ADS—B原理解析及其在空中交通管制中的應(yīng)用研究

王紹翰

摘 要：隨著ADS-B技術(shù)水平的不斷提升和其應(yīng)用范圍的持續(xù)增加，ADS-B在我國(guó)和國(guó)外的空中交通管制中的都得到了越來(lái)越廣泛的運(yùn)用。文章從ADS-B原理解析入手，對(duì)ADS-B在空中交通管制中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：ADS-B原理；空中交通管制；應(yīng)用

ADS-B是廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視的英文縮寫，這是一種基于GNSS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)和數(shù)據(jù)鏈通信的航空器運(yùn)行監(jiān)視技術(shù)。現(xiàn)今在世界各國(guó)，ADS-B技術(shù)已越來(lái)越多的應(yīng)用于空中交通管制中。這一技術(shù)的應(yīng)用能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)地基雷達(dá)系統(tǒng)的不足，尤其適合在山區(qū)、荒漠、邊遠(yuǎn)機(jī)場(chǎng)等不宜建設(shè)雷達(dá)的區(qū)域?yàn)楹娇掌魈峁└觾?yōu)秀的ATS（Air Traffic Service）監(jiān)視服務(wù)，這意味著ADS-B技術(shù)在空中交通管制中的運(yùn)用可以使得傳統(tǒng)的空中交通監(jiān)視技術(shù)發(fā)生重大的改良與變革。因此，在這種前提下對(duì)ADS-B原理進(jìn)行解析并且探討其在空中交通管制中的運(yùn)用具有極為重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

1 ADS-B原理解析

ADS-B是廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast）的英文縮寫。在ADS-B的應(yīng)用和發(fā)展過(guò)程中，這一技術(shù)最早的應(yīng)用目的主要是更好地監(jiān)視“空對(duì)空”飛行的情況，即在空中飛行的航空器只需要通過(guò)對(duì)這一技術(shù)的應(yīng)用就可以進(jìn)行更為安全、高效的飛行，并且這一技術(shù)的應(yīng)用并不需要借助相應(yīng)的地面輔助設(shè)備。裝備了ADS-B設(shè)備的航空器可以通過(guò)機(jī)載設(shè)備來(lái)對(duì)其自身的位置、高度、速度等信息進(jìn)行更為精確的分析與播報(bào)。除此之外，ADS-B系統(tǒng)由地面站和相應(yīng)的機(jī)載設(shè)備組成，能夠在此基礎(chǔ)上更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向通信，從而使得航空器駕駛員與空中交通管制員都能夠?qū)ο鄳?yīng)的空中交通動(dòng)態(tài)有著更加全面、更加清晰的了解。

2 ADS-B在空中交通管制中的應(yīng)用

ADS-B在空中交通管制中的應(yīng)用具有很強(qiáng)的優(yōu)越性并且其應(yīng)用范圍較廣。以下從應(yīng)用優(yōu)越性、國(guó)外應(yīng)用情況、國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況等方面出發(fā)，對(duì)ADS-B在空中交通管制中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

2.1 應(yīng)用優(yōu)越性

較強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)越性是ADS-B在空中交通管制中得以有效應(yīng)用的基礎(chǔ)和前提。通常來(lái)說(shuō)，在海洋地區(qū)和大陸腹地或者是其他邊遠(yuǎn)地區(qū)，航空器飛行很難得到雷達(dá)基站的支持。這主要是由于在這些地區(qū)進(jìn)行雷達(dá)基站的的建筑成本過(guò)高，并且設(shè)備維護(hù)難度大，維護(hù)成本過(guò)高，甚至在有些區(qū)域根本無(wú)法進(jìn)行雷達(dá)基站的建設(shè)。因此在這些雷達(dá)無(wú)法有效覆蓋的的地區(qū)實(shí)施雷達(dá)管制是無(wú)法執(zhí)行的。除此之外，即使是在有雷達(dá)覆蓋的區(qū)域，由于雷達(dá)設(shè)備本身成本較為昂貴，因此空中交通管制設(shè)備成本也會(huì)較高。相較之下，ADS-B技術(shù)的有效應(yīng)用可以在不增加相應(yīng)雷達(dá)設(shè)備的前提下以較低的成本和代價(jià)來(lái)實(shí)現(xiàn)整體空中交通監(jiān)視系統(tǒng)能力的有效提高和空中交通管理效率的有效提升，從而更好地提高空中交通監(jiān)視系統(tǒng)的精確性，進(jìn)一步縮小空中交通管制間隔，實(shí)現(xiàn)空域的擴(kuò)容增效。另外，ADS-B在空中交通管制中的應(yīng)用可以使得監(jiān)視設(shè)備更加高效的對(duì)繁忙區(qū)域航空器進(jìn)行低成本的監(jiān)視。與此同時(shí)，在終端場(chǎng)面應(yīng)用ADS-B這種新監(jiān)視手段，空中交通管制員可以實(shí)現(xiàn)從地面停機(jī)位到空中飛行全部階段安全、高效、精準(zhǔn)的空中交通管制，并且提供這樣的ATS監(jiān)視服務(wù)并不依賴于雷達(dá)或場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)，從而促進(jìn)空中交通管理整體效率的有效提升。

2.2 國(guó)外應(yīng)用情況

近年來(lái)，隨著各國(guó)航空事業(yè)不斷高速發(fā)展，ADS-B技術(shù)在世界上的許多國(guó)家和地區(qū)都得到了足夠的重視和支持。許多國(guó)家和地區(qū)結(jié)合自身航空實(shí)際發(fā)展情況，在空中交通管制中對(duì)ADS-B技術(shù)進(jìn)行了積極的推廣應(yīng)用，并制定了不同的ADS-B發(fā)展實(shí)施戰(zhàn)略。以美國(guó)為例，美國(guó)在全境范圍內(nèi)都擁有較好的雷達(dá)覆蓋，結(jié)合境內(nèi)航線密集、飛行量大等特點(diǎn)，美國(guó)運(yùn)輸航空和通用航空采用1090 ES和通用訪問收發(fā)信機(jī)（UAT）兩種不同的ADS-B數(shù)據(jù)鏈技術(shù)。2000 年，美國(guó)聯(lián)邦航空局（FAA）首先在通用航空飛行量大的阿拉斯加地區(qū)實(shí)施CAPSTONE計(jì)劃，開展UAT試驗(yàn)和評(píng)估。2001年1月，西阿拉斯加無(wú)雷達(dá)覆蓋地區(qū)提供“類雷達(dá)”服務(wù)。截至2003年，阿拉斯加的飛行事故率降低86%，死亡事故率降低90%。阿拉斯加地區(qū) ADS-B技術(shù)取得良好效果后，美國(guó)政府制定境內(nèi)全航路和終端區(qū)ADS-B覆蓋計(jì)劃。該計(jì)劃自2005年至2016年，分三階段實(shí)現(xiàn)，在2013年實(shí)現(xiàn)全美覆蓋。在澳洲，澳大利亞東部有較好的雷達(dá)覆蓋，西部大部分是荒漠地區(qū)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)雷達(dá)覆蓋。為彌補(bǔ)西部監(jiān)視手段的不足，澳大利亞積極推進(jìn)ADS-B技術(shù)的實(shí)施。澳大利亞境內(nèi)實(shí)施的ADS-B項(xiàng)目包括：高空空域項(xiàng)目（UAP）一期、UAP二期，有力地推動(dòng)了ADS-B在澳大利亞實(shí)施的腳步。2009年12月澳大利亞實(shí)現(xiàn)了全國(guó)范圍內(nèi)的5海里間隔管制，并在2012年前強(qiáng)制實(shí)施ADS-B 監(jiān)視，在航路上ADS-B完全取代二次雷達(dá)監(jiān)視。歐洲擁有較好的雷達(dá)覆蓋，其ADS-B技術(shù)的應(yīng)用政策是以該國(guó)的實(shí)際空中交通管制需求為基礎(chǔ)，發(fā)展雷達(dá)、ADS-B、廣域多點(diǎn)定位系統(tǒng)（WAM）以及這些技術(shù)結(jié)合的綜合監(jiān)視系統(tǒng)。歐洲成立了“CRISTAL”機(jī)構(gòu)，保證ADS-B在歐洲大陸的試驗(yàn)和驗(yàn)證工整體推進(jìn)，逐步實(shí)現(xiàn)ADS-B在歐洲的覆蓋，目前參與的國(guó)家已達(dá)到13個(gè)。歐洲CASCADE項(xiàng)目的開展，已初步形成了ADS-B地面站網(wǎng)絡(luò)。自2010年1月起該項(xiàng)目包含WAM的實(shí)施內(nèi)容。法國(guó)、英國(guó)、德國(guó)都正在積極地進(jìn)行ADS-B、WAM系統(tǒng)的建設(shè)。歐洲于2008年制定了未來(lái)15年ATM的監(jiān)視策略，有效提升了歐洲空中交通管理發(fā)展速度。

2.3 國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況

近年來(lái)，中國(guó)民航積極開展ADS-B的建設(shè)和實(shí)驗(yàn)工作，目前已經(jīng)完成8個(gè)1090ES數(shù)據(jù)鏈ADS-B地面站的建設(shè)工作。自2011年5月18日起，成都-拉薩航線開始實(shí)施ADS-B實(shí)驗(yàn)運(yùn)行；自2011年6月16日起，中南地區(qū)三亞情報(bào)區(qū)L642和M771航路實(shí)施ADS-B實(shí)驗(yàn)運(yùn)行。這些項(xiàng)目的實(shí)施為中國(guó)民航推廣和應(yīng)用ADS-B技術(shù)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)及第一手資料，奠定了堅(jiān)實(shí)的應(yīng)用基礎(chǔ)。中國(guó)民航結(jié)合自身監(jiān)視現(xiàn)狀和未來(lái)航空業(yè)發(fā)展需求，為我國(guó)運(yùn)輸航空制定了ADS-B運(yùn)行規(guī)劃。中國(guó)民航ADS-B實(shí)施規(guī)劃遵循“西部先試先行、由西向東穩(wěn)步推進(jìn)”的原則，分近期（2011-2020）、中期（2021-2025）和遠(yuǎn)期（2026以遠(yuǎn)）三個(gè)階段。近期實(shí)現(xiàn)ADS-B技術(shù)的重點(diǎn)應(yīng)用，中期實(shí)現(xiàn)ADS-B技術(shù)的全面應(yīng)用，遠(yuǎn)期實(shí)現(xiàn)ADS-B技術(shù)與通信導(dǎo)航監(jiān)視/空中交通管理（CNS/ATM）系統(tǒng)的有效整合，成為我國(guó)發(fā)展“新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)”的基石之一。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著ADS-B應(yīng)用水平的持續(xù)提升和各國(guó)空中交通管理水平的不斷進(jìn)步，ADS-B在各國(guó)空中交通管制中的運(yùn)用取得了良好的實(shí)踐效果。因此，空中交通管制員在ADS-B的應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)當(dāng)對(duì)其應(yīng)用原理有著清晰的了解，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)運(yùn)行實(shí)踐促進(jìn)ADS-B應(yīng)用水平的持續(xù)提升。

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