基于ADS-B技術的私人航空管理系統的應用與變革

劉晨霞 趙華 劉金星 王蕊

(1.河北師范大學職業技術學院電子系,河北石家莊 050024;2.河北科技大學,河北石家莊 050000)

基于ADS-B技術的私人航空管理系統的應用與變革

劉晨霞1趙華1劉金星2王蕊1

(1.河北師范大學職業技術學院電子系,河北石家莊 050024;2.河北科技大學,河北石家莊 050000)

本文介紹了基于ADS-B技術的私人航空管理系統,研討了ADS-B技術在我國私人航空領域應用的可行性。首次提出將該技術和移動互聯網相結合定制一套航空器的移動設備航道查詢與飛行任務提交的應用系統。

ADS-B 私人航空 空中交通管理 移動互聯網

ADS-B(廣播式自動相關監視)是一個集通信與監視于一體的信息系統,由信息源、信息傳輸通道和信息處理與顯示三部分組成[1],以網狀、多點對多點方式完成數據雙向通信。ADS-B能為運行中的航空器提供各類情報服務,使機組更加清晰地了解周邊的交通情況。

目前我國政府職能部門和個人擁有航空器和直升機數量正在以每年10%的速度快速增長(如圖0-1所示),原有空管技術已無法滿足我國私人航空活動安全發展的需要?；贏DS-B 技術的私人空管系統與雷達系統相比,ADS-B能夠提供更加實時和準確的航空器位置等監視信息,建設投資只有前者的十分之一左右,另外可以增加無雷達區域的空域容量,大大降低空中交通管理的費用[2]。

將該空管系統與移動互聯網相結合定制一套航空器的移動設備航道查詢與飛行任務提交多體化應用系統,從而大大提高移動互聯網利用率,方便個人隨時隨地獲取飛行器各項信息。

1 ADS-B系統的工作原理

ADS-B系統工作原理示意圖如圖1-1所示。

ADS-B系統由多地面站和機載站構成,機載ADS-B設備廣播式發出來自本機信息處理單元收集到的導航信息,接收其它航空器以及地面站的廣播信息后經過處理送給機艙綜合信息顯示器。ADS-B的信息傳輸通道以ADS-B報文形式,通過空-空、空-地數據鏈廣播式傳播。機艙綜合信息顯示器根據收集的其他飛機和地面站的ADS-B信息給飛行員提供飛機周圍的各種導航及附加信息。ADS-B的信息處理與顯示主要包括位置信息和其它附加信息的提取、處理及有效算法,并且形成清晰、直觀的背景地圖和航跡、交通態勢分布、參數窗口以及報文窗口等,最后以偽雷達畫面實時地提供給用戶[1]。目前應用較多的ADS-B技術主要有：978MHz通用訪問收發機和1090MHz的S模式擴展電文數據鏈[3]。

ADS-B技術是新時期航行系統中非常重要的通信和監視技術,把沖突探測、沖突避免、沖突解決以及機艙綜合信息顯示有機的結合起來,為新航行系統擴展了非常豐富的功能,同時也帶來了潛在的經濟效益和社會效益。

圖0-1 我國私人航空器擁有量統計表

圖1 -1 系統工作原理

圖3 -1 航空服務站核心子系統

2 ADS-B技術在私人航空器上的應用

在我國現代化發展進程中,由于私人航空器的普及,航空領域勢必然發生巨大的改變。2011年7月,國務院頒布了《關于促進民航業發展的若干意見》,確立了“通用航空實現規?；l展,到2020年飛行總量達200萬小時,年均增長19%”的總體目標,并提出了“加大空域管理改革力度”的要求[4]。

ADS-B系統有多種典型的應用,監視、沖突管理和飛行安排等,都有效地提高了交通管制的效率和安全性,和傳統技術相比的卓越優勢,使得ADS-B應用的研究成為熱點,ADS-B技術應用于私人航空器上將是我國低空管制上邁出的新的一步。ADS-B系統根據沖突檢測和交通態勢圖顯示,實現飛行器相互監視和指揮能力,增加了航行的安全性。通過有效減小飛行器在空域內的最小間隔增大空域容量,提高了空域資源的利用率。ADS-B良好的通信功能和監視手段能更準時、連續的掌握私人飛行器動態,有效實施管制這些設備接收ADS-B的廣播信號,結合衛星系統定位以及其他定位信息進行信號的相關處理,最后完成對私人飛行器的跟蹤監視。

該技術的應用將保障私人飛行器低空飛行安全,并加強對私人飛行器的飛行管理,另外相關當局開始考察該技術的運行狀況,并表示進一步開發、利用這項新技術,為我國低空飛行器提供了現實可行性。

3 ADS-B技術與移動互聯網相結合

根據中國現有航空業情況與未來發展走勢,以及豐富的互聯網資源,我們可以利用ADS-B技術和移動互聯網的結合定制一套航空器的移動設備航道查詢與飛行任務提交多體化應用系統。根據功能的不同可以將通用航空服務站分為五個核心子系統,如圖3-1所示。

3.1 核心功能

航空器設備端監視子系統操作人員可獲取用戶服務范圍內航空器的飛行態勢信息,對在本區域從事低空飛行活動的飛行器進行實時飛行態勢的監視。

廣域飛行計劃管理子系統完成飛行計劃的管理。包括飛行計劃的生成、處理、檢查、編輯、批復、存儲、預調配以及發布。對監視服務子系統數據進行融合處理,為飛行態勢監控和高度報警提供服務。

航空氣象服務子系統實現氣象信息的收集、整理和發布。可以接收來自天氣實況觀測站、天氣雷達、各氣象臺站的氣象信息,或在本地人工輸入氣象數據。

航行空域情報服務子系統支持對監視服務范圍內的空域、機場、用戶、地理、超高層建筑物、通信導航、飛行管制規章制度等航行情報的錄入、編輯、存儲、修改、查詢、檢索、顯示和模擬。

航空駕駛管理服務子系統調劑目標區域內的飛行計劃,對用戶間發生的航空計劃時間沖突進行公允評判,若用戶違反相關航空制度,通過低空空域監視系統反饋的信息,管理系統將會生成懲罰措施。

3.2 系統開發與應用

空管局可選關鍵地段建設安裝通用航空服務站總服務器,服務器與空中各ADS-B通信設備以及地面ADS-B之間通過使用共同的數據鏈路傳遞信息。

可在ADS-B綜合顯示器安裝與地面站各個核心子系統的接口,子系統處理、發布的各項航空服務、管制信息將顯示到ADSB端。網頁開發人員可設計航空器的移動設備、航道查詢與飛行任務提交網站主頁,用戶可通過接入移動互聯網,通過CDM A無線傳輸模塊查詢該多體化應用系統在其傳輸頻段發布的各項飛行信息。

4 結語

ADS-B技術與移動互聯網相結合的多體化應用系統能夠對我國低空空域的私人航空飛行器進行實時監視,及時掌握空中飛行態勢,給管制系統帶來了極大地便利。未來更多的是需要投入更加深入的研究,充分利用移動互聯網將取得又一突破性進展。

[1]葉子《.ADS-B系統的工作原理-ADS-B技術在空管中的發展》.2011年12月.

[2]《廣播式自動相關監視(ADS-B)在飛行運行中的應用》.民航局飛行標準司.二〇〇八年九月.

[3]李自俊《.ADS-B廣播式自動相關監視原理及未來的發展和應用》.中國民航飛行學院學報,2008-09-15.

[4]《國務院關于促進民航業發展的若干意見》,2011年7月.

河北師大校級青年基金,基金號：L2010Q10。

劉晨霞(1992.12-),女,河北師范大學職業技術學院電子系,研究方向：應用電子技術、信號處理、移動通信。

趙華(1980.10-),男,河北師范大學職業技術學院電子系,通信工程教研室主任,研究方向：移動通信、光纖通信、混沌。

劉金星(1986.06-),男,河北科技大學研究生,研究方向：信號檢測、移動通信、微波通信。

王蕊(1991.09-),女,河北師范大學職業技術學院電子系,研究方向：應用電子技術、移動通信。