廣播式自動相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)(ADS-B)在三亞情報區(qū)的應(yīng)用研究

葛偉嘉 / 民航海南空管分局

廣播式自動相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)(ADS-B)在三亞情報區(qū)的應(yīng)用研究

葛偉嘉 / 民航海南空管分局

加快推廣應(yīng)用ADS-B（廣播式自動相關(guān)監(jiān)視）是我國由民航大國向民航強(qiáng)國邁進(jìn)、建設(shè)新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)的重要任務(wù)之一。到2020年，我國民航空中交通流量將達(dá)到2010年的3倍以上，年起降架次將超過1500萬。雷達(dá)等傳統(tǒng)監(jiān)視技術(shù)及其布局、數(shù)量將難以滿足日益增長的航空運(yùn)輸需要。我國南中國海地區(qū)空中交通流量大、飛行密度大、空域結(jié)構(gòu)復(fù)雜，迫切需要ADS-B提供監(jiān)視助力。

ADS-B；應(yīng)用；交通管制

引言

近幾年，隨著航空航天事業(yè)的發(fā)展，空中交通管制表現(xiàn)出了很大的變革，其中ADS-B技術(shù)，得到了廣泛的應(yīng)用。ADS-B在空中交通管制中，能有效處理擁堵、沖突的問題，提供廣播式的自動監(jiān)視方法，此項(xiàng)技術(shù)的根本是ADS，也就是自動相關(guān)監(jiān)視，在此基礎(chǔ)上，演變成了ADS-B技術(shù)，監(jiān)督空中交通的運(yùn)營，落實(shí)高效的監(jiān)督和監(jiān)視工作。

1.ADS-B的原理和構(gòu)成

ADS-B技術(shù)，按照功能可以解釋為自動（Automatic）、相關(guān)（Dependent）、監(jiān)視（Surveillance）、廣播（Broadcast）四項(xiàng)定義，在空中交通管制中，航空器的機(jī)載設(shè)備，會根據(jù)ADS-B的數(shù)據(jù)格式，實(shí)時不間斷的廣播飛機(jī)在空中交通系統(tǒng)中的狀態(tài)，構(gòu)成了端到端尋址式的數(shù)據(jù)鏈，促使航空器、地面站，能夠按照約定構(gòu)成對應(yīng)的關(guān)系，既可以實(shí)現(xiàn)空中到地面的通信，又可以實(shí)現(xiàn)飛行員到管制員的通信[1]。ADS-B技術(shù)最大的優(yōu)勢是全面監(jiān)督空中交通運(yùn)行，參與到空中交通管制內(nèi)，ADS-B把地面、空中設(shè)備以及管制監(jiān)控系統(tǒng)連接起來，向空中和地面實(shí)時發(fā)送信息。

空中交通管制中的ADS-B，在對空監(jiān)視的過程中，涉及到了機(jī)載電子設(shè)備、外加TCAS信息顯示器以及自動相關(guān)監(jiān)視設(shè)備等，發(fā)送了三維空間中飛機(jī)的基本數(shù)據(jù)[2]。ADS-B的構(gòu)成，也可以劃分成監(jiān)視源、傳輸介質(zhì)、處理設(shè)備和顯示終端四個部分，還可根據(jù)空中交通管制的實(shí)際情況，配置專用的模塊構(gòu)成，構(gòu)建專屬報文形式的ADS-B通道，完成空對空、空對地的數(shù)據(jù)鏈廣播。

圖1 ADS-B工作原理示意圖

2.ADS-B技術(shù)對空中交通管制的意義

空中交通運(yùn)行中，雷達(dá)覆蓋范圍有限，而ADS-B技術(shù)，不論在雷達(dá)區(qū)域以內(nèi)還是以外，均能發(fā)揮有效的作用。

（1）空中交通管制在雷達(dá)覆蓋范圍以內(nèi)，ADS-B的應(yīng)用，可以在根本上提高空中交通管制的精準(zhǔn)性和工作效率。ADS-B可以代替雷達(dá)，直接負(fù)責(zé)空中交通管制的工作，促使空中交通達(dá)到規(guī)范的管制標(biāo)志。例如：空中交通運(yùn)行中，雷達(dá)出現(xiàn)了突發(fā)性的故障，或者天氣惡劣降低了雷達(dá)的信號質(zhì)量，此時ADS-B的自動相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)，就可以取代雷達(dá)，獲取空中飛機(jī)的基本信息，實(shí)行空中的交通管制。

（2）空中交通管制在雷達(dá)覆蓋的范圍外，我國有的地區(qū)屬于非雷達(dá)區(qū)域，傳統(tǒng)的交通管制中，飛機(jī)通過短波報告，把自身的位置傳送給總控制塔，短波報告提供的信息中，沒有飛機(jī)的高度、速度等信息，需要總控制塔中的工作人員，自行估計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)并實(shí)行空中的交通管制，增大了空中交通的風(fēng)險。ADS-B的應(yīng)用，引入到了無雷達(dá)覆蓋的區(qū)域中，采用ADS-B技術(shù)，ADS-B會向地面的總控制塔，實(shí)時發(fā)送空中飛機(jī)的飛行數(shù)據(jù)，提供了實(shí)時的空中管制信息，維護(hù)了空中飛行在無雷達(dá)區(qū)域中的安全性。

3.ADS-B在三亞飛行情報區(qū)的應(yīng)用

近年來，中國民航大力推進(jìn)監(jiān)視系統(tǒng)技術(shù)變革，努力構(gòu)建空地一體化的ADS-B運(yùn)行體系，不斷完善地面設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)布局，從整體上提高民航安全水平、運(yùn)行效率和服務(wù)能力，增大空域容量。

按照國際民航組織東南亞地區(qū)ADS-B運(yùn)行總體規(guī)劃和民航局空管局的統(tǒng)一部署，三亞飛行情報區(qū)于2008年在西沙永興島安裝ERA公司的ADS-B設(shè)備，同年在西沙雷達(dá)站建設(shè)地面站作試驗(yàn)，并于2009年升級?？诠苤浦行腡elephonics自動化系統(tǒng)和引入該ADS-B信號進(jìn)行融合顯示。2013年12月31日零時，三亞飛行情報區(qū)L642、M771航路正式實(shí)施ADS-B運(yùn)行，有效彌補(bǔ)了南中國海地區(qū)雷達(dá)監(jiān)視能力不足的問題，提高了該區(qū)域空管運(yùn)行安全水平。為滿足ADS-B航路管制需求，2014年，中南空管局在該地區(qū)建設(shè)了4個ADS-B地面站，并在三亞區(qū)管建設(shè)了全國首個ADS-B數(shù)據(jù)站，為管制指揮提供優(yōu)質(zhì)的信息服務(wù)。2016年，中南空管局完成了南中國海ADS-B正式運(yùn)行前的設(shè)備優(yōu)化工作，主要解決了地面站、數(shù)據(jù)站和自動化系統(tǒng)處理等方面的技術(shù)難題。至此，中南空管局完成了ADS-B在南中國海由點(diǎn)及面的覆蓋，擴(kuò)大了航空監(jiān)視范圍，提高了洋區(qū)的保障能力和服務(wù)水平。

ADS-B技術(shù)在南中國海地區(qū)的應(yīng)用，不僅有效優(yōu)化了該區(qū)域的航路設(shè)置，增大了空域容量，而且也為空管人員提供了更精確的地空信息，讓他們能夠更好地進(jìn)行空中和地面交通監(jiān)控，提高空管人員對緊急事件的處理能力和工作效率。

按照上級統(tǒng)一部署，三亞區(qū)管中心還將設(shè)立ADS-B二級數(shù)據(jù)中心，將來承擔(dān)對香港、越南等國家（地區(qū)）的ADS-B數(shù)據(jù)服務(wù)工作，并為在三亞區(qū)管建設(shè)南中國海地區(qū)流量管理中心提供數(shù)據(jù)服務(wù)。這樣一來，三亞區(qū)管乃至中國民航在南中國海地區(qū)的影響力也將得到極大增強(qiáng)，從而為中國民航在南中國海地區(qū)的戰(zhàn)略發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐。

4.ADS-B在我國的發(fā)展前景

ADS-B是一項(xiàng)優(yōu)質(zhì)的空中交通管制技術(shù)，其在安全、效率和效益上，表現(xiàn)出了運(yùn)行優(yōu)勢。ADS-B在空中交通管制中的未來發(fā)展，要注重硬件設(shè)施的運(yùn)用，根據(jù)實(shí)際情況修改ADS-B的工作程序，而且在發(fā)展期間，還要落實(shí)通信系統(tǒng)、空管設(shè)備的建設(shè)，逐步普及機(jī)載設(shè)備，引進(jìn)先進(jìn)的軟件，積極提高ADS-B在空中交通管制中的發(fā)展水平，進(jìn)而為空中交通管制，提供便捷、安全的應(yīng)用技術(shù)。

首先在成本上ADS-B建設(shè)投資只有二次雷達(dá)的十分之一左右，并且維護(hù)成本低，使用壽命長。其次ADS-B可提供比二次監(jiān)視雷達(dá)更多的目標(biāo)信息，可實(shí)現(xiàn)空-地監(jiān)視、空-空監(jiān)視和地-地監(jiān)視，定位精度更高，更新率更快，地面站建設(shè)簡便靈活且不受地形限制，各地面站可獨(dú)立運(yùn)行。

澳大利亞的空管范圍占目前全球空域的1/11，而其雷達(dá)數(shù)量卻僅僅相當(dāng)于我國上海飛行情報區(qū)的雷達(dá)數(shù)量，正是由于澳大利亞對ADS-B技術(shù)的超前規(guī)劃和大膽應(yīng)用。相比之下，我國在ADS-B的實(shí)用技術(shù)研究、機(jī)載設(shè)備配備、地面系統(tǒng)建設(shè)、飛行和管制人員的操作技能培訓(xùn)等方面，還缺乏現(xiàn)實(shí)可行的規(guī)劃安排。

ADS-B技術(shù)是未來航空監(jiān)視技術(shù)發(fā)展的趨勢已是不爭的事實(shí)，如何完成從二次雷達(dá)到ADS-B的過渡，以及在什么情況下使用ADS-B管制和如何制定ADS-B管制下的標(biāo)準(zhǔn)是中國航空事業(yè)將要面臨的重要課題。

5.結(jié)語

伴隨著中國航空事業(yè)的不斷發(fā)展壯大，空域、流量等問題也不斷突出，航班延誤、流量控制弄得乘客怨聲載道。ADS-B這種新技術(shù)的出現(xiàn)，由于其先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢（比如定位精度高，對縮小航空器最小間隔有著積極的作用，因而可以增加單位空域內(nèi)的流量，從而提高航班正點(diǎn)率），未來必然會成為民航管制監(jiān)視的重要手段。因此，建設(shè)新一代空管系統(tǒng)，通過應(yīng)用ADS-B技術(shù)，提升對空監(jiān)視能力，進(jìn)而提高安全水平、增大空域容量、提高運(yùn)行效率，對中國航空事業(yè)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的意義！

[1]付強(qiáng).ADS-B原理及在空中交通管制中的應(yīng)用[D].吉林大學(xué)，2011.

[2]陳惠峰.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.