基于GARMIN 的ADS-B 設(shè)備安裝使用的初步探索

王 昭，李雪芹，梁 波，邱紅軍

（1.西安新宇航空維修工程有限公司，陜西 西安 710089；2.北京天元四維航空科技有限公司，北京 100000）

引言

傳統(tǒng)的空中交通管制雷達(dá)信標(biāo)系統(tǒng)（ATCRBS）需要安裝一次雷達(dá)和二次雷達(dá)，而在地勢復(fù)雜的區(qū)域，安裝一二次雷達(dá)困難，不可能對整個區(qū)域進(jìn)行覆蓋。地面雷達(dá)天線是旋轉(zhuǎn)的，天線波束又有一定寬度，由此測出的飛機(jī)方位誤差較大。ATCRBS 管制和監(jiān)控飛機(jī)的容量有限，最多只能管制4096 架飛機(jī)，實際數(shù)量更少，難以滿足目前及今后的發(fā)展需求。隨著對空中交通管制能力和服務(wù)水平要求的不斷提高，ADS-B 技術(shù)已成為各國大力推廣的應(yīng)用[1]。

1 ADS-B 簡介

ADS-B（廣播式自動相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)）是一種基于衛(wèi)星定位和利用空-地、空-空數(shù)據(jù)鏈通信完成交通監(jiān)視和信息傳遞的空管監(jiān)視新技術(shù)，屬于空中交通管制系統(tǒng)（ATC）。國際民航組織（ICAO）已將ADS-B 確定為未來監(jiān)視技術(shù)發(fā)展的主要方向，正積極地推動該項技術(shù)的應(yīng)用。在我國低空空域不斷開放的同時，也在大力推廣該技術(shù)的應(yīng)用[2，3]。

ADS-B 以飛機(jī)為主角。首先，通過飛機(jī)上安裝的機(jī)載GPS 設(shè)備，獲取本機(jī)的位置、高度等信息；然后將信息傳輸給機(jī)載的處理設(shè)備（機(jī)載應(yīng)答機(jī)），處理設(shè)備將信息重組，形成符合規(guī)范要求的消息格式（即ADS-B 消息）后，通過機(jī)載的上下天線將ADS-B 消息發(fā)送出去；最后，ADS-B 地面站或安裝了ADS-B 消息接收設(shè)備的其他飛機(jī)可以接收此ADS-B 消息，通過對報文的解析，獲取此飛機(jī)的位置消息，從而實現(xiàn)對飛機(jī)的監(jiān)視。

ADS-B 消息的發(fā)送方式是周期性的、自動廣播的，信息包括本機(jī)的身份（包括航班號以及飛機(jī)的全球指定的唯一24 位地址碼）、經(jīng)緯度、高度、速度、飛機(jī)狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

圖1 ADS-B 工作流程圖

機(jī)載ADS-B 的功能可分為發(fā)送（OUT）和接收（IN）兩類。OUT 是指航空器發(fā)送其位置和其他信息。IN 是指航空器接收其他航空器發(fā)送的ADS-B OUT 信息或地面服務(wù)設(shè)備發(fā)送的信息，為機(jī)組提供運(yùn)行支持。功能流程如圖 1 所示[4]。

2 設(shè)備介紹

我們使用的是GARMIN 公司的應(yīng)答機(jī)，型號為GTX345、GTX345R。GTX345 有操作面板，如圖2 所示，GTX345R 沒有操作面板，如圖3 所示。從應(yīng)答機(jī)安裝形式可分為面板安裝和遠(yuǎn)程安裝。GTX345 屬于面板安裝，GTX345R 屬于遠(yuǎn)程安裝。從是否具有GPS 功能可分為內(nèi)置GPS 接收機(jī)、無內(nèi)置GPS 接收機(jī)。內(nèi)置GPS 接收機(jī)的應(yīng)答機(jī)必須安裝GPS 天線，獲取GPS 信號；無內(nèi)置GPS接收機(jī)的應(yīng)答機(jī)從其他設(shè)備獲得GPS 信號[5]。

圖2 GTX345 操作面板示意圖

圖3 GTX345R 示意圖

3 設(shè)備安裝

ADS-B 應(yīng)答機(jī)有一個安裝支架，安裝時應(yīng)先將安裝支架固定在飛機(jī)的相應(yīng)位置。安裝支架的安裝有兩種固定方式，分為鉚接和螺接。鉚接使用M4 的平頭鉚釘與飛機(jī)機(jī)體連接，螺接使用設(shè)備自帶的螺釘與飛機(jī)機(jī)體連接。圖4 為螺釘?shù)陌惭b示意圖。安裝支架安裝好后，再把ADS-B 設(shè)備固定在安裝支架內(nèi)。圖5 為應(yīng)答機(jī)的安裝示意圖。

4 設(shè)備接線

根據(jù) GAIMIN 公司的使用說明，對 GTX345、GTX345R 的主要端口進(jìn)行介紹。GTX345、GTX345R 的接插件有兩個，分別為J3251、J3252。J3251 定義如圖6 所示[5]。J3252 主要是通訊端口，不再贅述。

主要端子區(qū)域介紹如表1 所示。

圖4 應(yīng)答機(jī)安裝支架安裝示意圖

圖5 應(yīng)答機(jī)安裝示意圖

圖6 J3251 示意圖

J3251 接 插 件 中 ，Pressure Sensor/Config Module、USB、Altitude Gray Code Input、Power Input 1、Power Ground、這幾塊區(qū)域的端子必須連接。Power Config、Power Control 這兩個端子實現(xiàn)的是遠(yuǎn)程控制功能，只在GTX345R 上連接。RS-232、ARINC 429 通信端口按照實際情況進(jìn)行連接。

5 設(shè)備調(diào)試

在ADS-B 設(shè)備安裝和接線工作完成后，需進(jìn)行調(diào)試。不同機(jī)型的的調(diào)試過程有所差別，但大致相同。以R44 直升機(jī)為例。首先應(yīng)對GTX345 應(yīng)答機(jī)進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置時使用Garmin 公司配套軟件GTX3X5 Install Tool。主要設(shè)置頁面如圖7 所示。然后對導(dǎo)航顯示器GNS420/GNS430 進(jìn)行系統(tǒng)升級，與GTX345 的系統(tǒng)相適應(yīng)。這個過程通過安插GARMIN 公司提供的SD 升級卡完成。接下來要對導(dǎo)航顯示器GNS420/GNS430 的RS232 和ARINC 429 通信端口進(jìn)行設(shè)置，目的是和GTX345 及其他設(shè)備進(jìn)行正常通信。調(diào)試圖片如圖8 所示。最后進(jìn)行地面通電試驗和飛行試驗，驗證改裝和系統(tǒng)調(diào)試是否正常。導(dǎo)航顯示器GNS420/GNS430 調(diào)試成功圖片如圖9 所示。

表1 J3251 端子區(qū)域塊介紹

圖7 STATE 頁面

6 結(jié)束語

通過現(xiàn)場通電試驗和飛行試驗，所有飛機(jī)應(yīng)答機(jī)功能正常，能滿足中國民航飛行學(xué)院大量的飛機(jī)飛行教學(xué)要求。同時，經(jīng)過這次改裝，也積累了寶貴的經(jīng)驗，為以后的工作奠定了一個良好的基礎(chǔ)。

圖8 RS-232 和ARINC 429 配置示意圖

圖9 導(dǎo)航顯示器正常工作示意圖