ADS-B技術應用風險與對策

文/余江帥

ADS-B是廣播式自動相關監視技術，ADS-B系統利用機載設備以一定周期廣播式的發送航空器的各種相關飛行信息，地面可以建立對飛機的連續監視，同時該技術還可以實現飛機之間的信息互通，幫助飛行員建立空中交通情景意識，方便飛行員更好的了解周圍的空域條件，緩解空中交通管理的壓力。

1 ADS-B技術應用概述

ADS-B的應用主要分為ADS-B OUT和ADS-B IN兩種。ADS-B OUT即飛機周期性的廣播相關飛行信息，地面接收后建立連續的監視。ADS-B OUT應用于無雷達區，作為唯一的監視源，可以實現監視補盲。ADS-B OUT應用于雷達區，可以作為雷達監視的有效補充，高刷新率和高精度有利于縮小空域內航空器的最小間隔標準，提高空域的利用。ADS-B OUT應用于機場場面監視，可以實現對機場場面的交通監控，防止跑道入侵。ADS-B IN可以使飛機接收對方的飛行相關信息，這種交互式的信息共享能大大優化飛行的環境。它可以為飛行員建立空中交通狀況情景，幫助飛行員做出正確的飛行決策，它還可以實現飛行員對指定飛行間隔的保持，減輕空中交通指揮壓力，同時具有ADS-B IN功能的飛機還可以接收地面發來相關的飛行信息，為機組獲取飛行運行信息開拓了新的途徑。

2 ADS-B應用存在風險

2.1 1090ES數據鏈信道擁塞風險

目前我國民航ADS-B系統均采用1090ES數據鏈，1090ES數據鏈是基于S模式數據鏈發展起來的，對于機載設備僅需要升級應答機的軟件，同時加裝一條與GPS的連線就可以改造為支持ADS-B功能的飛機。隨著近幾年硬件的升級和改造，基本上實現了機載設備ADS-B功能的全面覆蓋。1090ES數據鏈和二次雷達使用的頻率都在1090頻段上，在航路繁忙區域，容易出現信道擁塞的問題，信號在空中交織，ADS-B地面站無法完全處理接收到的信號，出現目標丟點情況，導致地面站無法形成連續的航跡。

2.2 GNSS定位精度風險

ADS-B系統本身就是基于GNSS才能夠實現對航空器位置這一關鍵信息進行采集，所以GNSS的完好性是確保位置信息準確性的前提條件。但是，由于ADS-B本身并不附帶驗證功能，所以一旦出現GNSS定位精度不準確，航空器廣播的自身位置必然存在錯誤，將導致地面站接收的位置信息存在錯誤，提供給管制員使用的話會造成錯誤指揮，引發一系列后續問題。同時由于目前的機載GNSS依靠的是美國的GPS系統，一旦發生某些不可控因素，造成該系統在某些區域的的人為關閉，那么也將產生不可預估的后果。

2.3 潛在的ADS-B目標欺騙風險

正常飛行中，飛機廣播的ADS-B報文的數據準確性對飛行安全十分關鍵，但是由于ADS-B技術目前的設計，還存在潛在的信息安全問題。由于ADS-B的廣播性質，持有能夠接收1090ES數據鏈接收機的非法用戶可以輕易的接收到相關飛機的識別信息、位置信息、飛行意圖信息等敏感信息。同時非法用戶可以偽造ADS-B信息，進行電子欺騙，還可以對接收到的信息進行記錄，并大面積發射，干擾地面站的正常接收。這些潛在的問題，均會對正常的飛行秩序造成嚴重的影響。

3 ADS-B應用風險對策

3.1 1090ES數據鏈信道擁塞風險對策

伴隨著國內民航運輸量的日益提高，在繁忙路段，ADS-B信號和二次雷達A、C、S模式應答信號在空中交織的情況會愈加嚴重。針對這一情況，可以改善ADS-B地面站接收天線的性能，更多的采用多通道定向天線接收，同時優化ADS-B地面站的解碼性能，提高接收機的抗交織能力。對于航路繁忙地區，還可以增加ADS-B地面站的布點，通過更多站點的多重覆蓋和信號融合來避免目標航跡丟點情況，實現對目標的連續監視。

3.2 GNSS定位精度風險對策

目前GNSS定位精度風險的主要是由于某些區域的衛星數量不足所導致的。同時在一些衛星出現故障或者意外關閉的情況下也會出現衛星數量不足的情況，影響定位的精度。隨著我國北斗系列導航衛星的發射，我國大多數區域內定位精度都可以得到滿足，目前具有GPS系統和北斗系統的雙模衛星導航接收產品也日益增多，北斗系統在民航上的應用指日可待。在現有GNSS情況下想實現可靠的航路監視，就必須建立ADS-B數據中心，對接收到信息的完整度和準確度進行評估，通過和雷達數據比對、依靠報文時間戳進行TDOA驗證等方式，驗證數據的有效性，避免出現風險問題。

3.3 ADS-B目標欺騙風險對策

由于ADS-B報文中目標位置與ADS-B信號的方位具有相關性，可以通過測向天線，得到ADS-B信號的到達方位（DOA），再和接收到的ADS-B報文中位置信息進行校驗，檢測出目標報告位置與實際接收到的目標DOA是否存在不一致的情況，從而進行假目標的剔除。利用測向天線的DOA驗證可以有效的解決ADS-B目標欺騙的發生。還可以發展1090ES數據鏈的用戶身份管理和信號傳輸加密等技術來避免大面積目標欺騙的發生。

4 總結

綜上所述，本文對ADS-B技術應用進行了介紹，同時就ADS-B應用中的風險進行了分析并就相關的應對策略進行了探討。隨著ADS-B技術在我國的應用，一定要關注該技術在應用中出現的問題，并進行妥善合理的解決，才能保證ADS-B技術助力我國由民航大國向民航強國的騰飛。