ADS-B系統(tǒng)在民航空管領(lǐng)域的應(yīng)用與分析獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

ADS-B系統(tǒng)在民航空管領(lǐng)域的應(yīng)用與分析獲獎(jiǎng)科研報(bào)告【關(guān)鍵詞】ADS-B系統(tǒng);民航空管;應(yīng)用與分析

1ADS-B技術(shù)原理

1.1ADS-B系統(tǒng)工作原理

作為集通信與監(jiān)視于一體的信息系統(tǒng)，由信息處理與顯示、信息傳輸通道和信息源三部分組成ADS-B系統(tǒng)。其大多數(shù)由多個(gè)地面站和航空器組成，數(shù)據(jù)雙向通信網(wǎng)狀采用多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式。CDTI依據(jù)收集的導(dǎo)航信息、機(jī)載雷達(dá)及ADS-B信息通過(guò)處理后給飛行員顯示飛機(jī)附近的態(tài)勢(shì)信息（如航速、高度、經(jīng)緯度）與此同時(shí)其他附加信息（如沖突告警信息，避碰策略）也會(huì)提供。CDTI（機(jī)艙綜合信息顯示器）接受其他航空器和地面服務(wù)設(shè)備的廣播ADS-B信息機(jī)載GNSS接收機(jī)收集到的導(dǎo)航信息來(lái)自機(jī)載ADS-B通信設(shè)備廣播式的發(fā)送，。航空器發(fā)出的信息發(fā)出的信息由ADS-B的信息傳輸通過(guò)空-空、空-地?cái)?shù)據(jù)鏈進(jìn)行傳輸，然后由ADS-B地面站接收，在傳到監(jiān)視信息處理設(shè)備后，通過(guò)對(duì)ADS-B的報(bào)文信息進(jìn)行各種處理后，通過(guò)把ADS-B信鼠傳送到數(shù)據(jù)融合轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備進(jìn)而進(jìn)行雷達(dá)信息的數(shù)據(jù)融合，最后一步轉(zhuǎn)發(fā)給ATC中心，保證監(jiān)視定位對(duì)航天器的切實(shí)有效。

1.2ADS-B數(shù)據(jù)鏈技術(shù)

美國(guó)為了滿足自己在航空事業(yè)的發(fā)達(dá)采用了UAT數(shù)據(jù)鏈，UAT數(shù)據(jù)鏈的采用為ADS-B技術(shù)私人訂制了一種符合空地及空空廣播要求的數(shù)據(jù)鏈。通過(guò)單一寬帶信道運(yùn)行，設(shè)計(jì)頻段為978MHz;數(shù)據(jù)率19600bps，調(diào)制方式為FSK，調(diào)制方式為FSK。3、VDL-4數(shù)據(jù)鏈工作于VHF頻段（108～136.975MHz），使用STDMA技術(shù)，單信道帶寬25khz，數(shù)據(jù)率1Mbps。但是1090ES是國(guó)際民航組織明文規(guī)定的國(guó)際通用的數(shù)據(jù)鏈同時(shí)也是ADS-B技術(shù)可選的數(shù)據(jù)鏈技術(shù)，通過(guò)傳統(tǒng)的二次雷達(dá)使用的1090MhzI答頻段進(jìn)行運(yùn)行。調(diào)制方式為PPM，數(shù)據(jù)率為1Mbps。目前運(yùn)輸航空采用1090ES數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)俏覈?guó)的趨勢(shì)和潮流，九洲數(shù)據(jù)公司生產(chǎn)的JZDAK01RM型號(hào)的1090ES地面站接收機(jī)應(yīng)用于本單位，著重分析1090ES數(shù)據(jù)鏈的報(bào)文格式與結(jié)構(gòu)是此次分析的重點(diǎn)。例如二次監(jiān)視雷達(dá)的s模式擴(kuò)展電文報(bào)告Es的功能包含在1090ES。ADS-B112位消息脈沖前5位代表傳輸類別，DF17格式用于s模式應(yīng)答機(jī)發(fā)射的ADS-B消息。第6至8位的CA字段表征了s模式應(yīng)答機(jī)的能力;第9至32位的AA字段為應(yīng)答機(jī)24個(gè)比特的CAO地址;第33至88位的ME字段包含ADsB消息的內(nèi)容;最后24位的PI字段為奇偶校驗(yàn)位。ADS-B消息前導(dǎo)頭包含4個(gè)脈沖，第二個(gè)、第三個(gè)與第四個(gè)脈沖與第一個(gè)傳輸脈沖間隔各自為1.0、3.0和4.5微秒，ADS-B消息數(shù)據(jù)塊在第一個(gè)傳輸脈沖開(kāi)始后的8微秒開(kāi)始，112微秒間隔被分派給每一個(gè)ADS-B消息。s模式應(yīng)答機(jī)（ModesTransponder）的下行頻率是1090MHz，信息的格式是簡(jiǎn)單的脈沖位置編碼（PPM）。

1.3ADS-B遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及其地面站接收機(jī)

民航飛機(jī)廣播的1090ES數(shù)據(jù)鏈報(bào)文信息被ADSB地面站接收機(jī)利用全向天線接收，為了有效的飛行監(jiān)視必須在跟蹤中建立飛行航跡記錄。標(biāo)準(zhǔn)的CAT021格式報(bào)文通過(guò)譯碼組報(bào)處理得到，通過(guò)以太網(wǎng)傳送到管制中心顯示的是本機(jī)相關(guān)狀態(tài)信息組合成的CAT023報(bào)文。還可以通過(guò)ADS-B地面站接收機(jī)利用遠(yuǎn)程連接，遠(yuǎn)程/本地維護(hù)操作可以通過(guò)本地維護(hù)端口來(lái)進(jìn)行。

2.ADS-B技術(shù)的應(yīng)用

2.1實(shí)現(xiàn)飛行過(guò)程中的信息共享

ADS-B技術(shù)擁有遠(yuǎn)程截獲能力強(qiáng)、格式簡(jiǎn)單、信息處理成本低等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)比于過(guò)去的雷達(dá)監(jiān)視技術(shù)，進(jìn)行共享航空信息的作用更加重要，不管是其他跨域飛行的監(jiān)視信息，還是本地的空管監(jiān)視信息，為了提高信息共享的運(yùn)行效率，必須進(jìn)行完美地捕捉，確保信息共享的可靠性和安全性。

2.2空-空協(xié)同中的ADS-B技術(shù)，

為了更加高效地處理處于飛行中的航空器之間的相互監(jiān)視作用，一般在空-空協(xié)同過(guò)程中運(yùn)用ADS-B技術(shù)，與其相比之下，應(yīng)答式機(jī)載避撞系統(tǒng)突出了ADS-B的特點(diǎn)，例如自發(fā)廣播式的位置報(bào)告。各個(gè)航空器之間的協(xié)同能力可通過(guò)這種應(yīng)用得到有效的提升和保障，航空器撞擊狀況的發(fā)生盡量避免因?yàn)楸O(jiān)視系統(tǒng)原因。為飛行的自由化提供保障，而ADS-B為滿足這一要求而具有這種能力。

2.3用于機(jī)場(chǎng)地面活動(dòng)區(qū)，

機(jī)場(chǎng)地面活動(dòng)要想成本較低地運(yùn)行較多地使用ADS-B技術(shù)應(yīng)用來(lái)運(yùn)行，不僅僅因?yàn)槠淠苓_(dá)到航空器對(duì)整個(gè)場(chǎng)面進(jìn)行監(jiān)控。與此同時(shí)與監(jiān)視雷達(dá)的作用區(qū)域比較，ADS-B技術(shù)的廣泛使用能夠使監(jiān)控區(qū)域延伸到航站樓的各向停機(jī)位，進(jìn)而完成從“登機(jī)門(mén)到登機(jī)門(mén)”的全方位全過(guò)程管理在空中交通中的實(shí)現(xiàn)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，ADS-B技術(shù)的未來(lái)發(fā)展被人們廣泛看好，其極有可能是未來(lái)監(jiān)視系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，盡管具體的ADS-B技術(shù)應(yīng)用中在實(shí)際運(yùn)行中存在缺點(diǎn)，。例如ADS-B技術(shù)在地面工作和空中疏導(dǎo)要求中相比于其他的技術(shù)應(yīng)用還是具有明顯的優(yōu)勢(shì)，具有明顯的效用。因此，對(duì)ADS-B技術(shù)研究必須加大投資，加強(qiáng)對(duì)人才培訓(xùn)的關(guān)注，為空管監(jiān)視系統(tǒng)在我國(guó)的快速發(fā)展提供活力，助力我國(guó)空管事業(yè)的進(jìn)一步改善。

參考文獻(xiàn)：

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