關于ADS-B監視技術在通用航空服務中應用的研究
——以河南省某通用機場為例

文 / 張帥

一、ADS-B 系統簡介

ADS-B系統是一個由許多地面站和發射站組成的自動廣播監控系統。雙向數據通信是通過雙向通信模式進行的，特別是通過空中監控。目前，ADS-B是一項新的技術，也是傳統技術的開創性突破。傳統的客機有自己的固定路線，有機場地面站信息部門，并配備了燈塔和輔助著陸燈設施。隨著經濟的增長，私人飛機、緊急飛機和農機的數量繼續增加，低空導航傘迫在眉睫，新技術ADS-B的出現解決了這個問題。ADS-B通過GPS和飛機上的其他系統獲取關于飛機位置的信息，然后通過飛機上的通信設備發送關于飛機位置的信息。地面人員可以利用通信設備接收飛機發送的信息，對飛機進行監控。在ADS-B中，A表示沒有飛行員或地面人員執行任何操作來發送自動消息。D意味著來自飛機設備的信息，S意味著監控功能，B意味著通過無線電發送的信息，每個人都能收到。ADS-B數據主要包括經緯度、氣壓高度、GPS高度、速度、航向和飛機代碼。ADS-B設備包括GPS接收機。GPS是ADS-B系統的主要數據源。靜壓管或大氣計算機可以向ADS-B提供氣壓高度信息，FMS可以向ADS-B提供航班號信息，地面包括ADS-B接收器：它接收飛機發送的信息并傳輸給顯示系統。顯示系統：以圖形方式顯示飛機的位置信息。

二、ADS-B 監視技術應用現狀

（一）應用現狀

美國聯邦航空局已經批準了所有與自動廣播有關的監控系統的部署。這個基于GPS技術的系統會自動向空中交通管制員報告飛機的位置。ADS-B系統的應用意味著空中交通管制可以更準確地了解飛機的位置。以前，ADS - B系統在阿拉斯加、墨西哥灣、路易斯維爾和費城都進行了成功的測試。4個地區的空域非常繁忙，代表著復雜的美國領空問題，為系統測試提供了良好的環境。這確保了ADS-B系統在最壞的情況下得到測試，使航空局能夠在進一步部署之前發現和解決系統問題。

而在我國，在此之前雷達是民用航空使用的最先進的監控方法，ADS-B技術幾乎是它的8倍。ADS-B技術在國內已經被廣泛使用，由于它良好的適應氣候變化和取代傳統的跟蹤設備，它提高了低飛行設備的生存能力，并保護了公共財產安全。通過使用ADS-B技術，地面有“眼睛”來監控飛機的飛行，因此與傳統的跟蹤雷達相比，地面有明顯的優勢——成本低、精度小和監測能力。中國的ADS-B采用了按照“先在西方進行試驗，先從西方向東穩步推進”的原理，使用飛機使用1090的數據和與UAT平行的鏈數據。根據FPD計劃，到2015年，所有運輸飛機將符合修改后的ADS-B要求。

（二）ADS-B應用存在的問題

現在，GPS系統是所有飛機上ADS-B數據的唯一來源。如果數據有問題，就像接受外界干擾磁場或太陽磁暴影響非常大那么數據的耐用性將會被中斷，無法正確反饋信息，因此在操作系統中，就像GPS衛星信號屏蔽，或者衛星GPS設備出現故障時，系統會產生表達式ADS-B是行不通的。其次，各國正在研究這項技術，但每個國家都有自己的規范，中心是一致的，但表達是不合理的。這項技術是開創性的突破，如軟件和硬件是不同的，許多國家和組織已經開發出不同類型的數據連接到不同的發展的工具。由于這些原因，國家設備不普及，也沒有信息通信，如果他們的飛機飛到不同的地方，就沒有辦法識別他人或與他們交流，那么全球數據通信工具就是一個問題。

三、通用機場ADS-B 應用研究

目前的通航飛機，特別是國產通航飛機，沒有配備ADS-B機載設備。為了實現ADS-B監控，研制的便攜式ADS-B機載設備安裝在通航飛機上。通過開發的ADS-B地面站和可導航飛行服務子系統，形成通用機場ADS-B監控的集成解決方案，以解決“隱身”問題。關于機場總管制和指揮，問題與集成解決方案支持系統之間的工作流關系如圖1所示。

ADS-B機載設備接收GPS和北斗等全球衛星導航系統（GNSS）信息，處理并獲取飛機位置、速度、時間等數據，向外廣播并以1090mhz。ADS-B地面站接收ADS-B機載設備廣播的信息和GPS、北斗的定時定位信息，當對于數據進行處理時，提取目標飛機的飛行識別、位置、高度等有效信息，并實時準確地提供給導航飛行服務系統。導航飛行服務系統使用ADS-B地面站輸出ADS-B數據和連接的QNH氣象數據，最終生成穩定、連續、真實的飛行軌跡進行告警計算。最后，在人機界面上顯示穩定、連續、真實的飛行軌跡和報警，最終實現對飛行活動的監控和警報功能。

（一）便攜式ADS-B 機載設備

便攜式設備管理員通過衛星定位信息的時間，形成相關的自動監測數據，并使用1090ES數據鏈，這一系列的數據鏈可以正確地識別的飛機，地址位置，位置，飛行路線和功能等這些信息。飛機上的ADS-B設備是安裝ADS-B的天線，機上的ADS-B服務器，如圖2所示。

（二）ADS-B 地面站設備

ADS-B可以自動接收到ADS-B設備發送的信息，并進行適當的數據處理。要獲得有效的信息，如飛機地址、飛行標識、地點、海拔，當然，為可步行的飛行服務系統提供準確的陸路服務，以滿足ADS-B功能飛機的監測要求。

（三）通航飛行服務系統

飛行服務系統的主要作用是實施飛行監督、早期預警、飛行計劃、天氣和其他提高飛行安全和效率的功能。可改道的航空服務系統的監控功能，如最初的警告，可以解決在公共機場控制的“看不見”問題，改善飛行安全，并為更好的機場和空中飛行活動提供技術支持。該系統可以從ADS-B地面站接收到高質量的、穩定的目標路徑信息。根據這一點，像QNH高度修改這樣的高級處理程序最終導致了一個穩定的、可持續的、真實的航路。系統更新周期持續一秒鐘，準確可靠的航線。該系統可產生消除跟蹤、自動識別和短期沖突警報的指令。如果警報或提示被觸發，系統會產生清晰的音頻視頻警報和手勢信號。

四、通用機場ADS-B 應用驗證

（一）ADS-B 使用流程

采用ADS-B必須為代理獲得資格證書。近年來，越來越多的飛機被選擇將新的導航系統與電子設備相匹配，這將使空間和地面之間的雙向數據通信成為可能。身份識別是用來控制ADS-B服務的條件，飛行員起飛前，飛行員需要適應飛行高度和速度，起飛前，飛行員應該確保控制屏幕上的飛機和確保識別標識實際上是適應飛機的高度和速度。如果無法確定身份，應立即通知飛機，以確定或取消ADS-B服務。此外，我們需要在需要時提供位置報告，并指示飛機的方向。

（二）ADS-B 管制間隔

可以理解成擴展了的目視飛行，這對于飛行安全和縮短安全間隔相當重要。

各種型號的飛機都有不同的商業貨物、著陸條件、飛行時間、天氣標準等，必須與飛機的工作時間保持合理的距離，以及不同的天氣條件。飛行距離是由許多有影響的因素決定的:飛機性能、機尾、天氣條件、人為因素、飛行任務性質、地理位置、地面保護設施和土地限制。為了避免接近或沖擊天空的危險，我們需要在調整時間的同時，保持空間高度和垂直和水平距離的差。因為光波石的自動跟蹤涉及到工作原理，飛行員可以清楚地了解自己的位置和其他飛機的相對位置，這相當于擴大了飛行員的視野。ADS-B下的飛行可以理解為一種擴展的目視飛行，這對飛行安全和縮短安全間隔非常重要。

結語

本文通過介紹ADS-B的基本工作原理和優點，結合導航飛行特點和監控環境，研究ADS-B在通用航空中的應用價值，即增加空域容量、擴大監控范圍、減少設備投資、提高飛行效率、降低飛行成本、提高飛行效率、降低飛行成本、降低飛行成本等，以及提供低成本和高效的空對地交通監控。總而言之，ADS-B技術為中國通用航空管制提供了可靠的技術支持和支持。