广播式自动相关监视

广播式自动相关监视2023/4/71第1页，共40页，2023年，2月20日，星期四大纲引言自动相关监视

ADS-B

ADS-B组成

ADS-B数据链技术2第2页，共40页，2023年，2月20日，星期四引言空中交通管制与自由飞行ATM（中心控制）自由飞行ADS-B技术的出现，为自由飞行提供了可能。3第3页，共40页，2023年，2月20日，星期四自动相关监视自动相关监视ADSA－自动(Automatic)：不需要人工的操作，不需要地面的询问。D－相关(Dependent)：信息全部基于机载数据。S－监视(Surveillance)：提供位置和其它用于监视的数据。4第4页，共40页，2023年，2月20日，星期四自动相关监视自动相关监视ADS分类：ADS-A/C、ADS-B。A/C：寻址式/契约式，通过点对点寻址至签署了数据接收合同的地面站，是端对端通信。B：广播式，以广播方式向全空域发送自身的位置报告。5第5页，共40页，2023年，2月20日，星期四自动相关监视ADS-A/C：6第6页，共40页，2023年，2月20日，星期四自动相关监视ADS-A/C：飞机与空管单位之间点对点通信连接通信方式：甚高频数据链（VHF）、高频数据链（HF）、移动卫星通信等飞机向下报告的内容有：飞机识别号、经度、纬度、高度、航路点、航向、速度等CPDLC(Controller–pilotdatalinkcommunications)-管制员飞行员数据链通信与二次雷达不同，不需要询问。7第7页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B8第8页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-BADS-B系统由多地面站和机载站构成，以网状、多点对多点方式完成数据双向通信。机载ADS-B通信设备广播式发出来自机载信息处理单元收集到的导航信息，接收其他飞机和地面的广播信息后经过处理送给机舱综合信息显示器。机舱综合信息显示器根据收集的其他飞机和地面的ADS-B信息、机载雷达信息、导航信息后给飞行员提供飞机周围的态势信息和其他附加信息(如：冲突告警信息，避碰策略，气象信息)。ADS-B系统是一个集通信与监视于一体的信息系统，由信息源、信息传输通道和信息处理与显示三部分组成。ADS-B的主要信息是飞机的4维位置信息(经度、纬度、高度和时间)和其它可能附加信息(冲突告警信息，飞行员输入信息，航迹角，航线拐点等信息)以及飞机的识别信息和类别信息。9第9页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B优点地空监视可覆盖无雷达区域(改进的分离间隔)增强的专用VFR运行空空监视•改进的飞行间隔•看得见的避让•增强的航路空空操作场面监视改进的飞行员态势感知增强的场面交通控制管理降低潜在的机场入侵、地面相撞10第10页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-BADS-B提高空管运行的安全性、效率和容量11第11页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-BADS-B提供全阶段的监视12第12页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-BADS-B与雷达的比较13第13页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-BADS-B与雷达的比较2023/4/714第14页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B组成基于ADS-B的监视构架15第15页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B组成ADS-B系统组成地面站机载设备数据处理中心数据传输网络以网状、多点对多点方式完成视距范围的数据双向通信。16第16页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B组成ADS-B的扩展功能广播式交通信息服务（TIS-B）将没有安装ADS-B设备的飞机的位置等相关信息通过广播式地空数据链向空中广播

数据转换和融合广播式飞行情报信息服务（FIS-B）气象信息飞行情报信息17第17页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B组成ADS-B地面站包括地面接收机、天线、数据服务器、显示单元、附属网络和通信设备18第18页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B组成ADS-B机载设备包括GPS接收处理单元、ADS-B收发信机、监视信息处理系统、CDTI等19第19页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B信息及信息源飞机识别码飞机4维位置信息航行意图飞行速度气象信息交通信息全球卫星导航系统(GNSS)惯性导航系统(INS)惯性参考系统(IRS)飞行管理器其它机载传感器20第20页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B信息传输ADS-B的信息传输以ADS-B报文形式，通过空-空、空-地数据链广播式传播。数据链技术包括：ModeS1090MHzES（ExtendedSquitter）通用访问信机UAT（UniversalAccessTransceiver）VDL-4（VHFDataLink）1090ES：全球通用；UAT和VDL-4：局部地区21第21页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B组成ADS-B信息处理与显示信息处理：飞机位置信息的估计、跟踪、报告以及其他辅助信息的获取预处理。信息显示：在地面站以伪雷达的画面提供给管制员，在飞机上由CDTI等提供给飞行员。22第22页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B组成ADS-BIN/OUT

ADS-BOUT

航电设备广播式发送ADS-B信息如：飞机标识号,位置,趋势,等等所有ADS-B应用的先决条件如：类似雷达监视

ADS-BIN航电设备接收其他飞机发送的ADS-BOUT信息满足空对空应用的要求如：增强情景意识，保障空中间隔,等等23第23页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B组成ADS-BOUT机载发射机以一定的周期发送航空器的各种信息，包括：航空器识别信息、位置、高度、速度、方向和爬升率等。地面通过接收机载设备发送的ADS-BOUT消息，监视空中交通状况。24第24页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B组成ADS-BOUT应用ADS-BNRA:用于无雷达覆盖区域盲区填补ADS-BRAD:用于雷达覆盖空域作为雷达的补充或潜在替代手段ADS-BAPP:ADS-B用于机场地面活动区交通监视先进地面移动引导和控制系统的信息源小型机场也能具有基本机场监视，并为跑道入侵报警提供支持25第25页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B组成ADS-BIN航空器通过ADS-BIN接收其他航空器发送的ADS-BOUT信息或者地面服务设备发送的信息，为机组运行提供支持。ADS-BIN可以使机组在驾驶舱交通信息显示设备（CDTI）上“看到其他”航空器的运行状况，从而提高机组的空中交通情景意识。26第26页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B数据链技术ADS-B数据链要求：信道容量大、传输速率快和具有广播模式ADS-B数据链分为：1090ES、UAT和VDL-4美国和中国：商用航空采用1090ES

通用航空采用UAT欧洲：采用VDL-427第27页，共40页，2023年，2月20日，星期四1090ESADS-B数据链技术频率：1090MHz编码方式：PPM发射信息：报头+数据块接入方式：随机报头模式：4脉冲序列，长度8µs一次传输一个类型的消息数据传输率：1Mb/s28第28页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B数据链技术1090ES信息结构标准的ADS-B报告内容状态报告、模式报告和速度报告

一个信息包含：112bit数据29第29页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B数据链技术1090ES信元格式30第30页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B数据链技术1090ESADS-B信息DF17：S模式应答机ADS-B消息包含：下行数据链字段、能力字段、地址字段、消息字段、校验字段。31第31页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B数据链技术CA：一个3比特信息位，用来报告基于S模式应答机的ADS-B发射装置的能力和应答机状况通知。AA：一个24比特信息位，包含发射装置的地址和地址的类型。1090ESADS-B信息32第32页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B数据链技术1090ESADS-B信息ME：一个56比特信息位，ADS-B信息的主要部分内容，包括：空中位置信息，机场场面位置信息，航空器识别码(ID)和信息类型，机载速度信息，测试信息等。PI：一个24比特信息位，包含均等覆盖的代码标签(CL)和询问代码(IC)，组成联合奇偶校验和地址域。33第33页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B数据链技术UAT频率：978MHz编码方式：CP-FSK发射信息：时隙，以帧为单位传输接入方式：固定时隙（地面），随机接入（移动）数据传输率：1Mb/s专为通用航空设计34第34页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B数据链技术UAT信息结构35第35页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B数据链技术一个UAT帧持续时间1秒前32个时隙188ms供地面站广播TIS-B及FIS-B消息。后812ms分配给ADS-B报告，每秒一次，每个ADS-B报告为16或32字节，其中地面广播部分为时分复用并采用时间同步以减小信息重叠，ADS-B部分采用随机接入的方式。UAT信息结构36第36页，共40页，2023年，2月20日，星期四ADS-B数据链技术比特同步：一个36位同步序列。信息数据块：支持基本UATADS-B信息有144位，长UATADS-B信息有272位。前向纠错：产生于基于有规则的RS256-ary代码。发送时从左到右依次发送。UATADS-B信息37第37页，共40页，2023年，2月20日，星期四数据段元素种类（Type）占用字节数（Bytes）信息头(HDR)4状态矢量(SV)13模式状态(MS)12AUX.状态矢量(AuxMS)5目标状态(TS)4轨道改变+0(TC+0)12轨道改变+1(TC+1)12每一帧的ADS-B数据信息都是由这几个种类的数据组成的，区别在于每一帧包含的种类不同，有的没有SV，有的则没有MS。ADS-B数据链技术