低空空域監管中雷達、通信、導航技術的應用探討

龐莉+趙勇恒

【摘要】 最近幾年，我國的空中交通運輸得到了迅速發展，從安全方面考慮，低空空域的監管受到了越來越多的重視。本文主要針對雷達、通信和導航技術在低空空域監管中的應用進行了簡要探討，希望能夠為監管水平的提高做出一定貢獻。

【關鍵詞】 低空空域 監管 雷達 通信 導航技術 應用

前言：

就目前而言，在低空空域監管中，比較常見的監管方式有三種，一是人工監管，二是自動監管，三是雷達監管。人工監管主要是利用專業的通訊設備，通過對航空器相對位置的分析，由管制員對航空器的飛行情況及空中交通狀況進行引導，對于人員的專業素質要求較高。因此，這里主要針對自動監管和雷達監管中各種技術的應用進行討論。

一、雷達監控

雷達監控的基本原理，是利用雷達探測，實現對于低空空域的有效監管，具體來講，可以分為一次雷達監視和二次雷達監視。一次雷達主要是通過降低天線副瓣和波瓣，抑制地面雜波以及強化低速目標檢波概率等措施，強化雷達系統對于低空航空器的探測和監管能力，不僅系統架設方便，而且具備較強的獨立工作能力。不過，一次雷達監視主要是利用無線電脈沖反射信號進行探測和顯示，因此在顯示器上只能看到一個亮點，相比較二次雷達，這種監視方式缺乏目標識別碼和高度信息，而且很容易受到雜波、氣象等因素的干擾；二是雷達主要是利用地面雷達與飛機上設置的機載雷達相互配合，實現對于低空航空器的監視。設置在地面的雷達會按照一定的周期，發射相應的詢問信號，當航空器接收到該信號后，機載雷達會自動回復應答信號，信號中包括了航空器識別碼、高度代碼以及一些特殊的編碼信息。二次雷達不容易受到外界因素的影響，可以實現對于航空器的精準監視，從而在保證飛行安全的同時，提高了低空空域的利用率。不過，如果目標過于密集，可能會出現應答重疊問題，而且系統建設周期長，監視成本較高[1]。

二、自動監控

自動監控可以通過數據鏈通信以及導航系統來實現，其基本原理，是利用航空器上的機載導航系統，自動判斷位置信息，將其與航空器識別代碼以及一些關鍵信息一起發送到地面接收系統，在顯示設備中顯示偽雷達畫面，方便空管人員的監管。

2.1 GNSS導航系統

GNSS系統能夠獲取目標的坐標參數，持續提供高精度的導航信號，可以提供更加精準的導航服務。基于FPS以及 GLONASS導航衛星星座的第一代GNSS系統本身在導航精度、信息完整性及可用性等方面略有不足，而相關技術人員結合星基增強系統（SBAS）和地基增強系統（GBAS），對導航性能進行了改善，同時結合PRN黃金編碼，減少了下行鏈路的干擾，進一步強化了系統的性能。

2.2 ADS-B數據鏈模式

ADS-B指廣播式自動相關監視，屬于自動監控的一種，融合了自動相關監視、防撞系統以及場面監視三者的優勢，是未來最為重要的航空監視技術之一。在該技術中，數據的傳輸和接收都必須立足地空數據鏈通信技術，其數據鏈模式有三種：一是UAT模式，支持包括ATM/CNS 等在內的各種通信標準，同時也支持ADS-B的廣播通訊以及ATN功能，對于硬件設備沒有很高的要求，因此成本投入少，在機場以及各種空域中都有著廣泛的應用[2]；二是1090ES 模式，以PPM進行信息編碼，航空器的應答編碼為1090MHz，數據傳輸帶寬約為1Mbps，對于一些大型客機，只需要針對原本的機載S模式應答系統進行適當的升級改造，就能夠轉變為1090ES 數據鏈模式的ADS-B系統，因此這種數據鏈模式在商業航班中有著良好的應用潛力；三是VDL-4模式，該模式在最初的設計開發中主要是針對ADS-B系統，采用自組織式時分復用多路的方式來實現監視功能，為了強化其實用性，在一定程度上考慮了TIS-B以及FIS-B系統，其也是唯一在開發設計環節就將這兩種系統考慮在內的通訊模式。在VDL-4模式中，ADS-B系統包括了地面部分和機載部分，所發送的信息電文分別為尋址類和廣播類。

在上述三種數據鏈模式中，UAT模式專門針對ADS-B系統，無論是地面還是機載系統，采用的都是978MHz，可以實現數據的雙向傳輸；1090ES模式是基于SSR的S模式擴展電文功能，也是唯一全球通用的ADS-B數據鏈；VDL-4模式目前僅在歐洲地區試用，尚沒有得到普及[3]。

三、結語

綜上所述，在低空空域監管中，雷達技術的應用主要集中在雷達監控，而導航技術和通信技術的應用則體現在自動監控中，通過三種現代化技術的相互補充，能夠保證良好的監管效果，促進低空空域監管水平的提高。

參 考 文 獻

[1]黃娟.空管新技術在低空空域管理中的應用[J].軍民兩用技術與產品，2015，（16）：11.

[2]劉紀紅，王倩倩，楊麗.“北斗”衛星導航系統在低空空域監管系統中的應用[J].電訊技術，2012，52（1）：18-22.

[3]王惠倩.雷達、通信、導航技術在低空空域監管中的應用[J].現代導航，2014，（4）：270-271.