ADS-B技術(shù)在空中交通管制中的應(yīng)用分析

ADS-B技術(shù)在空中交通管制中的應(yīng)用分析摘要：ADS-B技術(shù)一種自動(dòng)監(jiān)視廣播，在空中交通管制當(dāng)中應(yīng)用具有非常顯著的優(yōu)勢(shì)，相比傳統(tǒng)的雷達(dá)監(jiān)控，ADS-B具有的優(yōu)勢(shì)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(dāng)中的應(yīng)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(yīng)用；核心技術(shù)ADS-B是廣播式自動(dòng)交通監(jiān)視，是一種空中交通監(jiān)視應(yīng)用，用于傳遞飛行參數(shù)，ICAO有ADS-B的準(zhǔn)確定義，在空管的當(dāng)中的應(yīng)用有著非常多的好處，它以飛機(jī)為主角，保證飛行的安全，但目前國(guó)內(nèi)的應(yīng)用尚處在探索實(shí)驗(yàn)階段，比較國(guó)外相對(duì)來(lái)說(shuō)要落后一些。一、 ADS-B在空管中的應(yīng)用現(xiàn)狀A(yù)DS-B在空中交通管制當(dāng)中的應(yīng)用具有重要意義，在民航科技創(chuàng)新方面，對(duì)ADS-B的探索雖然起步晚，但是在目前也實(shí)現(xiàn)了ADS-B的國(guó)產(chǎn)化并實(shí)現(xiàn)了商用。近些年民航在ADS-B的建設(shè)和試驗(yàn)當(dāng)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(jìn)為原則，將ADS-B國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用分成三個(gè)階段，2011到2020年也就是十二五到十三五兩個(gè)五年計(jì)劃基本完成關(guān)鍵性的ADS-B的國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用，然后在2021到2025年實(shí)現(xiàn)全面應(yīng)用，并在此之后實(shí)現(xiàn)CNS/ATM的有效整合，發(fā)展出新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)。自2011年起開(kāi)始建設(shè)1090ES數(shù)據(jù)鏈的地面站建設(shè)并投入試驗(yàn)應(yīng)用。至今ADS-B的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)始試點(diǎn)運(yùn)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(guó)首個(gè)正式實(shí)施ADS-B管制運(yùn)行的地區(qū)，新疆2017年開(kāi)始試點(diǎn)啟動(dòng)地面臺(tái)站（308個(gè)）建設(shè)，實(shí)現(xiàn)6600M以上空域全覆蓋，2019年全面投入運(yùn)行。二、 ADS-B在空中交通管制的應(yīng)用（一） ADS-B技術(shù)應(yīng)用原理ADS-B技術(shù)在引言當(dāng)中已經(jīng)給出了基本的概念，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中其原理在于，在飛機(jī)上安裝GPS設(shè)備，來(lái)獲取飛機(jī)的位置、高度等信息，然后獲取到的信息通過(guò)機(jī)載應(yīng)答機(jī)進(jìn)行處理后形成符合要求的消息格式，即形成ADS-B報(bào)文，然后利用機(jī)載天線將報(bào)文發(fā)送出去，這其中地面站和其他飛機(jī)安裝了接收裝置的，就可以接收到ADS-B報(bào)文，并通過(guò)對(duì)報(bào)文進(jìn)行解析，獲取報(bào)文發(fā)送飛機(jī)的位置信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)的監(jiān)視。其中重點(diǎn)是ADS-B報(bào)文，報(bào)文的發(fā)送是周期性的，而且是自動(dòng)廣播的形式，幾乎每秒一次。所發(fā)送的信息包括飛機(jī)航班號(hào)以及飛機(jī)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(jī)狀態(tài)等數(shù)據(jù)。（二） ADS-B技術(shù)在空管中的應(yīng)用ADS-B的應(yīng)用分為兩個(gè)層面，即發(fā)送OUT和接收IN。其中OUT是基本功能，負(fù)責(zé)將報(bào)文從飛機(jī)發(fā)送方經(jīng)過(guò)視距傳播發(fā)送給地面站或其他飛機(jī)。IN則是飛機(jī)上安裝的接收器接收來(lái)自其他飛機(jī)發(fā)送的報(bào)文或地面站設(shè)備發(fā)送的報(bào)文，為飛機(jī)機(jī)組成員提供運(yùn)行支持。OUT飛機(jī)上安裝的GPS設(shè)備接受到衛(wèi)星的定位信號(hào)，GPS為系統(tǒng)提供精確時(shí)間基準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行位置定位。機(jī)載S模式應(yīng)答機(jī)接收GPS信息并進(jìn)行處理后通過(guò)飛機(jī)上的上下天線發(fā)送ADS-B報(bào)文，地面站的接收天線接收到飛機(jī)的報(bào)文經(jīng)過(guò)處理后向管制中心發(fā)送，并實(shí)時(shí)地現(xiàn)實(shí)在管制界面上，提供給管制員進(jìn)行監(jiān)視。ININ這個(gè)單元實(shí)際并不具備強(qiáng)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(jī)，其機(jī)組成員（一般為飛行員）將會(huì)通過(guò)接收到的空中其他飛機(jī)的報(bào)文和地面中繼轉(zhuǎn)播的信息看到附近裝備OUT飛機(jī)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(dá)監(jiān)視到的配備有應(yīng)答機(jī)的飛機(jī)位置，這個(gè)可以提供附近并未配置有OUT裝置的飛機(jī)位置信息。IN模塊的關(guān)鍵就是實(shí)現(xiàn)空空監(jiān)視，或者說(shuō)飛機(jī)與飛機(jī)之間的監(jiān)視，它與AIS在航海當(dāng)中的應(yīng)用非常相似，主要目的是保證飛機(jī)之間飛行的安全性，防止發(fā)生碰撞。其核心點(diǎn)包括AIRB、ITP、M&S、SURF。AIRB提供在飛行過(guò)程中機(jī)組可通過(guò)機(jī)載顯示系統(tǒng)顯示飛機(jī)所在空域內(nèi)的航空器的相關(guān)信息，對(duì)地面設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及管制人員的工作內(nèi)容沒(méi)有影響。ITP允許更小的縱向間隔標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行高度層改變，其是為了無(wú)雷達(dá)海洋或偏遠(yuǎn)地區(qū)涉及的，能夠使飛機(jī)更加頻繁地改變飛行高度層。M&S是航路和終端區(qū)域當(dāng)中利用新的技術(shù)和程序來(lái)增強(qiáng)歸并和排序操作，降低管制員工作量，減少無(wú)線電頻率的擁塞，增加通信容量。SURF則是幫組機(jī)組在機(jī)場(chǎng)地面時(shí)掌握地面滑行、跑道運(yùn)行當(dāng)中的相關(guān)信息，通過(guò)CDTI觀察機(jī)場(chǎng)地面尤其是滑行道口，活動(dòng)跑道這些位置的活動(dòng)物體動(dòng)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?zhǔn)?090ES，它是ICAO規(guī)定使用的國(guó)際通用數(shù)據(jù)鏈，我國(guó)在國(guó)際上的地位不斷提升，在一帶一路，持續(xù)開(kāi)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(jī)接入，并固定ADS-B報(bào)文速率。UAT適合的是局部地區(qū)，并沒(méi)有ICAO標(biāo)準(zhǔn)，通訊信道為單通道，通訊頻率978MHz，這個(gè)是USCont，分時(shí)接入模式，固定報(bào)文速率。VDL方面也是ICAO的標(biāo)準(zhǔn)，多通訊信道，數(shù)據(jù)傳輸頻率108~137MHz，分時(shí)接入模式，ADS-B報(bào)文速率可變。這是一種新系統(tǒng)，屬于測(cè)試階段的裝備。其基于VHF通訊鏈路來(lái)實(shí)現(xiàn)航空上的通訊?；贏DS-B數(shù)據(jù)鏈，可以實(shí)現(xiàn)三種模式的應(yīng)用包括RAD\NRA\APP。其中RAD實(shí)現(xiàn)雷達(dá)覆蓋空域的ADS-B應(yīng)用，NRA實(shí)現(xiàn)無(wú)雷達(dá)覆蓋空域應(yīng)用，APP可實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)地面活動(dòng)區(qū)交通監(jiān)視。（四） ADS-B應(yīng)用優(yōu)勢(shì)對(duì)于空中交通管制來(lái)說(shuō)，ADS-B地面站的建設(shè)成本相比二次雷達(dá)的成本來(lái)說(shuō)，只有九分之一，精度卻能夠提高到10m量級(jí)，數(shù)據(jù)更新速度1秒1次，維護(hù)成本低，使用壽命長(zhǎng)，容量更大，可提供更多目標(biāo)信息，可實(shí)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(dá)監(jiān)視失效，可以相對(duì)靈活地將該區(qū)域的飛機(jī)轉(zhuǎn)移到其他管制中心來(lái)管制。對(duì)于航空公司而言，ADS-B最大的優(yōu)勢(shì)在于安全、效益和容量三個(gè)方面。ADS-B能夠保持或者是優(yōu)化航空工業(yè)的安全標(biāo)準(zhǔn)，提高安全性。同時(shí)因?yàn)锳DS-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(jī)之間的實(shí)際位置間隔，管制員或者飛行員可以高效率地保持飛機(jī)之間的間距，防止發(fā)生碰撞，并且在尾隨程序當(dāng)中，能夠幫助飛機(jī)機(jī)動(dòng)到最佳的飛行位置。結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，ADS-B在空中交通管制當(dāng)中具有非常顯著的應(yīng)用意義，當(dāng)前我國(guó)在積極探索ADS-B技術(shù)的應(yīng)用，當(dāng)然已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)比較成熟的應(yīng)用模式，但全國(guó)范圍內(nèi)推廣還需要進(jìn)一步探索，就目前來(lái)說(shuō)，ADS-B已經(jīng)成為主要推廣的技術(shù)，在部分地區(qū)的應(yīng)用當(dāng)中已經(jīng)體現(xiàn)了ADS-B的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，新疆地區(qū)走在全國(guó)前列，其所獲得的經(jīng)驗(yàn)值得全國(guó)推廣。本文對(duì)ADS-B