詢問，自動周期性向所有用戶廣播監視數據，提供航空器的位置、高度、速度、方向和識別碼等信息，其監視數據依賴機載設備（如氣壓高度表）、導航信息來源GNSS等。

ADS-B系統包括地面站和機載設備兩部分，其中機載設備由GPS接收機、數據鏈收發機及天線、駕駛艙沖突信息顯示器構成。從應用功能角度，可以劃分ADS-B IN和ADS-B OUT，前者是指航空器接收其它航空器或者地面站發送的空中交通和飛行服務信息，機組通過CDTI等設備獲取相關信息；后者是指航空器向其它航空器和地面站自動發送其位置信息和其它飛行動態信息。

ADS-B應用場景也分空空、空地、地地三種?？湛罩饕窃鰪娊煌顟B獲取，增強連續目視進近，增強尾隨、交叉和穿越飛行程序等；空地主要是監視航路、監視終端區、監視無雷達覆蓋區等；地地主要是為機場場面監視提供飛機或裝備應答機的車輛的準確位置和識別信息。

ADS-B作為“空中慧眼”，可以通過自動廣播自身信息和接收鄰近飛機位置報告，互相識別對方的位置和行蹤，使機組與管制員以拓展的視距和精確度“看到”潛在飛行沖突，有利于實施“見到后避讓”原則和增強現有TCAS系統。此外，ADS-B遵循“空地一體化，全球可互用”指導原則，能將航空器的監視從空中一直延伸到機場登機橋，容易實現“門到門”的空中交通管理。在某些低空空域，飛行員可以自主地承擔著維護空中交通間隔的責任，不再依賴于地面雷達監視和管制，它將引起空中交通監視和管制上的革命，空中避撞責任將從管制員逐步交還給飛行員自己承擔。

與傳統雷達系統相比，ADS-B不僅提供更加實時準確豐富的監視信息，還具有建設投資成本少、維護費用低、數據精度高、使用壽命長等明顯優勢。國際民航組織將其確定為未來監視技術發展的主要方向，國際航空界正在積極推進該項技術的應用，我國結合實際情況也在西部地區和南中國海搞試點實驗等。

2 ADS-B與其他監視技術對比

目前國內空管系統使用監視技術包括一二次航管雷達、ADS-C、ADS-B、MLAT等。②它們工作原理均不一樣，其中一次雷達通過發射射頻脈沖和接收回波信號，根據時間差計算距離和方位；二次雷達通過地面發射詢問信號，機載應答機發回編碼的回答信號，顯示飛行代碼、高度、方位和距離；ADS-C借助通信衛星以端對端方式定期向地面報告航空器位置信息；ADS-B利用地空數據鏈技術和導航衛星等數據源，以網狀、多點對多點方式完成監視數據雙向通信；MLAT使用多個接收機捕獲應答機脈沖和通過到達時間差來計算航空器位置。

在上述監視技術中， ADS-B不僅具有監視信息豐富、更新周期快、數據精度高和建設成本低等特點，還可以進行地空雙向數據通信，有助提高機組和管制員的航空情景意識，但不足之處在于無法驗證航空器位置信息真實性，需要結合MLAT使用。

3 數據鏈技術

選擇數據鏈類型是確定機載設備性能和發展地面站的前提?，F在流行的數據鏈技術有三種：③Mode S 1090ES、UAT和VDL Mode4。它們應用背景不同，技術也各有優劣，其中1090ES是國際民航組織ICAO推薦的，全球可以互用，在S模式應答機升級軟件即可，不足是頻譜過度使用，受格式長度限制，上行廣播能力較差；UAT是美國FAA考慮為通用航空開發的低空雙向數據鏈，上行鏈路容量大，需要加裝機載設備，不足之處是與DME設備相互干擾較嚴重。VDL Mode 4是瑞典民航局提出的，在VHF頻段工作，也需要加裝機載設備，不足之處是頻率資源緊張。歐洲國家空中交通服務研究所在英國希思羅機場進行數據鏈在場面監視性能測試，測試結果表明VDL Mode 4性能最優，有能力支持場面監視。

4 國內應用情況

我國ADS-B實施遵循“西部先試先行、由西向東穩步推進”原則，運輸航空采用1090 ES數據鏈，而通用航空采用1090 ES和UAT兩種數據鏈并行。

1998年開始探索新航行系統發展，利用中國西部地區開辟歐亞新航路的戰略機遇，啟動基于ADS的L888航路建設，并裝備ADS-C監視工作站和在北京建立網管數據中心，該系統于2000年完成評估和測試并投入運行。2004年北京、上海、廣州三大區域管制中心相繼建成，其配套的空管自動化系統都具備了ADS航跡處理能力。2008年完成成都九寨ADS-B應用監視系統工程，在成都機場和九寨機場各安裝一套ADS-B地面站，同時配合使用ADS-B監視系統和ADS-B數據分析評估軟件。同年在西沙雷達站建設地面站作試驗，并于2009年升級海口管制中心Telephonics自動化系統和引入該ADS-B信號進行融合顯示。2010年完成成都-拉薩航線監視工程，建設5個地面站，實現成都-拉薩主要高度層的ADS-B單重連續覆蓋。2011年空管部門制定1090地面站（接收）設備技術要求和測試要求，努力推行1090ES地面站設備入網許可測試。此外，中國民航飛行學院是國內第一家完整使用ADS-B用于飛行監控的單位，選擇UAT數據鏈，包括建設5個地面站，加裝234架飛機機載設備，并設計建立ADS-B類雷達管制運行的標準程序。

5 國外應用情況

美國的ADS-B應用路線④是先通用航空，后商用運輸，重點開發上行廣播和機載應用。運輸航空選擇1090ES用于高空航路運行，改善空中交通管制監視能力；通用航空選擇UAT用于低空飛行，改進通用航空空域的空中避撞能力和飛行情報截獲能力。美國計劃在2014年前安裝400個ADS-B地面基站，停止使用125個ATC雷達，目前完成首期300多個ADS-B地面站和數據處理網絡的建設以及關鍵服務認證，并已在阿拉斯加、墨西哥灣等地區提供基于ADS-B OUT的關鍵服務應用試點。美國UPS公司已經將該公司的107架航空器進行了ADS-B改裝。

澳大利亞選擇1090 ES數據鏈同時適用于運輸航空和通用航空，計劃建設39個地面站和執行ADS-B OUT功能，強制實施ADS-B監視，航路完全取代二次雷達。

加拿大計劃在不具備雷達覆蓋的哈德森灣進行ADS-B OUT 運行實驗，要求飛越哈得森灣地區的飛機必須安裝ADS-B OUT 設備。

歐洲啟動CASCADE ADS-B項目，為現有1090ES 應答機在無雷達區域的ADS-B應用取得適航許可，并計劃在完成適航批準后開始運行試驗。而俄羅斯和瑞典也在使用VDL Mode4數據鏈。

6 中美在ADS-B應用異同

美國FAA將ADS-B作為下一代空管系統的關鍵要素，對ADS-B OUT/ADS-B IN等技術應用有完整規劃，關注ADS-B技術對傳統雷達監視在精度、刷新率等性能上的提高，以及TIS-B、FIS-B等應用帶來新的飛行程序和空中交通管理模式。開展地面站設計建設、管制程序和標準制定的同時，更關注機載設備標準制定、能力認證及改裝時間計劃等。FAA統一規劃和建設全國地面站網絡，采用集中處理后統一向空管部門提供數據的方式，ADS-B地面站設計上包含了1090ES、UAT雙模式以及TIS-B/FIS-B功能。

而我國現有技術政策重點僅在ADS-B OUT應用上，還是將ADS-B視為雷達監視的替代和補充手段，缺乏ADS-B應用規則和服務程序等，對于機載設備標準制定和認證方面還不夠完備，按雷達站模式來建設ADS-B地面站，目標數據沒有融合直接送到各地自動化系統獨立處理，目前地面站只具備1090ES的ADS-B OUT功能。

7 總結

ADS-B作為監視新技術，未來將逐步取代二次雷達成為空管監視的主要手段，并促使空中交通管理的重大躍進和變革。目前我國ADS-B實用技術研究、機載設備、地面站系統等跟美國發達國家還存在很大差距。需要加強國產研發能力，推動ADS-B在我國應用范圍和步伐，為實現民航強國奠定堅實基礎。

注釋

① 顧春平.空中交通管制新技術監視新技術簡介[J].現代雷達，2010.32(9):1-7.

② 張睿，孔金風.機場場面監視技術的比較和發展[J].中國西部科技，2010.9(1):34-36.

③ 孫立新，陳亞青.ADS-B管制服務運行規范[J].中國西部科技，2010.9(24):3-4.

④ 陳亞青，李士剛.中美ADS-B發展應用對比分析[J].交通企業管理，2010.25(5):68-70.