淺談珠江三角洲低空監(jiān)視設計

黃廣悅

【摘 要】依據(jù)相關政策，文章闡述了發(fā)展通用航空的重要性，依據(jù)珠江三角洲空域中航路航線的特點和監(jiān)視現(xiàn)狀，提出了通航飛行的低空空域監(jiān)視覆蓋的不足。介紹了廣播式自動相關監(jiān)視（ADS-B），通過現(xiàn)場勘查和模擬仿真，提出了解決空域覆蓋不足的辦法，為低空空域開放提供了相關經(jīng)驗。

【關鍵詞】低空；ADS-B；覆蓋

前言

珠三角地區(qū)作為我國最重要的三大經(jīng)濟區(qū)域之一，近年來地區(qū)內(nèi)的通用航空業(yè)務量發(fā)展非常迅猛。2011年國務院、中央軍委做出了加快推動低空空域管理改革的重大決策，啟動了低空空域改革的序幕。隨著國家低空空域改革的深入，相關空域改革政策陸續(xù)頒布，通用航空將進一步解除發(fā)展束縛，迎來快速發(fā)展的新局面。ADS-B監(jiān)視技術作為目前低空空域信號覆蓋的最好技術手段，可以為通用航空提供可靠、準確的航空監(jiān)視服務。

1.通航簡介

通用航空（General Aviation），是指利用民用航空器從事公共航空運輸以外的民用航空活動。通用航空具有機動靈活、快速高效等特點，其應用范圍十分廣泛，我們熟知的通用航空有以下幾種：航空攝影、醫(yī)療救護、氣象探測、空中巡查、人工降水等。其他類型包括海洋監(jiān)測，陸地及海上石油服務，飛機播種，空中施肥等。另外公務機飛機和私人飛機都屬于通用航空范疇之內(nèi)。在國家民航局、國家空管委的大力推動下，中國通用航空迎來發(fā)展機遇期。我國從2013年開始全面推進了通用航空領域通信指揮和對空監(jiān)視設施的建設，逐步形成政府監(jiān)管、行業(yè)指導、市場化運作、全國一體化的低空空域管理運行和服務保障體系。通用航空是民航事業(yè)的兩翼之一，已被列入中國國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。隨著國家在低空空域管理改革層面上的破冰，通用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來了一個難得的歷史機遇期。

2. ADS-B簡介

廣播式自動相關監(jiān)視（ADS-B）是一種監(jiān)視技術，發(fā)展至今已有二十余年歷史。航空器通過收發(fā)信號頻率為1090Mhz廣播模式的地空數(shù)據(jù)鏈，自動提供由機載導航設備和定位系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)，包括航空器識別、四維定位以及其他相關的附加數(shù)據(jù)， ADS-B地面站和其他航空器可以接收此數(shù)據(jù)用來定位，并應用于多種用途，如ATC監(jiān)視，機場場面監(jiān)視以及未來空-空監(jiān)視等應用服務。美國、澳大利亞等民航技術領先國家早已對其開展研究和應用工作?？晒〢DS-B系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)使用的數(shù)據(jù)鏈路模式目前已發(fā)展為四種；ADS-B IN和ADS-B OUT的理念已被廣泛接受，成為新一代航管監(jiān)視技術的核心理念；許多國家地區(qū)已完成相當規(guī)模的ADS-B系統(tǒng)建設。

根據(jù)民航空管系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃敘述， ADS-B設備的建設目標是：完成全國范圍布局建設，完成ADS-B數(shù)據(jù)與雷達數(shù)據(jù)混合應用，滿足運輸航空與通用航空監(jiān)視需求。ADS-B具體工作原理如下圖所示：

3.珠江三角洲空域現(xiàn)狀

3.1 珠江三角洲空域現(xiàn)狀

珠三角地區(qū)包含5個民用運輸機場，3個通用航空直升機場，從地理位置上可以將它們劃分為兩個機場群。一個是以廣州白云機場為中心的北部機場群，主要包括廣州白云國際機場、佛山機場和白云通航番禺沙灣基地等。另一個是以深圳機場為中心的南部機場群，主要包括深圳寶安國際機場、香港赤邋角國際機場、澳門國際機場、珠海機場、深圳南頭直升機場、珠海九州直升機場等。

珠三角地區(qū)的空域結構由以下幾個層次構成：飛行情報區(qū)（責任區(qū)）、高空管制區(qū)、中低空管制區(qū)、終端（進近）管制區(qū)和塔臺管制區(qū)，對應的管制單位分別為廣州區(qū)域管制室、廣州及珠海進近管制室和廣州、深圳、珠海等機場塔臺管制室。高空管制區(qū)的高度范圍為6000（不含）米以上；中低空管制區(qū)的高度范圍為6000（含）米至進近（終端）管制區(qū)和塔臺管制區(qū)的上限高度；進近（終端）管制區(qū)的高度范圍要根據(jù)實際情況確定，但通常低于6000米；塔臺管制區(qū)的高度范圍根據(jù)具體情況確定。

3.2 珠江三角洲航管監(jiān)視現(xiàn)狀

經(jīng)過多年的建設布局，目前珠三角地區(qū)的民航空管一次雷達共有4套，民航空管二次雷達有6套。根據(jù)珠三角地區(qū)航管雷達的信號覆蓋模擬分析，珠三角地區(qū)在900米高度層以上已基本實現(xiàn)雷達三重覆蓋。

由于航管雷達工作原理的天然缺陷，航管雷達信號對低空區(qū)域的覆蓋范圍不佳，有一定的信號覆蓋盲區(qū)，根據(jù)珠三角地區(qū)300米高度層的雷達信號覆蓋模擬圖所示，部分區(qū)域為雷達盲區(qū)，尤其東部盲區(qū)較大；部分地區(qū)有雷達一重和兩重覆蓋；只有小部分地區(qū)有雷達三重覆蓋。

4.低空監(jiān)視設計

為滿足通航業(yè)務的發(fā)展需求，結合珠三角地區(qū)低空區(qū)域監(jiān)視現(xiàn)狀和飛行流量的實際情況，經(jīng)過多次圖上作業(yè)和現(xiàn)場選點踏勘，遵循建設原則充分利用現(xiàn)有設施，選取廣州白云機場、廣州雷達站、廣州番禺大夫山聯(lián)通通信基站、深圳雷達站、珠海甚高頻臺5個地點建設ADS-B地面接收站。這幾個臺點都是經(jīng)過多年運行的站點和場所，所處的地理位置比較優(yōu)越，配套設施，如機房、道路、供電線路、通信線路、接地網(wǎng)、避雷針等都比較完善，工程實施和管理十分便利。

ADS-B地面站標準單元內(nèi)部安裝ADS-B的解碼器和數(shù)據(jù)提取單元，并工作于二次雷達接收頻率1090MHz，接收信號靈敏度滿足接收距離120海里（220公里）的要求。ADS-B使用全向天線標準的數(shù)據(jù)格式輸出（Asterix Cat 021），輸出接口為RJ45、通過IP封包的Asterix Cat 21數(shù)據(jù)。可以直接輸出至其他的處理系統(tǒng)（如THALAS，RAYTHEON等）。接收設備可以根據(jù)情況安裝在室內(nèi)或室外。ADS-B地面站站址設備安裝的技術要求包括：1、地面站天線（ADS-B和GPS天線）固定在合適加裝的鋼管上；2、ADS-B地面站設備安裝現(xiàn)有的雷達機房建筑內(nèi)；3、供在天線和設備之間的的電纜管；4、在天線和設備架之間必須使用低損電纜接頭，總損耗衰減4dB；5、電源應當接至地面站、站監(jiān)視器和低噪放大器。

建成后的ADS-B信號覆蓋模擬圖如下所示：

ADS-B地面站負責接收和處理來自飛機的ADS-B數(shù)據(jù)信號，將它們轉化成標準化格式，并將這些數(shù)據(jù)信號通過通信線路傳送到管制自動化系統(tǒng)。ADS-B地面站的工作區(qū)域視地形情況而定，最大覆蓋范圍為以地面站為中心半徑220公里區(qū)域。圖中紅色部分區(qū)域為三層以上信號覆蓋區(qū)域，藍色部分區(qū)域為兩層以上信號覆蓋區(qū)域，淺藍色部分區(qū)域為單層以上信號覆蓋區(qū)域。根據(jù)以上ADS-B信號覆蓋模擬圖分析，選取的站點啟用后將在珠三角絕大部分地區(qū)實現(xiàn)三重信號連續(xù)覆蓋，并在南中國海海域也有一定的覆蓋。

5.總結

根據(jù)覆蓋仿真模擬圖，選取這五個點安裝ADS-B設備后，將為低空航路的飛行安全和飛行流量的增加提供更好的保障。并能有效的促進我國的民航運輸事業(yè)的發(fā)展，有著巨大的經(jīng)濟效益和社會效益顯。推動ADS-B監(jiān)視新技術在我國的實際應用，也將為我國推廣應用ADS-B監(jiān)視技術提供相關寶貴經(jīng)驗。