民航航空運(yùn)行對(duì)ADS—B技術(shù)的應(yīng)用

呂春利

摘 要：近幾年，我國(guó)民航航空快速發(fā)展，運(yùn)輸總?cè)舜?、總飛行周轉(zhuǎn)量均增加，進(jìn)而對(duì)空中交通管理、通信、監(jiān)視、導(dǎo)航提出更高要求。為了獲得更為真實(shí)、準(zhǔn)確的飛機(jī)運(yùn)行信息，ADS-B技術(shù)在民航航空運(yùn)行中廣泛應(yīng)用，為航空空管監(jiān)視提供新的途徑。該文主要對(duì)ADS-B技術(shù)進(jìn)行概述，并在此基礎(chǔ)上探究我國(guó)民航航空運(yùn)行對(duì)ADS-B技術(shù)的具體應(yīng)用。民航航空是航空的一部分，指的是使用各類航空器從事除了警察、國(guó)防、海關(guān)等軍事性質(zhì)以外的所有航空活動(dòng)。當(dāng)前，我國(guó)民航業(yè)發(fā)展迅速，機(jī)型不斷更新，機(jī)隊(duì)規(guī)模不斷擴(kuò)大，需要進(jìn)一步改造、完善傳統(tǒng)空管設(shè)置。傳統(tǒng)雷達(dá)監(jiān)視手段在我國(guó)空中交通管制中廣泛應(yīng)用，為空中交通安全提高保障，但是，傳統(tǒng)手段已不滿足空管監(jiān)視需求，可用的空域資源緊缺與空域資源的需求之間存在較大矛盾，新的監(jiān)視手段急需提出。ADS-B技術(shù)是基于地-空、空-空數(shù)據(jù)鏈通信的GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，在目前民航航空運(yùn)行廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：民航航空 ADS-B技術(shù) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（b）-0024-01

ADS-B即廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視，英文全稱是Automatic Dependent Surveillance Broadcast，主要利用數(shù)據(jù)鏈技術(shù)、GPS定位，監(jiān)視指揮空、地目標(biāo)[1]。ADS-B技術(shù)的工作原理是通過(guò)機(jī)載設(shè)備收到GPS信號(hào)進(jìn)行信息定位，并在此基礎(chǔ)上以一定的間隔，把飛機(jī)位置等數(shù)據(jù)向外傳播。這樣，地面基站、周圍飛機(jī)將收到這樣數(shù)據(jù)廣播，且空域中其他飛機(jī)數(shù)據(jù)廣播向本飛機(jī)傳播，在地面基站、飛機(jī)共同作用下看到空中飛機(jī)、地面狀況。同時(shí)，從ADS-B概念可看出該技術(shù)的含義和特點(diǎn)，其中，A表示自動(dòng)，即無(wú)需地面詢問(wèn)和人工操作，D為相關(guān)，基于機(jī)載設(shè)備收集全部信息，S為監(jiān)視，提供用于監(jiān)視的數(shù)據(jù)，獲取飛機(jī)航向、高度、位置等信息，B為廣播，向任何一個(gè)合適裝備的用戶周期性地廣播信息，無(wú)需應(yīng)答[2]。同時(shí)，相比于現(xiàn)行雷達(dá)系統(tǒng)，ADS-B技術(shù)具有獲取信息準(zhǔn)確、可靠、維護(hù)費(fèi)用低、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。

1 民航航空運(yùn)行對(duì)ADS-B技術(shù)的具體應(yīng)用

1.1 系統(tǒng)建設(shè)

在ADS-B系統(tǒng)建設(shè)中，硬件建設(shè)是前提。在硬件建設(shè)方面，ADS-B系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由地面站系統(tǒng)、機(jī)載系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，其中地面站系統(tǒng)主要包括天線、配套的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、控制顯示計(jì)算機(jī)、地面收發(fā)機(jī)、主服務(wù)器等，而機(jī)載系統(tǒng)主要包括顯示適配器、駕駛艙顯示器、GPS天線、氣壓高度編碼器等。在具體建設(shè)中，在UAT收發(fā)機(jī)安裝架上安裝數(shù)字式高度編碼器，飛機(jī)尾部的行李艙內(nèi)安裝UAT收發(fā)機(jī)，駕駛艙上方、機(jī)身頂部安裝GPS天線，且在機(jī)身上下部無(wú)遮擋位置安裝UAT數(shù)據(jù)天線。同時(shí)，在具體建設(shè)中，應(yīng)確保ADS-B系統(tǒng)滿足監(jiān)控能力、機(jī)載 UAT性能、機(jī)載GPS性能、地面收發(fā)機(jī)性能。例如，在滿足監(jiān)控能力要求方面，根據(jù)基站具體位置確定監(jiān)控距離、監(jiān)控容量等，將機(jī)載GPS通道數(shù)設(shè)為12，坐標(biāo)為WGS-84，天線溫度-55～+85℃[3]。

1.2 結(jié)合飛行計(jì)劃確定ADS-B航跡

在ADS-B技術(shù)應(yīng)用中，管制中心接收任何一種數(shù)據(jù)鏈接收的ADS-B信息，并通過(guò)空管自動(dòng)化系統(tǒng)處理、顯示ADS-B信息。同時(shí)，ADS-B數(shù)據(jù)均帶有各種標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)緯度、24位地址碼、航班呼號(hào)、空速、高度等豐富的目標(biāo)信息，但這些信息無(wú)法向管制中心提供所有參考，還需航空器機(jī)載設(shè)備、航路、落地機(jī)場(chǎng)等各種計(jì)劃信息，以此為管制移交、報(bào)文發(fā)送提供可靠依據(jù)。因此，在ADS-B技術(shù)應(yīng)用中，需要重復(fù)考飛行計(jì)劃、二次雷達(dá)航跡等因素關(guān)系。如需要飛行計(jì)劃中設(shè)定的二次代碼與雷達(dá)航跡中的二次代碼一致，且需要雷達(dá)航跡在飛行計(jì)劃范圍內(nèi)。此外，還應(yīng)根據(jù)二次代碼相關(guān)、24位地址碼相關(guān)、通過(guò)位置、航向等相關(guān)因素確定飛行計(jì)劃、ADS-B航跡。例如，根據(jù)無(wú)SSR碼的ADS-B技術(shù)，為了確保航班呼號(hào)的正確性，而看補(bǔ)充航向、飛機(jī)時(shí)間等因素，避免呼號(hào)出現(xiàn)缺位、使用二字碼等錯(cuò)誤[4]。此外，還應(yīng)合理分析、處理ADS-B航跡，處理流程包括航跡起始、航跡濾波、航跡終止等，具體處理為分析飛行過(guò)程特點(diǎn)、數(shù)據(jù)特點(diǎn)，根據(jù)飛行特點(diǎn)建立航跡濾波建模，根據(jù)建模分析飛機(jī)航線數(shù)據(jù)值，處理信息。

1.3 系統(tǒng)工作流程及模式

ADS-B系統(tǒng)工作流程為：首先，機(jī)載設(shè)備定時(shí)地以廣播方式向外發(fā)送GPS定位系統(tǒng)輸出的高度信息、位置、其他關(guān)鍵附加數(shù)據(jù)、飛機(jī)識(shí)別代碼等，并對(duì)地面站、空中信息進(jìn)行接收。然后，地面站對(duì)飛機(jī)發(fā)出的下行信息進(jìn)行接收，對(duì)指令、交通、氣象等多種信息進(jìn)行上傳，在此基礎(chǔ)上機(jī)載發(fā)送飛機(jī)-飛機(jī)數(shù)據(jù)互傳數(shù)據(jù)鏈。最后，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，地面臺(tái)計(jì)算法分析接收到的空中交通信息，空管人員對(duì)飛機(jī)高度信息、位置進(jìn)行跟蹤。在整個(gè)過(guò)程中，機(jī)載通過(guò)UAT對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行接收，對(duì)氣壓高度信息進(jìn)行采集，定位計(jì)算飛機(jī)自身，同時(shí)根據(jù)預(yù)設(shè)程序，UTA對(duì)ADS-B信息電文進(jìn)行編制，向外發(fā)出本機(jī)代碼、高度、位置等數(shù)據(jù)，并接收其他飛機(jī)電文，計(jì)算機(jī)顯示UAT信息。此外，作為地面系統(tǒng)最重要的設(shè)備，地面收發(fā)機(jī)需要科學(xué)控接收時(shí)、發(fā)射時(shí)的軟件流程。例如，設(shè)計(jì)信號(hào)處理器軟件，將許多“信息包”傳送給處理軟件，利用軟件驗(yàn)證ADS-B信息，確保信息無(wú)誤后確認(rèn)信息。在此過(guò)程中，根據(jù)接收信息分析報(bào)告對(duì)上傳信息進(jìn)行確定，確定信號(hào)傳送時(shí)間，準(zhǔn)確發(fā)送信息。

2 結(jié)語(yǔ)

ADS-B技術(shù)具有信息可靠、處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)，應(yīng)用于民航航空運(yùn)行中，檢測(cè)航路點(diǎn)、航跡偏差情況，提供更加及時(shí)、種類多的監(jiān)視信息，使空管部門、飛行人員全面、準(zhǔn)確評(píng)估空域情況，預(yù)測(cè)飛行狀況，確保飛行安全，實(shí)現(xiàn)自由飛行。在ADS-B技術(shù)具體應(yīng)用中，可全面建設(shè)系統(tǒng)、結(jié)合飛行計(jì)劃確定ADS-B航跡、處理航跡，提高技術(shù)應(yīng)用效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 齊雁楠，王興隆，張召悅.基于北斗的ADS-B技術(shù)在我國(guó)通用航空中的應(yīng)用[J].航空計(jì)算技術(shù)，2013，43（5）：24-26.

[2] 孫雙成.ADS-B技術(shù)在航空運(yùn)行中的應(yīng)用[J].科技信息，2011（15）：J0060.

[3] 徐玉梅.ADS-B技術(shù)在民航的應(yīng)用與發(fā)展[J].華章，2013（16）：355.

[4] 陳惠鋒.ADS-B技術(shù)在民航空管中的應(yīng)用及前景展望[J].軟件導(dǎo)刊，2012（3）：42-43.