ADS-B技术在空中交通管制中的应用分析

ADS-B技术在空中交通管制中的应用分析摘要：ADS-B技术一种自动监视广播，在空中交通管制当中应用具有非常显著的优势，相比传统的雷达监控，ADS-B具有的优势非常明显，本文基于ADS-B的技术手段，探索了其在空中交通管制当中的应用方式和模式，由此探索了ADS-B的核心技术手段，仅供参考。关键词：空中交通管制；ADS-B；应用；核心技术ADS-B是广播式自动交通监视，是一种空中交通监视应用，用于传递飞行参数，ICAO有ADS-B的准确定义，在空管的当中的应用有着非常多的好处，它以飞机为主角，保证飞行的安全，但目前国内的应用尚处在探索实验阶段，比较国外相对来说要落后一些。一、 ADS-B在空管中的应用现状ADS-B在空中交通管制当中的应用具有重要意义，在民航科技创新方面，对ADS-B的探索虽然起步晚，但是在目前也实现了ADS-B的国产化并实现了商用。近些年民航在ADS-B的建设和试验当中的投入是非常大的，以西部先试先行，由西向东稳步推进为原则，将ADS-B国产化应用分成三个阶段，2011到2020年也就是十二五到十三五两个五年计划基本完成关键性的ADS-B的国产化应用，然后在2021到2025年实现全面应用，并在此之后实现CNS/ATM的有效整合，发展出新一代航空运输系统。自2011年起开始建设1090ES数据链的地面站建设并投入试验应用。至今ADS-B的应用在国内已经开始试点运行，十三五期间ADS-B是民航主要推广的监视技术手段，新疆地区成为全国首个正式实施ADS-B管制运行的地区，新疆2017年开始试点启动地面台站（308个）建设，实现6600M以上空域全覆盖，2019年全面投入运行。二、 ADS-B在空中交通管制的应用（一） ADS-B技术应用原理ADS-B技术在引言当中已经给出了基本的概念，在实际应用当中其原理在于，在飞机上安装GPS设备，来获取飞机的位置、高度等信息，然后获取到的信息通过机载应答机进行处理后形成符合要求的消息格式，即形成ADS-B报文，然后利用机载天线将报文发送出去，这其中地面站和其他飞机安装了接收装置的，就可以接收到ADS-B报文，并通过对报文进行解析，获取报文发送飞机的位置信息，实现对飞机的监视。其中重点是ADS-B报文，报文的发送是周期性的，而且是自动广播的形式，几乎每秒一次。所发送的信息包括飞机航班号以及飞机全球唯一指定的24位地址码，位置信息（经纬度、高度）、速度、飞机状态等数据。（二） ADS-B技术在空管中的应用ADS-B的应用分为两个层面，即发送OUT和接收IN。其中OUT是基本功能，负责将报文从飞机发送方经过视距传播发送给地面站或其他飞机。IN则是飞机上安装的接收器接收来自其他飞机发送的报文或地面站设备发送的报文，为飞机机组成员提供运行支持。OUT飞机上安装的GPS设备接受到卫星的定位信号，GPS为系统提供精确时间基准，并在此基础上进行位置定位。机载S模式应答机接收GPS信息并进行处理后通过飞机上的上下天线发送ADS-B报文，地面站的接收天线接收到飞机的报文经过处理后向管制中心发送，并实时地现实在管制界面上，提供给管制员进行监视。ININ这个单元实际并不具备强制性，是一种选择性装备，装备了IN接收装置和显示器以及OUT发送装置的飞机，其机组成员（一般为飞行员）将会通过接收到的空中其他飞机的报文和地面中继转播的信息看到附近装备OUT飞机的具体位置，而接收的地面信息IN模块可以显示出地面雷达监视到的配备有应答机的飞机位置，这个可以提供附近并未配置有OUT装置的飞机位置信息。IN模块的关键就是实现空空监视，或者说飞机与飞机之间的监视，它与AIS在航海当中的应用非常相似，主要目的是保证飞机之间飞行的安全性，防止发生碰撞。其核心点包括AIRB、ITP、M&S、SURF。AIRB提供在飞行过程中机组可通过机载显示系统显示飞机所在空域内的航空器的相关信息，对地面设备的结构以及管制人员的工作内容没有影响。ITP允许更小的纵向间隔标准条件下进行高度层改变，其是为了无雷达海洋或偏远地区涉及的，能够使飞机更加频繁地改变飞行高度层。M&S是航路和终端区域当中利用新的技术和程序来增强归并和排序操作，降低管制员工作量，减少无线电频率的拥塞，增加通信容量。SURF则是帮组机组在机场地面时掌握地面滑行、跑道运行当中的相关信息，通过CDTI观察机场地面尤其是滑行道口，活动跑道这些位置的活动物体动态，避免发生冲突。（三） 数据链ADS-B的关键是数据链，主要有三种包括1090ES、VDLMode4和UAT。其中全球通用的数据链是1090ES，它是ICAO规定使用的国际通用数据链，我国在国际上的地位不断提升，在一带一路，持续开放的状况下，1090ES是首选，通信信道为单通道，频率1090MHz，能够实现随机接入，并固定ADS-B报文速率。UAT适合的是局部地区，并没有ICAO标准，通讯信道为单通道，通讯频率978MHz，这个是USCont，分时接入模式，固定报文速率。VDL方面也是ICAO的标准，多通讯信道，数据传输频率108~137MHz，分时接入模式，ADS-B报文速率可变。这是一种新系统，属于测试阶段的装备。其基于VHF通讯链路来实现航空上的通讯。基于ADS-B数据链，可以实现三种模式的应用包括RAD\NRA\APP。其中RAD实现雷达覆盖空域的ADS-B应用，NRA实现无雷达覆盖空域应用，APP可实现机场地面活动区交通监视。（四） ADS-B应用优势对于空中交通管制来说，ADS-B地面站的建设成本相比二次雷达的成本来说，只有九分之一，精度却能够提高到10m量级，数据更新速度1秒1次，维护成本低，使用寿命长，容量更大，可提供更多目标信息，可实现空-地监视、空空监视和地地监视。如果本地管制中心的系统崩溃，区域内的雷达监视失效，可以相对灵活地将该区域的飞机转移到其他管制中心来管制。对于航空公司而言，ADS-B最大的优势在于安全、效益和容量三个方面。ADS-B能够保持或者是优化航空工业的安全标准，提高安全性。同时因为ADS-B提高了ATC系统监视数据的精度，ATC能够了解飞机之间的实际位置间隔，管制员或者飞行员可以高效率地保持飞机之间的间距，防止发生碰撞，并且在尾随程序当中，能够帮助飞机机动到最佳的飞行位置。结束语：综上所述，ADS-B在空中交通管制当中具有非常显著的应用意义，当前我国在积极探索ADS-B技术的应用，当然已经开始出现比较成熟的应用模式，但全国范围内推广还需要进一步探索，就目前来说，ADS-B已经成为主要推广的技术，在部分地区的应用当中已经体现了ADS-B的技术优势，新疆地区走在全国前列，其所获得的经验值得全国推广。本文对ADS-B