ADS-B技術(shù)在空中交通管制中的應用分析

ADS-B技術(shù)在空中交通管制中的應用分析摘要：ADS-B技術(shù)一種自動監(jiān)視廣播，在空中交通管制當中應用具有非常顯著的優(yōu)勢，相比傳統(tǒng)的雷達監(jiān)控，ADS-B具有的優(yōu)勢非常明顯，本文基于ADS-B的技術(shù)手段，探索了其在空中交通管制當中的應用方式和模式，由此探索了ADS-B的核心技術(shù)手段，僅供參考。關(guān)鍵詞：空中交通管制；ADS-B；應用；核心技術(shù)ADS-B是廣播式自動交通監(jiān)視，是一種空中交通監(jiān)視應用，用于傳遞飛行參數(shù)，ICAO有ADS-B的準確定義，在空管的當中的應用有著非常多的好處，它以飛機為主角，保證飛行的安全，但目前國內(nèi)的應用尚處在探索實驗階段，比較國外相對來說要落后一些。一、 ADS-B在空管中的應用現(xiàn)狀ADS-B在空中交通管制當中的應用具有重要意義，在民航科技創(chuàng)新方面，對ADS-B的探索雖然起步晚，但是在目前也實現(xiàn)了ADS-B的國產(chǎn)化并實現(xiàn)了商用。近些年民航在ADS-B的建設(shè)和試驗當中的投入是非常大的，以西部先試先行，由西向東穩(wěn)步推進為原則，將ADS-B國產(chǎn)化應用分成三個階段，2011到2020年也就是十二五到十三五兩個五年計劃基本完成關(guān)鍵性的ADS-B的國產(chǎn)化應用，然后在2021到2025年實現(xiàn)全面應用，并在此之后實現(xiàn)CNS/ATM的有效整合，發(fā)展出新一代航空運輸系統(tǒng)。自2011年起開始建設(shè)1090ES數(shù)據(jù)鏈的地面站建設(shè)并投入試驗應用。至今ADS-B的應用在國內(nèi)已經(jīng)開始試點運行，十三五期間ADS-B是民航主要推廣的監(jiān)視技術(shù)手段，新疆地區(qū)成為全國首個正式實施ADS-B管制運行的地區(qū)，新疆2017年開始試點啟動地面臺站（308個）建設(shè)，實現(xiàn)6600M以上空域全覆蓋，2019年全面投入運行。二、 ADS-B在空中交通管制的應用（一） ADS-B技術(shù)應用原理ADS-B技術(shù)在引言當中已經(jīng)給出了基本的概念，在實際應用當中其原理在于，在飛機上安裝GPS設(shè)備，來獲取飛機的位置、高度等信息，然后獲取到的信息通過機載應答機進行處理后形成符合要求的消息格式，即形成ADS-B報文，然后利用機載天線將報文發(fā)送出去，這其中地面站和其他飛機安裝了接收裝置的，就可以接收到ADS-B報文，并通過對報文進行解析，獲取報文發(fā)送飛機的位置信息，實現(xiàn)對飛機的監(jiān)視。其中重點是ADS-B報文，報文的發(fā)送是周期性的，而且是自動廣播的形式，幾乎每秒一次。所發(fā)送的信息包括飛機航班號以及飛機全球唯一指定的24位地址碼，位置信息（經(jīng)緯度、高度）、速度、飛機狀態(tài)等數(shù)據(jù)。（二） ADS-B技術(shù)在空管中的應用ADS-B的應用分為兩個層面，即發(fā)送OUT和接收IN。其中OUT是基本功能，負責將報文從飛機發(fā)送方經(jīng)過視距傳播發(fā)送給地面站或其他飛機。IN則是飛機上安裝的接收器接收來自其他飛機發(fā)送的報文或地面站設(shè)備發(fā)送的報文，為飛機機組成員提供運行支持。OUT飛機上安裝的GPS設(shè)備接受到衛(wèi)星的定位信號，GPS為系統(tǒng)提供精確時間基準，并在此基礎(chǔ)上進行位置定位。機載S模式應答機接收GPS信息并進行處理后通過飛機上的上下天線發(fā)送ADS-B報文，地面站的接收天線接收到飛機的報文經(jīng)過處理后向管制中心發(fā)送，并實時地現(xiàn)實在管制界面上，提供給管制員進行監(jiān)視。ININ這個單元實際并不具備強制性，是一種選擇性裝備，裝備了IN接收裝置和顯示器以及OUT發(fā)送裝置的飛機，其機組成員（一般為飛行員）將會通過接收到的空中其他飛機的報文和地面中繼轉(zhuǎn)播的信息看到附近裝備OUT飛機的具體位置，而接收的地面信息IN模塊可以顯示出地面雷達監(jiān)視到的配備有應答機的飛機位置，這個可以提供附近并未配置有OUT裝置的飛機位置信息。IN模塊的關(guān)鍵就是實現(xiàn)空空監(jiān)視，或者說飛機與飛機之間的監(jiān)視，它與AIS在航海當中的應用非常相似，主要目的是保證飛機之間飛行的安全性，防止發(fā)生碰撞。其核心點包括AIRB、ITP、M&S、SURF。AIRB提供在飛行過程中機組可通過機載顯示系統(tǒng)顯示飛機所在空域內(nèi)的航空器的相關(guān)信息，對地面設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及管制人員的工作內(nèi)容沒有影響。ITP允許更小的縱向間隔標準條件下進行高度層改變，其是為了無雷達海洋或偏遠地區(qū)涉及的，能夠使飛機更加頻繁地改變飛行高度層。M&S是航路和終端區(qū)域當中利用新的技術(shù)和程序來增強歸并和排序操作，降低管制員工作量，減少無線電頻率的擁塞，增加通信容量。SURF則是幫組機組在機場地面時掌握地面滑行、跑道運行當中的相關(guān)信息，通過CDTI觀察機場地面尤其是滑行道口，活動跑道這些位置的活動物體動態(tài)，避免發(fā)生沖突。（三） 數(shù)據(jù)鏈ADS-B的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)鏈，主要有三種包括1090ES、VDLMode4和UAT。其中全球通用的數(shù)據(jù)鏈是1090ES，它是ICAO規(guī)定使用的國際通用數(shù)據(jù)鏈，我國在國際上的地位不斷提升，在一帶一路，持續(xù)開放的狀況下，1090ES是首選，通信信道為單通道，頻率1090MHz，能夠?qū)崿F(xiàn)隨機接入，并固定ADS-B報文速率。UAT適合的是局部地區(qū)，并沒有ICAO標準，通訊信道為單通道，通訊頻率978MHz，這個是USCont，分時接入模式，固定報文速率。VDL方面也是ICAO的標準，多通訊信道，數(shù)據(jù)傳輸頻率108~137MHz，分時接入模式，ADS-B報文速率可變。這是一種新系統(tǒng)，屬于測試階段的裝備。其基于VHF通訊鏈路來實現(xiàn)航空上的通訊?；贏DS-B數(shù)據(jù)鏈，可以實現(xiàn)三種模式的應用包括RAD\NRA\APP。其中RAD實現(xiàn)雷達覆蓋空域的ADS-B應用，NRA實現(xiàn)無雷達覆蓋空域應用，APP可實現(xiàn)機場地面活動區(qū)交通監(jiān)視。（四） ADS-B應用優(yōu)勢對于空中交通管制來說，ADS-B地面站的建設(shè)成本相比二次雷達的成本來說，只有九分之一，精度卻能夠提高到10m量級，數(shù)據(jù)更新速度1秒1次，維護成本低，使用壽命長，容量更大，可提供更多目標信息，可實現(xiàn)空-地監(jiān)視、空空監(jiān)視和地地監(jiān)視。如果本地管制中心的系統(tǒng)崩潰，區(qū)域內(nèi)的雷達監(jiān)視失效，可以相對靈活地將該區(qū)域的飛機轉(zhuǎn)移到其他管制中心來管制。對于航空公司而言，ADS-B最大的優(yōu)勢在于安全、效益和容量三個方面。ADS-B能夠保持或者是優(yōu)化航空工業(yè)的安全標準，提高安全性。同時因為ADS-B提高了ATC系統(tǒng)監(jiān)視數(shù)據(jù)的精度，ATC能夠了解飛機之間的實際位置間隔，管制員或者飛行員可以高效率地保持飛機之間的間距，防止發(fā)生碰撞，并且在尾隨程序當中，能夠幫助飛機機動到最佳的飛行位置。結(jié)束語：綜上所述，ADS-B在空中交通管制當中具有非常顯著的應用意義，當前我國在積極探索ADS-B技術(shù)的應用，當然已經(jīng)開始出現(xiàn)比較成熟的應用模式，但全國范圍內(nèi)推廣還需要進一步探索，就目前來說，ADS-B已經(jīng)成為主要推廣的技術(shù)，在部分地區(qū)的應用當中已經(jīng)體現(xiàn)了ADS-B的技術(shù)優(yōu)勢，新疆地區(qū)走在全國前列，其所獲得的經(jīng)驗值得全國推廣。本文對ADS-B