ADS—B在空管中的應用

徐智剛

摘 要：目前航空領域所面臨的的嚴重問題，是建立含有先進機載設備、配套建設的空-空數據鏈、地-空數據鏈、地面用戶設備的完善的空管系統，以及更加充分合理科學并且可靠的利用空域，這些都已經成為日漸緊迫的工作。在國際上最有效的處理空中交通管制的方法即是自動相關監視（ADS）技術，基于空-空、地-空數據鏈通信和GPS全球衛星定位系統的廣播式自動相關監視（ADS-B），亦是航空器運行監視技術在新航行系統發展中的一項及其重要的成果。

關鍵詞：自動相關監視（ADS）；空管；應用

1 ADS-B系統簡介

ADS-B技術在通信和監視技術應用方面，展示了非常豐富的功能，將沖突的探測、避免、解決、ATC監視、ATC一致性監視和機艙綜合信息顯示完美的結合起來，同時也為新航行系統提升了經濟效益和社會效益。ADS-B是廣播式自動相關監視的英文縮寫，對空對空監視實行實施，包括了信息源、信息傳輸通道、信息處理與顯示三個部分，將監視和通信融為一體，并通過航空電子設備得到其主要信息，比如通過全球衛星導航系統（GNSS）、慣性導航系統（INS）、慣性參考系統（IRS）、飛行管理器和其它機載傳感器等手段獲取，其主要信息顯示了有關飛機的經度、緯度、高度、時間的位置信息，以及航跡角、航線拐點、沖突告警信息、飛機的識別信息等等可能的信息，另外，比如飛機航向、風速、風向以及外界溫度等附加信息也有顯示。ADS-B對飛機思維位置信息的通過有效算法和提取處理，以偽雷達畫面給用戶實時的呈現一個清晰和直觀的背景地圖、航跡、交通態勢分布、參數和報文窗口。ADS-B以網狀、多點對多點方式，通過多地面站和機載站，進行數據的雙向通信。ADS-B接收機與空管系統和其它飛機的機載ADS-B連接起來，處理接收其他飛機和地面的廣播信息傳送給機艙綜合信息顯示器，這樣無論空地，都可以實時的提供速度、高度、飛機是否轉彎、爬升或下降、以及沖突告警、避碰策略、氣象等等的信息。

2 ADS-B技術應用

2.1 ADS-B技術實現了飛行信息共享

傳統的雷達監視技術，由于信息處理成本高、格式紛雜、遠程截獲能力差的缺點，使得指定航線難以實現篩選，信息無法共享，而ADS-B技術在“空地一體化”、“全球可互用”指導原則下橫空出世，實現了航跡信息的共享。無論本區域的空管實施，還是情報區尤其是不同空管體制的情報區的跨域飛行，在管理空中交通活動中獲取的航跡信息都是十分珍貴的資源，對提高運行管理效率有著重要的影響。

2.2 ADS-B技術應用于空中交通管制

傳統空中交通監視技術將取得革命性的突破，其標志即是ADS-B在空中交通管制中的應用。即使在無法部署航管雷達的大陸地區，空管ATM仍然可以提供良好的虛擬雷達管制服務，并且優于雷達間隔標準。在雷達可以覆蓋的地區，更可以在不增加雷達設備的前提下，增強雷達系統監視能力，并且僅僅付出較低的代價，乃至提高航路和終端區的飛行容量，同時提供良好的空管服務，同時不低于標準雷達間隔。實現飛行動態在較大的區域內監視、改進改善飛行流量管理、為航空器提供各類信息情報等等，都可以通過ADS-B技術實現。

2.3 ADS-B在增強航空器之間相互監視能力的同時，對加強空-空協同方面也有著重要的作用

ADS-B自發廣播式的位置報告速度更快，即便航空器沒有發出問詢，也可進行接受和處理，比應答式機載避撞系統（ACAS/TCAS）能提供更快速、更準確的位置報告，增強了航空器間的協同能力，提升機載避撞系統TCAS性能，保持最小安全間隙的同時，又避免、解決了空-空協同中發生的沖突。ADS-B是實現“自由飛行”必不可少的重要技術。

2.4 ADS-B在廣大的機場地面活動地區進行的航空器活動監視，降低了成本的同時，也扮演著重要的角色

在ADS-B出現之前，機場繁忙，裝置的場面監視雷達系統，無法覆蓋航站樓的所有停機位，在追求實現“登機門到登機門”的管理預期過程中，ADS-B應運而生，通過輔助場面監視雷達系統，通過接收、處理廣播信息，可以將監視從空中延伸到機場的登機橋，空中交通管理終于實現了“登機門到登機門”，并且即使不依賴場面監視雷達，也可以對機場地面移動目標進行監視管理。

3 ADS-B技術在我國應用現狀及存在的問題

1998年，一個戰略機遇出現在中國新航行系統探索發展的道路上，那就是開辟歐亞新航路，加快我國西部地區的航空運輸業的發展，同時以國際航空組織相關的新航行系統發展規劃為，開始了新航行系統航路（L888航路）的建設工程，也是我國第一條以ADS-B技術為基礎的新航路。同年，在北京地區成立了網管數據中心，并為L888航路專門裝備了FANS1/A定義的ADS-C監視工作站。2000年，L888航路建設完成，并且通過了嚴格的評估和測試，正式投入運行。2004年，相繼建成了北京、上海、廣州三大區域管制中心，并且其空管自動化系統都具備了ADS航跡處理的能力。經實踐驗證，可以實施“航管員/飛行員數據鏈通信”（CPDLC），同時處理來自ACARS數據的自動相關的監視航跡，新系統的建成，是我國主要空管設施具備ADS監視能力的重要表示。近年來伴隨著航空公司規模擴大和新機型的不斷更新，航空器通過裝配適合新航行系統的機載電子設備，已經擁有了地空雙向數據通信的能力。

4 發展方向

我國航空運輸業正在飛速發展，在面對空域范圍的不斷擴大、機隊規模的不斷增加、機型種類不斷更新的大環境下，與之相匹配的空管設備設施也需要即時的更新和完善。是針對發達國家的ADS-B技術進行全面的引進，還是依靠我國現有資源實施自主研發，是當局面對的一個艱難的、影響深遠的選擇。這兩種方式，都需要將現有的機載設備、地面設施、研發和生產技術產品等等方面進行全面的系統的更新，同時依靠航空宏觀政策的大力支持，各方協調、整體推進。從已有的機載設備為基礎、兼顧最終目標，制定有所側重的政策規則，為推進空中交通管制一體化的建設，需積極的、更好的完成如下工作：（1）對現有的機載設備進行全面的檢測、更新。（2）制定切實可行的ADS-B實驗計劃。（3）得到實驗基礎數據，并依據制定ADS-B的應用程序、服務規則和地面系統操作技術規范。（4）針對西部地區的特殊情況，實行限制雷達布局策略，即ADS-B監視為主、雷達監視為輔。（5）在雷達管制區以ADS-B航跡處理為基礎，建立相應的應急備份系統。

5 結束語

由于我國在空管技術更新上仍然在ADS-C技術框架內進行，使得新航行系統的發展和空中交通監視技術的改進方面難雖然了一些成績，并開展了一系列建設性活動，但是卻難以取得更大的成就，尤其在改進空管安全和效率、面對突出問題時，沒有取得行之有效的解決方法。由于ADS-B技術系統對空中交通管制的發展有著非常重要的現實意義，當今國際發達國家的ADS-B技術已經非常成熟，并且已經進入了實用階段，正在逐步用新航行監視技術代替雷達，我國與之相比，航空事業起步較晚，技術力量相對薄弱，仍然停滯在ADS概念階段，還停留在部署雷達網絡的階段，應當正視差距，科學的推進ADS-B系統的實施，為我國的ADS-B技術發展尋找突破，為我國的航空事業尋求更高的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]王魯杰.中國民航應優先發展ADS-B應用技術[J].中國民用航空，2006（1）.