ADS—B原理解析及其在空中交通管制中的应用研究

王绍翰

摘 要：随着ADS-B技术水平的不断提升和其应用范围的持续增加，ADS-B在我国和国外的空中交通管制中的都得到了越来越广泛的运用。文章从ADS-B原理解析入手，对ADS-B在空中交通管制中的应用进行了分析。

关键词：ADS-B原理；空中交通管制；应用

ADS-B是广播式自动相关监视的英文缩写，这是一种基于GNSS全球导航卫星系统和数据链通信的航空器运行监视技术。现今在世界各国，ADS-B技术已越来越多的应用于空中交通管制中。这一技术的应用能够有效弥补传统地基雷达系统的不足，尤其适合在山区、荒漠、边远机场等不宜建设雷达的区域为航空器提供更加优秀的ATS（Air Traffic Service）监视服务，这意味着ADS-B技术在空中交通管制中的运用可以使得传统的空中交通监视技术发生重大的改良与变革。因此，在这种前提下对ADS-B原理进行解析并且探讨其在空中交通管制中的运用具有极为重要的理论意义和现实意义。

1 ADS-B原理解析

ADS-B是广播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast）的英文缩写。在ADS-B的应用和发展过程中，这一技术最早的应用目的主要是更好地监视“空对空”飞行的情况，即在空中飞行的航空器只需要通过对这一技术的应用就可以进行更为安全、高效的飞行，并且这一技术的应用并不需要借助相应的地面辅助设备。装备了ADS-B设备的航空器可以通过机载设备来对其自身的位置、高度、速度等信息进行更为精确的分析与播报。除此之外，ADS-B系统由地面站和相应的机载设备组成，能够在此基础上更好地实现数据的双向通信，从而使得航空器驾驶员与空中交通管制员都能够对相应的空中交通动态有着更加全面、更加清晰的了解。

2 ADS-B在空中交通管制中的应用

ADS-B在空中交通管制中的应用具有很强的优越性并且其应用范围较广。以下从应用优越性、国外应用情况、国内应用情况等方面出发，对ADS-B在空中交通管制中的应用进行了分析。

2.1 应用优越性

较强的应用优越性是ADS-B在空中交通管制中得以有效应用的基础和前提。通常来说，在海洋地区和大陆腹地或者是其他边远地区，航空器飞行很难得到雷达基站的支持。这主要是由于在这些地区进行雷达基站的的建筑成本过高，并且设备维护难度大，维护成本过高，甚至在有些区域根本无法进行雷达基站的建设。因此在这些雷达无法有效覆盖的的地区实施雷达管制是无法执行的。除此之外，即使是在有雷达覆盖的区域，由于雷达设备本身成本较为昂贵，因此空中交通管制设备成本也会较高。相较之下，ADS-B技术的有效应用可以在不增加相应雷达设备的前提下以较低的成本和代价来实现整体空中交通监视系统能力的有效提高和空中交通管理效率的有效提升，从而更好地提高空中交通监视系统的精确性，进一步缩小空中交通管制间隔，实现空域的扩容增效。另外，ADS-B在空中交通管制中的应用可以使得监视设备更加高效的对繁忙区域航空器进行低成本的监视。与此同时，在终端场面应用ADS-B这种新监视手段，空中交通管制员可以实现从地面停机位到空中飞行全部阶段安全、高效、精准的空中交通管制，并且提供这样的ATS监视服务并不依赖于雷达或场面监视雷达系统，从而促进空中交通管理整体效率的有效提升。

2.2 国外应用情况

近年來，随着各国航空事业不断高速发展，ADS-B技术在世界上的许多国家和地区都得到了足够的重视和支持。许多国家和地区结合自身航空实际发展情况，在空中交通管制中对ADS-B技术进行了积极的推广应用，并制定了不同的ADS-B发展实施战略。以美国为例，美国在全境范围内都拥有较好的雷达覆盖，结合境内航线密集、飞行量大等特点，美国运输航空和通用航空采用1090 ES和通用访问收发信机（UAT）两种不同的ADS-B数据链技术。2000 年，美国联邦航空局（FAA）首先在通用航空飞行量大的阿拉斯加地区实施CAPSTONE计划，开展UAT试验和评估。2001年1月，西阿拉斯加无雷达覆盖地区提供“类雷达”服务。截至2003年，阿拉斯加的飞行事故率降低86%，死亡事故率降低90%。阿拉斯加地区 ADS-B技术取得良好效果后，美国政府制定境内全航路和终端区ADS-B覆盖计划。该计划自2005年至2016年，分三阶段实现，在2013年实现全美覆盖。在澳洲，澳大利亚东部有较好的雷达覆盖，西部大部分是荒漠地区，无法实现雷达覆盖。为弥补西部监视手段的不足，澳大利亚积极推进ADS-B技术的实施。澳大利亚境内实施的ADS-B项目包括：高空空域项目（UAP）一期、UAP二期，有力地推动了ADS-B在澳大利亚实施的脚步。2009年12月澳大利亚实现了全国范围内的5海里间隔管制，并在2012年前强制实施ADS-B 监视，在航路上ADS-B完全取代二次雷达监视。欧洲拥有较好的雷达覆盖，其ADS-B技术的应用政策是以该国的实际空中交通管制需求为基础，发展雷达、ADS-B、广域多点定位系统（WAM）以及这些技术结合的综合监视系统。欧洲成立了“CRISTAL”机构，保证ADS-B在欧洲大陆的试验和验证工整体推进，逐步实现ADS-B在欧洲的覆盖，目前参与的国家已达到13个。欧洲CASCADE项目的开展，已初步形成了ADS-B地面站网络。自2010年1月起该项目包含WAM的实施内容。法国、英国、德国都正在积极地进行ADS-B、WAM系统的建设。欧洲于2008年制定了未来15年ATM的监视策略，有效提升了欧洲空中交通管理发展速度。

2.3 国内应用情况

近年来，中国民航积极开展ADS-B的建设和实验工作，目前已经完成8个1090ES数据链ADS-B地面站的建设工作。自2011年5月18日起，成都-拉萨航线开始实施ADS-B实验运行；自2011年6月16日起，中南地区三亚情报区L642和M771航路实施ADS-B实验运行。这些项目的实施为中国民航推广和应用ADS-B技术提供了宝贵经验及第一手资料，奠定了坚实的应用基础。中国民航结合自身监视现状和未来航空业发展需求，为我国运输航空制定了ADS-B运行规划。中国民航ADS-B实施规划遵循“西部先试先行、由西向东稳步推进”的原则，分近期（2011-2020）、中期（2021-2025）和远期（2026以远）三个阶段。近期实现ADS-B技术的重点应用，中期实现ADS-B技术的全面应用，远期实现ADS-B技术与通信导航监视/空中交通管理（CNS/ATM）系统的有效整合，成为我国发展“新一代航空运输系统”的基石之一。

3 结束语

随着ADS-B应用水平的持续提升和各国空中交通管理水平的不断进步，ADS-B在各国空中交通管制中的运用取得了良好的实践效果。因此，空中交通管制员在ADS-B的应用过程中应当对其应用原理有着清晰的了解，并在此基础上通过运行实践促进ADS-B应用水平的持续提升。

参考文献

[1]尹刚，秦晴.ADS-B在空中交通管制中的应用[J].数字技术与应用，2013，3（7）：22-24.

[2]杜万营.ADS-B为天津地区低空空域开放提供技术支持[J].中国民用航空，2013，1（3）：58-60.