ADS—B在空管自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

白紅彥

摘要：空管自動化系統(tǒng)是民航空管部門進(jìn)行對空指揮的核心系統(tǒng)。ADS-B技術(shù)的運(yùn)用可以有效地促進(jìn)空管自動化系統(tǒng)的建設(shè)。在文中主要就ADS-B在空管自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用展開探討。

關(guān)鍵詞：ADS-B；空管自動化系統(tǒng)；監(jiān)視

1、ADS-B技術(shù)原理簡介

ADS-B是廣播式自動相關(guān)監(jiān)視，是利用空地、空空數(shù)據(jù)通信完成空中交通監(jiān)視和信息傳遞的一種航行新技術(shù)。ADS-B 包含了以下幾層含義：

A--自動（Automatic）——數(shù)據(jù)傳送無需人工干預(yù)；

D--相關(guān)（Dependent）——數(shù)據(jù)發(fā)送依賴于精確的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位的數(shù)據(jù)；

S--監(jiān)視（Surveillance）——提供的數(shù)據(jù)適用于監(jiān)視任務(wù)，類似雷達(dá)監(jiān)視，主要提供飛機(jī)的位置、高度、速度、航線等信息。

B--廣播（Broadcast）——數(shù)據(jù)發(fā)送采用廣播方式，飛機(jī)之間或與地面站相互廣播各自的數(shù)據(jù)信息。

根據(jù)相對于航空器的信息傳遞方向，機(jī)載ADS-B應(yīng)用功能可分為ADS-B發(fā)送（OUT）和ADS-B接收（IN）兩類。ADS-B OUT 是指航空器發(fā)送其位置信息和其他信息，機(jī)載發(fā)射機(jī)以一定的周期發(fā)送航空器的各種信息，是機(jī)載ADS-B設(shè)備的基本功能。地面系統(tǒng)通過接收機(jī)載設(shè)備發(fā)送的ADS-B OUT 信息 服務(wù)，監(jiān)視飛行目標(biāo)的空中交通狀況，起到類似于雷達(dá)的作用。ADS-B（IN）是指飛機(jī)接收其他飛機(jī)發(fā)送的ADS-BOUT信息和地面ADS-B服務(wù)設(shè)備發(fā)送的空中交通服務(wù)廣播和飛行信息服務(wù)廣播，使飛行員了解其他飛機(jī)的飛行狀況。本文只討論ADS-B OUT功能在空管自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用。

2、ADS-B數(shù)據(jù)的輸出格式

飛機(jī)S-模式發(fā)射機(jī)發(fā)出的ADS-B數(shù)據(jù)經(jīng)1090ES鏈路傳到地面站接收后，經(jīng)接收處理機(jī)處理， 最后輸出的數(shù)據(jù)格式和內(nèi)容應(yīng)符合EUROCONTROL ASTERIX Category 021要求，并具有擴(kuò)展EUROCONTROL ASTERIX Category 062等指定數(shù)據(jù)格式輸出的能力。

數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議應(yīng)包括TCP/IP和HDLC，TCP/IP數(shù)據(jù)接口支持RJ45，支持不小于100 Mbps的傳輸速率；HDLC數(shù)接口支持RS-232/RS-422，支持不小于128 kbps的傳輸速率。應(yīng)具備防范計算機(jī)病毒、網(wǎng)絡(luò)入侵和攻擊破壞等危害設(shè)備網(wǎng)絡(luò)安全事項或者行為的技術(shù)措施。

3、ADS-B數(shù)據(jù)信息內(nèi)容

典型ADS-B信息組包括航空器24位地址碼，航空器呼號、模式A代碼、當(dāng)前4維位置（經(jīng)度、緯度、高度和時間）、實際航跡、地速、垂直速率、沖突告警信息、行員輸入信息、航跡角、航線拐點等。

4、ADS-B數(shù)據(jù)信息在空管自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著ADS-B技術(shù)的快速發(fā)展，中國民航對自動化系統(tǒng)提出了新的要求，就是在2018年12月31日前，要求現(xiàn)有的空管自動化系統(tǒng)都具備處理ADS-B數(shù)據(jù)的能力。以國產(chǎn)川大智勝自動化系統(tǒng)為例，具體處理及顯示流程如下：

ADS-B前端處理模塊：ADS-B數(shù)據(jù)以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)格式（TCP/IP）接入自動化系統(tǒng)的交換機(jī)中，具體接入可由配置文件指定，還必須設(shè)有防火墻加以隔離以保證自動化系統(tǒng)的安全；自動化系統(tǒng)的前端處理器（FRADP）從交換機(jī)獲取ADS-B數(shù)據(jù)，前端處理器將CAT021格式的ADS-B數(shù)據(jù)解析為內(nèi)部格式，同時監(jiān)視ADS-B數(shù)據(jù)的報文數(shù)量、長度、格式，對接收的異常數(shù)據(jù)，進(jìn)行保護(hù)性過濾處理。

ADS-B航跡處理模塊（ADP）：前端處理器將處理結(jié)果送監(jiān)視數(shù)據(jù)處理模塊（ADP）繼續(xù)處理，主要對ADS-B數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，提取和處理報文中的所有信息，根據(jù)數(shù)據(jù)實時質(zhì)量，進(jìn)行位置跟蹤和高度跟蹤處理，同時在定義的QNH區(qū)域的目標(biāo)完成QNH高度修正，進(jìn)而形成單路ADS-B航跡信息。

ADS-B融合處理模塊（MADP）：單路ADS-B航跡信息送到多路監(jiān)視數(shù)據(jù)處理模塊（MADP）進(jìn)行處理，對多ADS-B源的ADS-B信號進(jìn)行融合處理，形成系統(tǒng)內(nèi)部不具有重復(fù)目標(biāo)、覆蓋全部接入的ADS-B數(shù)據(jù)源范圍內(nèi)的多路ADS-B數(shù)據(jù)源的ADS-B融合航跡。

ADS-B融合航跡和雷達(dá)航跡融合模塊（MRADP）：融合后的ADS-B航跡信息和多雷達(dá)融合航跡信息在MRADP中進(jìn)行融合處理，ADS-B航跡和多雷達(dá)融合航跡在融合時的規(guī)則為：優(yōu)先使用雷達(dá)航跡生成的系統(tǒng)航跡，在雷達(dá)未覆蓋區(qū)域或雷達(dá)信號質(zhì)量有問題的情況，則使用ADS-B航跡。也可采用別的融合規(guī)則，比如在ADS-B數(shù)據(jù)完好性較高時，融合以ADS-B信號為主，其權(quán)重可以人工設(shè)置或程序中指定；當(dāng)ADS-B數(shù)據(jù)完好性較差時，融合以多雷達(dá)信號為主，也可以人工設(shè)置權(quán)重；當(dāng)某一目標(biāo)的監(jiān)視源中既有ADS-B數(shù)據(jù)又有雷達(dá)數(shù)據(jù)時，使用雷達(dá)融合結(jié)果對ADS-B數(shù)據(jù)可靠性進(jìn)行評估；數(shù)據(jù)完好性差的純ADS-B目標(biāo)將產(chǎn)生告警。

融合目標(biāo)和飛行計劃相關(guān)模塊（FDP）：從MRADP模塊處理后的融合航跡在FDP模塊進(jìn)行目標(biāo)航跡和飛行計劃相關(guān)處理，即目標(biāo)和計劃的一一配對，在傳統(tǒng)的雷達(dá)航跡和計劃的配對中，首先考慮雷達(dá)處理的目標(biāo)二次代碼和飛行計劃的二次代碼一致，而在ADS-B和雷達(dá)融合的航跡和飛行計劃相關(guān)時，除了二次代碼一致，還要考慮航跡數(shù)據(jù)中目標(biāo)的航班號、24位地址碼等與飛行計劃里相應(yīng)的信息要一致，提高了目標(biāo)相關(guān)的正確性。

告警處理：對于ADS-B數(shù)據(jù)參與融合的系統(tǒng)航跡的告警處理與雷達(dá)監(jiān)視目標(biāo)的告警處理標(biāo)準(zhǔn)是一致的，包括短期沖突告警（STCA）、最低安全高度告警（MSAW） 、偏離指令高度告警（CLAM）、 水平偏航告警（RAM ）、危險區(qū)侵入告警（DAIW）特殊位置識別指示（SPI），除此之外，還加入了ADS-B數(shù)據(jù)可靠性的告警等。

系統(tǒng)的顯示（SDD）：多雷達(dá)航跡和多ADS-B航跡融合后生成的系統(tǒng)航跡送到管制席位顯示工作站進(jìn)行顯示供管制指揮使用，正常應(yīng)用下顯示雷達(dá)和ADS-B融合后與飛行計劃相關(guān)的系統(tǒng)航跡，也可以人工選擇顯示單雷達(dá)航跡或多雷達(dá)融合航跡或單ADS-B航跡或多ADS-B融合航跡，同時顯示目標(biāo)數(shù)據(jù)處理后相應(yīng)的各種告警，包括STCA、 MSAW 、CLAM、 RAM、 DAIW 、SPI等。

5、結(jié)束語：ADS-B技術(shù)用于空中交通管制，可以在無法部署航管雷達(dá)的大陸地區(qū)和洋區(qū)為航空器提供優(yōu)于雷達(dá)間隔標(biāo)準(zhǔn)的虛擬雷達(dá)管制服務(wù)；在雷達(dá)覆蓋地區(qū)，即使不增加雷達(dá)設(shè)備也能以較低代價增強(qiáng)雷達(dá)系統(tǒng)監(jiān)視能力，提高航路乃至終端區(qū)的飛行容量；多點ADS-B地面設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，可作為雷達(dá)監(jiān)視網(wǎng)的旁路系統(tǒng)，并可提供不低于雷達(dá)間隔標(biāo)準(zhǔn)的空管服務(wù)；利用ADS-B技術(shù)還在較大的區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)飛行動態(tài)監(jiān)視，以改進(jìn)飛行流量管理；利用ADS-B的上行數(shù)據(jù)廣播，還能為運(yùn)行中的航空器提供各類情報服務(wù)。ADS-B技術(shù)在空中交通管制上的應(yīng)用，正在將傳統(tǒng)的空中交通管制監(jiān)視技術(shù)發(fā)生重大變革。

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