ADS—B原理解析及其在空中交通管制中的應用研究

王紹翰

摘 要：隨著ADS-B技術水平的不斷提升和其應用范圍的持續增加，ADS-B在我國和國外的空中交通管制中的都得到了越來越廣泛的運用。文章從ADS-B原理解析入手，對ADS-B在空中交通管制中的應用進行了分析。

關鍵詞：ADS-B原理；空中交通管制；應用

ADS-B是廣播式自動相關監視的英文縮寫，這是一種基于GNSS全球導航衛星系統和數據鏈通信的航空器運行監視技術。現今在世界各國，ADS-B技術已越來越多的應用于空中交通管制中。這一技術的應用能夠有效彌補傳統地基雷達系統的不足，尤其適合在山區、荒漠、邊遠機場等不宜建設雷達的區域為航空器提供更加優秀的ATS（Air Traffic Service）監視服務，這意味著ADS-B技術在空中交通管制中的運用可以使得傳統的空中交通監視技術發生重大的改良與變革。因此，在這種前提下對ADS-B原理進行解析并且探討其在空中交通管制中的運用具有極為重要的理論意義和現實意義。

1 ADS-B原理解析

ADS-B是廣播式自動相關監視（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast）的英文縮寫。在ADS-B的應用和發展過程中，這一技術最早的應用目的主要是更好地監視“空對空”飛行的情況，即在空中飛行的航空器只需要通過對這一技術的應用就可以進行更為安全、高效的飛行，并且這一技術的應用并不需要借助相應的地面輔助設備。裝備了ADS-B設備的航空器可以通過機載設備來對其自身的位置、高度、速度等信息進行更為精確的分析與播報。除此之外，ADS-B系統由地面站和相應的機載設備組成，能夠在此基礎上更好地實現數據的雙向通信，從而使得航空器駕駛員與空中交通管制員都能夠對相應的空中交通動態有著更加全面、更加清晰的了解。

2 ADS-B在空中交通管制中的應用

ADS-B在空中交通管制中的應用具有很強的優越性并且其應用范圍較廣。以下從應用優越性、國外應用情況、國內應用情況等方面出發，對ADS-B在空中交通管制中的應用進行了分析。

2.1 應用優越性

較強的應用優越性是ADS-B在空中交通管制中得以有效應用的基礎和前提。通常來說，在海洋地區和大陸腹地或者是其他邊遠地區，航空器飛行很難得到雷達基站的支持。這主要是由于在這些地區進行雷達基站的的建筑成本過高，并且設備維護難度大，維護成本過高，甚至在有些區域根本無法進行雷達基站的建設。因此在這些雷達無法有效覆蓋的的地區實施雷達管制是無法執行的。除此之外，即使是在有雷達覆蓋的區域，由于雷達設備本身成本較為昂貴，因此空中交通管制設備成本也會較高。相較之下，ADS-B技術的有效應用可以在不增加相應雷達設備的前提下以較低的成本和代價來實現整體空中交通監視系統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視系統的精確性，進一步縮小空中交通管制間隔，實現空域的擴容增效。另外，ADS-B在空中交通管制中的應用可以使得監視設備更加高效的對繁忙區域航空器進行低成本的監視。與此同時，在終端場面應用ADS-B這種新監視手段，空中交通管制員可以實現從地面停機位到空中飛行全部階段安全、高效、精準的空中交通管制，并且提供這樣的ATS監視服務并不依賴于雷達或場面監視雷達系統，從而促進空中交通管理整體效率的有效提升。

2.2 國外應用情況

近年來，隨著各國航空事業不斷高速發展，ADS-B技術在世界上的許多國家和地區都得到了足夠的重視和支持。許多國家和地區結合自身航空實際發展情況，在空中交通管制中對ADS-B技術進行了積極的推廣應用，并制定了不同的ADS-B發展實施戰略。以美國為例，美國在全境范圍內都擁有較好的雷達覆蓋，結合境內航線密集、飛行量大等特點，美國運輸航空和通用航空采用1090 ES和通用訪問收發信機（UAT）兩種不同的ADS-B數據鏈技術。2000 年，美國聯邦航空局（FAA）首先在通用航空飛行量大的阿拉斯加地區實施CAPSTONE計劃，開展UAT試驗和評估。2001年1月，西阿拉斯加無雷達覆蓋地區提供“類雷達”服務。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 ADS-B技術取得良好效果后，美國政府制定境內全航路和終端區ADS-B覆蓋計劃。該計劃自2005年至2016年，分三階段實現，在2013年實現全美覆蓋。在澳洲，澳大利亞東部有較好的雷達覆蓋，西部大部分是荒漠地區，無法實現雷達覆蓋。為彌補西部監視手段的不足，澳大利亞積極推進ADS-B技術的實施。澳大利亞境內實施的ADS-B項目包括：高空空域項目（UAP）一期、UAP二期，有力地推動了ADS-B在澳大利亞實施的腳步。2009年12月澳大利亞實現了全國范圍內的5海里間隔管制，并在2012年前強制實施ADS-B 監視，在航路上ADS-B完全取代二次雷達監視。歐洲擁有較好的雷達覆蓋，其ADS-B技術的應用政策是以該國的實際空中交通管制需求為基礎，發展雷達、ADS-B、廣域多點定位系統（WAM）以及這些技術結合的綜合監視系統。歐洲成立了“CRISTAL”機構，保證ADS-B在歐洲大陸的試驗和驗證工整體推進，逐步實現ADS-B在歐洲的覆蓋，目前參與的國家已達到13個。歐洲CASCADE項目的開展，已初步形成了ADS-B地面站網絡。自2010年1月起該項目包含WAM的實施內容。法國、英國、德國都正在積極地進行ADS-B、WAM系統的建設。歐洲于2008年制定了未來15年ATM的監視策略，有效提升了歐洲空中交通管理發展速度。

2.3 國內應用情況

近年來，中國民航積極開展ADS-B的建設和實驗工作，目前已經完成8個1090ES數據鏈ADS-B地面站的建設工作。自2011年5月18日起，成都-拉薩航線開始實施ADS-B實驗運行；自2011年6月16日起，中南地區三亞情報區L642和M771航路實施ADS-B實驗運行。這些項目的實施為中國民航推廣和應用ADS-B技術提供了寶貴經驗及第一手資料，奠定了堅實的應用基礎。中國民航結合自身監視現狀和未來航空業發展需求，為我國運輸航空制定了ADS-B運行規劃。中國民航ADS-B實施規劃遵循“西部先試先行、由西向東穩步推進”的原則，分近期（2011-2020）、中期（2021-2025）和遠期（2026以遠）三個階段。近期實現ADS-B技術的重點應用，中期實現ADS-B技術的全面應用，遠期實現ADS-B技術與通信導航監視/空中交通管理（CNS/ATM）系統的有效整合，成為我國發展“新一代航空運輸系統”的基石之一。

3 結束語

隨著ADS-B應用水平的持續提升和各國空中交通管理水平的不斷進步，ADS-B在各國空中交通管制中的運用取得了良好的實踐效果。因此，空中交通管制員在ADS-B的應用過程中應當對其應用原理有著清晰的了解，并在此基礎上通過運行實踐促進ADS-B應用水平的持續提升。

參考文獻

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