民航飛行訓練中ADS—B系統應用分析

萬瑜

摘 要：在空中交通管制系統中，廣播式自動相關監視（ADS-B）技術的應用在很大程度上降低了成本，并且隨著互聯網技術、計算機技術的發展和完善，民航飛行訓練中ADS-B技術的應用也更加完善和健全，使得其在空中管制更加具有高精度、可靠性強、經濟性等諸多優勢，所以對于民航飛行訓練中ADS-B系統應用分析研究具有重要意義。

關鍵詞：民航；飛行訓練；ADS-B系統；應用

引言

隨著全球衛星導航定位系統的日益完善，ADS-B作為一種新的監測手段，以其全天候、無縫、高精度的特點逐漸成為空中交通監測的重要手段。ADS-B監測技術能夠實時準確地跟蹤和定位空中和地面飛機。飛機不斷地發出位置、高度、速度和航向信息，地面控制器可以實時監控整個空域的飛機。駕駛員還可以通過信息實現自動監控和報警，增加駕駛員對飛機危險接近程度的預判。在此基礎上，減小了飛機之間的飛行間隔，增大了空間。域的容量提高了空域和路由的利用率。同時，飛行員的積極參與可以減輕管制員的壓力和工作量，保證飛行訓練的安全，提高空中交通管制的監測水平和管理水平以及安全水平。

1 民航飛行訓練中ADS-B系統簡介

ADS-B技術是一種基于衛星定位和地空數據鏈路通信的飛機運行監測技術。該技術的核心是通過地面空中數據鏈將機載設備的位置數據自動傳輸到地面交通管制部門。ADS-B技術的原理簡單地說，首先機載設備接收GPS信號，進行實時定位，然后以一定間隔廣播飛機位置數據和其他數據，周圍飛機和地面基站接收這種數據廣播，飛機也接收其飛機在空域的數據廣播。如此，飛機和地面基站也可以通過軟件分析以及借助系統，清楚的看到地面以及空中的飛機。

地空數據鏈是ADS-B技術重要的組成部分，各國在ADS-B地空數據鏈的選擇上也各不相同，主要有三種主流的選擇：第一種，是歐洲較為常見的高頻數據鏈模式；第二種，是美國常用的通用訪問收發機數據鏈方式，也是目前發展較快的；第三種，在商用飛機中采用的1090MHz S模式擴展電文數據鏈（1090ES）。由于UAT模式的數據鏈僅用于廣播業務，因此機載電子設備的數據鏈路接口只需要支持具有尋址信息的業務，不需要地址或通信的連接模式。這些改進可以優化機載收發信機的數據接口，簡化數據接口，提高數據流的效率，且建設成本相對較低。

2 ADS-B系統系統組成及建設

UAT方式ADS-B系統分機載系統和地面站系統兩大部分。

單套UAT方式機載ADS-B系統主要包括以下設備：

具有內置GPS接收機的GDL90收發機1臺

GPS天線1個

通信天線2個

機載顯示器1套

單套地面站系統的硬件組成如下：

地面收發機1套

GPS天線1套

L波段通訊天線1套

GBT直流電源1套

網絡交換機1臺

ADS-B數據服務器1臺

控制顯示客戶端計算機1臺

3 ADS-B系統在飛行訓練中的應用

3.1 監視空中交通活動

ADS-B監控系統與雷達監控系統一樣，可以實時監控空中交通活動。雷達監視是通過地面雷達測量飛機的位置；兩個雷達在飛機接收到信號后將信號發回地面，并將高度、速度和飛機姿態等信息發回地面。ADS-B監視被發送到其他飛機和地面，其中包括接收衛星信號的飛機的信息以及飛機高度、速度、飛行方向和其他信息?？刂?。ADS-B的優點是：定位精度高，更新速度快，成本低。ADS-B對空中交通的監視見圖1。

圖1 空中交通監視圖

如圖1所示，飛機的信息通過ADS - B數據鏈傳輸到地面指揮中心，控制器可以通過屏幕控制空中交通，可以直接從標牌讀取的飛行信息包括飛機的高度、飛機的速度和飛機標牌，并且能夠直觀地看到飛機的相對位置，基于此管制員通過這一信息改進空中交通服務。

3.2 提供飛行預警

飛機在空中飛行時，通過保持間隔來確保安全。而飛機的間隔需要由地面的管制員進行監測、調控和指揮，但是受到飛機流量增大等多種因素的影響，會使得管制員在調控的過程中難免出現諸多失誤。所以，飛行預警對于民航的飛行訓練具有重要意義，如果兩架飛機在飛行過程中間隔距離不達標時，系統就會自動報警，這為管制員積極采取有效措施和指揮提供了保障。ADS-B的位置信息是衛星提供的，假設飛機A的位置用x表示，飛機B的位置用y.表示，安全間隔為d。ADS-B系統設定當：

此時，如果飛機的間隔距離小于系統的安全距離，系統就會報警，顯示屏上的飛機顏色就會變成紅色，這提醒了管制員積極采取有限措施，避免訓練危險的出現。例如，如果在飛行訓練過程中兩架飛機在900m高度如果出現了飛行沖突，系統會根據接下來的航線及時告警，飛機標志會變成紅色，提醒管制員積極采取有效措施，進行飛機飛行路線的規劃和調控，避免飛行訓練中出現危險和事故。

3.3 縮短飛行安全間隔

與機載防撞系統（ACAS/TCAS）相比，ADS-B的位置報告是自發廣播的。飛行訓練中飛機的位置報告可以毫無疑問地被接收和處理，從而有效地提高了飛機的協同能力，提高了機載防撞系統TCAS的性能，保證了飛機的良好運行。它可以保持最小的安全間隔，避免沖突，解決空對空合作的目標。ADS-B系統的這種能力使得維護飛行安全間隔的責任更多地轉移到空中，這是實現飛行訓練順利進行和良好效果不可缺少的技術基礎。

飛行學院訓練飛行在采用ADS-B監視系統以前間隔為終端區6km，航路10km。隨著辦學規模的擴大的這種間隔早已不能滿足訓練飛行的需求，采用ADS-B監視系統之后，整個訓練飛行的飛行間隔改為終端區2km、航路3km的飛行。

4 結論

本文首先介紹了ADS-B監視系統的工作原理，然后從監視空中交通活動、提供飛行告警和縮短飛行安全間隔三方面闡述ADS-B在民航飛行訓練飛行中的應用。通過分析研究可以發現，在民航飛行訓練中，ADS-B的應用對于民航訓練安全以及技術提升具有重要意義，而且能夠在很大程度上提高整個飛行員訓練過程中的效果和飛行員飛行駕駛技術。

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（作者單位：中國民用航空飛行學院遂寧分院 飛行十三大隊）