淺談ADS-B技術(shù)

1、 淺談ads-b技術(shù) 摘要：ads-b等新技術(shù)的運(yùn)用是當(dāng)前我國(guó)民航發(fā)展階段的一個(gè)必然選擇，也是有效緩解資源緊張局面、確保飛行安全、提升運(yùn)行效率的必由之路，對(duì)保障民航持續(xù)健康發(fā)展具有重要意義。關(guān)鍵詞：ads-b 監(jiān)視技術(shù) 數(shù)據(jù)鏈ads-b（automatic dependent surveillance broadcast）廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視，顧名思義，即無需人工操作或者詢問，可以自動(dòng)地從相關(guān)機(jī)載設(shè)備獲取參數(shù)向其他飛機(jī)或地面站廣播飛機(jī)的位置、高度、速度、航向、識(shí)別號(hào)等信息，以供管制員對(duì)飛機(jī)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。它衍生于ads(自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視)，最初是為越洋飛行的航空器在無法進(jìn)行雷達(dá)監(jiān)視的情況下，希望利用衛(wèi)

2、星實(shí)施監(jiān)視所提出的解決方案。1. ads-b技術(shù)簡(jiǎn)介廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（ads-b）是一種監(jiān)視技術(shù)，即航空器通過廣播模式的數(shù)據(jù)鏈，自動(dòng)提供由機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備和定位系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)，包括航空器識(shí)別、四維定位以及其他相關(guān)的附加數(shù)據(jù)。地面和其他航空器可以接收此數(shù)據(jù)，并用于各種用途，如在無雷達(dá)覆蓋地區(qū)提供atc監(jiān)視，機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視以及未來空-空監(jiān)視等應(yīng)用服務(wù)。目前，ads-b一共有三個(gè)已經(jīng)發(fā)布的版本（rtca/ed)版本0（do 260）即擴(kuò)展模式s以處理基本的ads-b交換，添加并定義了tis-b格式信息，以及上行鏈路和下行鏈路廣播協(xié)議信息。版本1 （do 260a）即更好地描述了監(jiān)視準(zhǔn)確性和完整性信息（導(dǎo)

3、航精度類別，導(dǎo)航完整性類別，監(jiān)視完整性級(jí)別）以及tis-b和ads-b rebroadcast（ads-r）的附加參數(shù)。版本2 (do 260b)第二版添加了新的擴(kuò)展電文格式和協(xié)議,加強(qiáng)完整性和準(zhǔn)確性報(bào)告,添加許多其他參數(shù)，以支持第1版未涵蓋的ads-b使用的已確定運(yùn)營(yíng)需求（包括支持機(jī)場(chǎng)地面應(yīng)用的功能）,修改幾個(gè)參數(shù)，并刪除一些不再需要支持ads-b應(yīng)用程序的參數(shù)。版本3 (do 260c)即將完成標(biāo)準(zhǔn)化。ads-b可以分為以下三種種主要模式： 1、ads-b(out) 用于空地?cái)?shù)據(jù)鏈路，空空數(shù)據(jù)鏈路，地地?cái)?shù)據(jù)鏈路鏈路，適用df17。 2、ads-r 用于不同數(shù)據(jù)鏈(僅美國(guó)1090es/uat

4、)的轉(zhuǎn)發(fā)，適用df17,df18。 3、ads-b(in) 用于地空數(shù)據(jù)鏈路，空空數(shù)據(jù)鏈路，地地?cái)?shù)據(jù)鏈路，適用df18，包含tis-b，fis-b，但目前更多的指是airb、surf、vsa、itp。 二、ads-b主要技術(shù)特點(diǎn)ads-b位置消息是廣播最為頻繁的消息，所以，如果每次廣播完整的經(jīng)緯度信息，對(duì)有限的傳輸帶寬是一種極大的浪費(fèi)?；?090mhz es數(shù)據(jù)鏈ads-b采用cpr(緊湊位置報(bào)告)編碼經(jīng)緯度信息，這種編碼忽略經(jīng)緯度信息中的高位比特，可以較大程度的壓縮下行的數(shù)據(jù)量。 用于空中的cpr算法，緯度方向的奇偶幀是直接規(guī)定6度和360/59度為奇偶幀的緯度寬度，通過同一緯度在奇偶幀中

5、的位置差異可以完整的獲得緯度值。經(jīng)度方向的奇偶幀需要考慮不同緯度下經(jīng)度圈的長(zhǎng)度，設(shè)定不同的奇偶經(jīng)度幀寬度，通過同一經(jīng)度在奇偶幀中的位置差異，獲得經(jīng)度值。cpr算法存在某些特殊的奇偶幀無法被正常解碼的狀況，這是由cpr算法的特點(diǎn)決定的。通常無法解碼的狀況出現(xiàn)在跨越6度的緯度條帶附近，在飛機(jī)快速穿過條帶分界處，出現(xiàn)奇偶幀在不同條帶的狀況下，發(fā)生的概率比較小。為了快速解碼，也可以使用有鏡像目標(biāo)出現(xiàn)可能的單幀解碼算法。多個(gè)位置會(huì)對(duì)應(yīng)同一組cpr編碼。接收機(jī)只接收到單個(gè)位置信息，解碼后仍不能確定發(fā)射機(jī)的具體位置。cpr位置編碼采用奇格式編碼和偶格式編碼必須接收到這兩種類型時(shí)，才能無模糊地確定飛機(jī)地址。由

6、于cpr原因，最壞的情況下，ads-b接收機(jī)從發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到得到目標(biāo)準(zhǔn)確位置需要10秒左右（空中目標(biāo)）。如果基站位置確定，可以采用單幀解碼算法快速得到目標(biāo)位置。 機(jī)載gps設(shè)備的raim基于實(shí)時(shí)的gps gdop值，因此可以預(yù)測(cè)機(jī)載設(shè)備在未來時(shí)間段內(nèi)的精度值，如果加上電離層及氣象預(yù)測(cè)，可得到更為精密的預(yù)測(cè)精度值。非惡意情況下的機(jī)載設(shè)備位置精度及gps hae高度可通過gps精度指標(biāo)計(jì)算配合機(jī)載設(shè)備下行nuc值獲得。根據(jù)公開的gps精密星歷（gps衛(wèi)星廣播及全球合作的gps事后精密星歷），可以計(jì)算不同區(qū)域的gdop值，并可預(yù)測(cè)下一時(shí)間段（在保證精度的前提下，通常可以預(yù)測(cè)24小時(shí)）的gdop值。 三、數(shù)據(jù)鏈1090es數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)褂枚螒?yīng)答機(jī)下行頻率進(jìn)行地空通信，帶寬1m，信息的格式是簡(jiǎn)單的脈沖位置編碼。它不需要在飛行器上額外安裝天線/發(fā)射機(jī)，而是在支持modes的二次應(yīng)答機(jī)上加裝傳輸設(shè)備，通過應(yīng)答機(jī)的發(fā)射機(jī)和天線對(duì)外廣播ads-b的數(shù)據(jù)幀。1090es數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)峭耆_放的，沒有任何加密措施。1090es數(shù)據(jù)鏈可以支持ads-b(out)/ads-b(in)，ads-b幀長(zhǎng)度通常設(shè)計(jì)為56bit(df17/18 me字段)，可以直接封裝在icao 附件10規(guī)定的modes(112bit/120微秒）幀內(nèi)。