淺談民航ADS-B 精度指標(biāo)

黃明亮

（中國(guó)民用航空桂林空中交通管理站，桂林 541002）

0 引言

隨著航班量的不斷增長(zhǎng)，更多的先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用到空中交通管制中，其中，ADS-B 技術(shù)的應(yīng)用極大提升了我國(guó)空中管制能力。目前，ADS-B 地面站和數(shù)據(jù)站已廣泛架設(shè)在全國(guó)空管和機(jī)場(chǎng)各地，為民航空管安全生產(chǎn)提供了重要的服務(wù)保障。本文主要從民航空管設(shè)備維護(hù)人員角度，針對(duì)ADS-B 數(shù)據(jù)中常用到的精度指標(biāo)含義進(jìn)行解釋，方便維護(hù)人員在數(shù)據(jù)中心或者數(shù)據(jù)站中對(duì)ADS-B輸出數(shù)據(jù)配置和運(yùn)用。

1 ADS-B 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

目前，我國(guó)ADS-B 設(shè)備生產(chǎn)廠家及用戶，主要遵從RTCA（Radio Technical Commission for Aeronautics）的標(biāo)準(zhǔn)，其中ADS-B 相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)主要有：

DO-242《ADS-B 最低航空系統(tǒng)性能標(biāo)準(zhǔn)》，主要提供ADS-B 系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用的綜述，但不涉及具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

DO-260《1090MHz 擴(kuò) 展 電 文ADS-B 和TIS-B 最低運(yùn)行性能標(biāo)準(zhǔn)》，包含基于1090MHz S 模式應(yīng)答機(jī)的ADS-B 機(jī)載設(shè)備的最低性能要求，用于指導(dǎo)相關(guān)的研發(fā)和設(shè)計(jì)，2003 年頒布DO-260A，目前我們通常使用的RTCA DO260A 為2006年發(fā)布的RTCA DO260A 修訂版2。2009年，RTCA DO260A 修訂版 3發(fā)布，并被重命名為RTCA DO260B。

這兩種ADS-B 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)頒布和修訂的時(shí)間線如下：DO-242-ADS-B MASPS 頒 布 于1998 年2 月18 日；DO-260-1090ES MOPS 頒 布 于2000 年9 月13 日；DO-242AADS-B MASPS 修 訂 于2002 年6 月25 日；DO-260A-1090ES MOPS 修 訂 于2003 年4 月10 日；DO-260A-1090ES MOP 第 二 次 修 訂 于2006 年；DO-260B-1090ES MOPS 第三次修訂于2009年。

2 ADS-B 的精確性和完整性信息

目前，我們民航空管數(shù)據(jù)中心或數(shù)據(jù)站中主要用到的ADS-B 的精確性和完整性信息包括：NUCp 位置導(dǎo)航不確定類別、NIC 導(dǎo)航完好性類別，SIL 監(jiān)視完整性等級(jí)，NAC 導(dǎo)航精確度類別、NICBARO氣壓高度完整性類別等。

（1）位置導(dǎo)航不確定類別NUCp：NUCp 由HPL 水平保護(hù)限制和HFOM 水平品質(zhì)因數(shù)決定，表征水平位置數(shù)據(jù)的完好性和精度。在空中管制服務(wù)中，為了使得ADS-B 數(shù)據(jù)被雷達(dá)監(jiān)視服務(wù)接受，要求NUCp ≧5。NUCp 是在DO-260中用作質(zhì)量指示符，在低于Asterix CAT21 V1.0的版本中使用，用作質(zhì)量指標(biāo)。

（2）導(dǎo)航完好性類別NIC：是監(jiān)視設(shè)備根據(jù)報(bào)告的幾何位置來(lái)判定報(bào)告的數(shù)據(jù)對(duì)于所需用途在完整性容量區(qū)域是否有一個(gè)可接收的水平。NIC 定義了一個(gè)容量半徑Rc，在實(shí)際飛行過(guò)程中Rc 的值與導(dǎo)航精確度等級(jí)中的標(biāo)準(zhǔn)偏差存在一定的線性關(guān)系，如果是GPS 導(dǎo)航，NIC 還與衛(wèi)星角度有關(guān)。Rc 在飛行過(guò)程中是變化的，Rc變化影響NIC，NIC 低于5 應(yīng)發(fā)出NIC 告警。NIC 在DO-260A 推出，用于取代NUC 導(dǎo)航不確定類別，NIC僅在Asterix CAT21 V1.0 或更高版本中顯示。在DO-260B 版本中修正了一項(xiàng)NIC 值的定義，針對(duì)DO-260A 中NIC=7可能存在RC = 0.2NM /0.3NM 的情況，將RC =0.3NM 的狀況并入了NIC=6項(xiàng)，保持了NIC 值定義的完備性。

（3）監(jiān)視完整性等級(jí)SIL：是指當(dāng)確定了NIC 后，假設(shè)航空電子設(shè)備正常情況下，報(bào)告的位置超出了NIC定義的Rc 半徑范圍外，NIC 沒(méi)有告警的概率情況。SIL在DO-260A 中引入，僅在Asterix CAT21 V1.0或更高版本中顯示。在DO-260B 中，監(jiān)視完整性等級(jí)又被重新定義為源完整性等級(jí)，即假設(shè)沒(méi)有航空電子故障情況下，報(bào)告的水平位置超過(guò)Rc 且無(wú)警報(bào)的情況。并引入SIL補(bǔ)充說(shuō)明，以表明SIL 是基于每個(gè)小時(shí)還是每個(gè)樣本。SIL 補(bǔ)充說(shuō)明僅顯示在Asterix CAT21 v2.1中。

（4）導(dǎo)航精確度類別NAC：包括位置精確度類別NACp 和速度精確度類別NACv。導(dǎo)航精確度類別是用于確定監(jiān)視的報(bào)告位置對(duì)于預(yù)計(jì)使用精度來(lái)說(shuō)是否可以接受。在DO-260A 中引入了NACp，以顯示位置的準(zhǔn)確性。這與NUCp（或NIC）不同，后者取決于水平保護(hù)限制（HPL）或RC。NACp 將取而代之的是95%的水平和垂直精度范圍（或通常稱為HFOM 和VFOM）。NACp 顯示在Asterix CAT 21 v1.0 及更高版本中。在DO-260B 中，刪除了NACp 的垂直分量。垂直精度由幾何垂直精度（GVA）表示，GVA 僅顯示在Asterix CAT21 v2.1 中，對(duì)于NIC＞=9 的位置報(bào)告，不再要求VPL 和VEPU 達(dá)到某個(gè)指標(biāo)，即不再考慮垂直定位精度問(wèn)題。使用ADS-B 進(jìn)行監(jiān)視通常要求NACp=7水平以上。NACv 是由NUCR演變而來(lái)，在DO-260 中的導(dǎo)航不確定類別NUCR被重命名為DO-260A 中的速度導(dǎo)航準(zhǔn)確度類別NACv，NUCR和NACv 的定義基本相同。但是在DO-260B 中，垂直分量已從NACv 中刪除，增加了水平速度準(zhǔn)確性描述因子（共5級(jí)），這個(gè)值由機(jī)載設(shè)備給出，用于判定當(dāng)前飛行器飛行速度的準(zhǔn)確性，DO260A 不計(jì)算也不給出這個(gè)值。

（5）氣壓高度完整性類別NICBARO：在DO-260A 和DO-260B 中引入了NICBARO，以指示所報(bào)告的氣壓高度是否已與另一壓力高度源進(jìn)行了交叉核對(duì)。NICBARO顯示在Asterix CAT21 v1.0或更高版本中。

以上幾種精度是我們目前ADS-B 數(shù)據(jù)配置中常用到的幾種指標(biāo)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)ADS-B 數(shù)據(jù)配置中常用到的幾種指標(biāo)含義進(jìn)行了詳細(xì)解釋，并結(jié)合不同的RTCA 標(biāo)準(zhǔn)版本中精度的變更，以及在不同Asterix CAT21版本中的使用情況進(jìn)行概述，對(duì)空管一線設(shè)備維護(hù)人員更合理的使用這些精度指標(biāo)和變更ADS-B 數(shù)據(jù)中心或者ADS-B 數(shù)據(jù)站中輸出數(shù)據(jù)的Asterix CAT21版本提供了依據(jù)和參考。