UAT和1090ES兩種數據鏈模式的ADS-B綜合監視系統

周亞洲

摘要： 目前，我國ADS-B系統的現狀是UAT和1090ES兩種模式共存，而多模式ADS-B綜合監視系統能夠在降低費用的前提下較好的實現兩種數據鏈模式的ADS-B共存和兼容。本文通過梳理UAT和1090ES兩種數據鏈模式的ADS-B特點，結合ADS-B綜合監視系統實際設備，研究分析其地面站的組成和工作的信號流程，總結多模式ADS-B綜合監視系統的技術特點。

關鍵詞： ADS-B ;數據鏈;地面站;融合

中圖分類號： V355.1?? ?文獻標識碼： A?? ?文章編號： 1672-9129（2018）09-0072-02

Abstract： ?at present， the current situation of ads-b system in China is that the two modes of UAT and 1090ES coexist， while the multi-mode ads-b comprehensive monitoring system can achieve better co-existence and compatibility of the two data chain modes under the premise of reducing costs. In this paper， ads-b features of both UAT and 1090ES data chain modes are analyzed by combing the actual equipment of the ads-b comprehensive monitoring system， and the composition and working signal flow of the ground station are studied and analyzed， and the technical features of the multi-mode ads-b comprehensive monitoring system are summarized.

Keywords： ads-b;Data link;Earth station. The fusion

1 概述

ADS-B（Automatic Dependent Surveillance-Broadcasting）即廣播式自動相關監視，是一種新型的利用地空、空空數據鏈通信，基于星基導航和全球導航衛星系統（GNSS）提供精確定位信息的航行器運行監視技術。目前，國際民航組織（ICAO）已將ADS-B定為監視技術未來發展的重要方向，包括我國在內的國際民航界都在積極推進該技術的應用。

2 ADS-B的基本原理

2.1 ADS-B系統的功能。廣播式自動相關監視，是航空器或者在飛行區運行的機動車定期自動發送其動態向量和其他信息的一種功能。根據其信息相對于航空器的傳遞方向，可分為發送（OUT）和接收（IN）兩種應用功能。OUT功能是指航空器機載發射機定期發送其根據球導航衛星系統（GNSS）、 慣性導航系統（INS） 、 慣性基準系統（IRS）、飛行管理器及其它機載傳感器獲得的該航空器飛行參數。IN功能是指航空器接收地面服務設備或其他航空器OUT的信息，使機組在交通信息顯示設備（CDTI）上看到周邊其他航空器的運行狀態，為機組提供運行支持，提高了機組的空中交通情景意識。

2.2 ADS-B數據鏈系統。ADS-B的發送和接收功能都是基于數據鏈通信技術，而選擇的數據鏈應具備速度快、信道容量大且具有廣播模式等功能特點。目前有三種數據鏈可供選擇使用：通用訪問收發信機模式（UAT）、S 模式基于二次雷達收發機的擴展報文模式（1090ES）以及模式4甚高頻數據鏈（VDL-4）。

3 UAT和1090ES兩種模式現狀

由于目前1090ES在SSR、TCAS等領域的廣泛應用，技術比較成熟，而航空器可以利用現有的S模式應答機進行改裝升級后，使其具備ADS-B功能，所以在運輸航空中得到極大發展。但是因為1090ES要支持二次雷達（SSR）、多點定位系統（MDL）、防相撞系統（TCAS）等業務，所以該鏈路較為擁擠。而UAT主要用于低空空域管理和通用航空監視。通航飛行是全球航空活動中的重要組成部分，以中國民用航空飛行學院為例，該學院每年有近30萬小時的飛行訓練任務，要完成那么大的訓練量非常需要實時動態的信息服務，但其擁有的約300架各類教練機安裝的基本都是A/C模式的應答機，如果使用1090ES模式ADS-B系統，需要投入極大的人力和財力進行改裝，顯然不太現實。這樣，由于UAT模式的ADS-B系統機載設備簡單，費用較為低廉，所以通用航空領域的飛機大都選擇了UAT模式。

4 多模式ADS-B綜合監視系統的構建

由于目前空中交通情報服務廣播（TIS-B）和飛行信息服務廣播（FIS-B）的應用尚在研發中，所以暫不考慮ADS-B IN的相關功能。ADS-B綜合監視系統主要由機載設備和地面站兩部分組成，本文主要介紹地面站的建設。

L波段射頻天線：這是一根能夠接收航空器發送UAT和1090ES數據鏈格式數據的天線，通過饋線將數據傳送到功分器。

GPS衛星接收天線：用于保障時間一致性和位置校準，在顯示終端上基站所顯示的位置就是GPS天線的坐標。該天線的坐標可以在GPS定位出現偏差時為系統提供位置基準。

浪涌保護器等避雷組件：防止ADS-B系統地面基站部分遭遇雷擊或過大電流對系統重要部件的損壞。

功分器：將天線接收的信號能量分成兩路分別傳送到UAT和1090ES的GBT上。

地面收發信機： GBT是地面站的核心組成，通過其內置的處理器將接收到的數據鏈路報文進行處理，將報文轉換成能夠在計算機網絡上傳輸的UDP協議數據包，然后通過標準的RJ45網絡接口傳輸到計算機網絡上。由于UAT和1090ES兩種數據鏈的不兼容，所以通過UAT 數據鏈基站處理安裝有UAT 系統飛機發送的報文，通過1090ES 數據鏈基站處理安裝有1090ES 系統飛機發送的報文。

中心服務器：中心服務器上裝有ADS-B服務器軟件，但在這上邊并不存放ADS-B動態數據，僅僅起到用戶認證和數據轉發的作用，所以無需對服務器做過多維護工作，降低了維護難度。

網絡交換機：網絡交換機A在GBT和中心服務器之間，兩臺GBT分別通過網絡交換機將處理后的網絡數據傳輸到中心服務器上。網絡交換機B將中心服務器轉發的數據直接傳送到各顯示終端，或通過光纖收發器及無線網橋將數據傳送到遠處顯示終端。通過網絡交換機B也可以與其他地區的服務器連接，實現數據共享，擴大監視范圍。

顯示終端計算機：ADS-B綜合系統顯示終端不需要特殊的設備，只要在普通的PC機上安裝ADS-B客戶端軟件即可使用。顯示終端上的客戶端軟件負責對來自數據交換機B的數據進行解析，并將這些信息匯總融合轉換為地圖上的圖標顯現出來，讓用戶更加直觀的看到飛機的動態，而且會自動記錄保存飛行數據到本機硬盤上，方便日后調取查看數據。

綜上所述，多模式ADS-B綜合監視系統所需設備與普通的計算機網絡區別不大，除了GBT和天線是ADS-B系統專用的設備外，其他設備在市面上都很容易購得，所以這也是ADS-B系統建設成本較低的原因。由于GBT的設計又是免維護的，而該系統中服務器的維護難度不高，顯示終端的維護與普通PC機和軟件的維護并無太大差異，只需擁有普通的計算機知識和操作技能就能夠勝任對ADS-B 系統地面站的日常維護。