低空空域监管中雷达、通信、导航技术的应用探讨

庞莉+赵勇恒

【摘要】 最近几年，我国的空中交通运输得到了迅速发展，从安全方面考虑，低空空域的监管受到了越来越多的重视。本文主要针对雷达、通信和导航技术在低空空域监管中的应用进行了简要探讨，希望能够为监管水平的提高做出一定贡献。

【关键词】 低空空域 监管 雷达 通信 导航技术 应用

前言：

就目前而言，在低空空域监管中，比较常见的监管方式有三种，一是人工监管，二是自动监管，三是雷达监管。人工监管主要是利用专业的通讯设备，通过对航空器相对位置的分析，由管制员对航空器的飞行情况及空中交通状况进行引导，对于人员的专业素质要求较高。因此，这里主要针对自动监管和雷达监管中各种技术的应用进行讨论。

一、雷达监控

雷达监控的基本原理，是利用雷达探测，实现对于低空空域的有效监管，具体来讲，可以分为一次雷达监视和二次雷达监视。一次雷达主要是通过降低天线副瓣和波瓣，抑制地面杂波以及强化低速目标检波概率等措施，强化雷达系统对于低空航空器的探测和监管能力，不仅系统架设方便，而且具备较强的独立工作能力。不过，一次雷达监视主要是利用无线电脉冲反射信号进行探测和显示，因此在显示器上只能看到一个亮点，相比较二次雷达，这种监视方式缺乏目标识别码和高度信息，而且很容易受到杂波、气象等因素的干扰；二是雷达主要是利用地面雷达与飞机上设置的机载雷达相互配合，实现对于低空航空器的监视。设置在地面的雷达会按照一定的周期，发射相应的询问信号，当航空器接收到该信号后，机载雷达会自动回复应答信号，信号中包括了航空器识别码、高度代码以及一些特殊的编码信息。二次雷达不容易受到外界因素的影响，可以实现对于航空器的精准监视，从而在保证飞行安全的同时，提高了低空空域的利用率。不过，如果目标过于密集，可能会出现应答重叠问题，而且系统建设周期长，监视成本较高[1]。

二、自动监控

自动监控可以通过数据链通信以及导航系统来实现，其基本原理，是利用航空器上的机载导航系统，自动判断位置信息，将其与航空器识别代码以及一些关键信息一起发送到地面接收系统，在显示设备中显示伪雷达画面，方便空管人员的监管。

2.1 GNSS导航系统

GNSS系统能够获取目标的坐标参数，持续提供高精度的导航信号，可以提供更加精准的导航服务。基于FPS以及 GLONASS导航卫星星座的第一代GNSS系统本身在导航精度、信息完整性及可用性等方面略有不足，而相关技术人员结合星基增强系统（SBAS）和地基增强系统（GBAS），对导航性能进行了改善，同时结合PRN黄金编码，减少了下行链路的干扰，进一步强化了系统的性能。

2.2 ADS-B数据链模式

ADS-B指广播式自动相关监视，属于自动监控的一种，融合了自动相关监视、防撞系统以及场面监视三者的优势，是未来最为重要的航空监视技术之一。在该技术中，数据的传输和接收都必须立足地空数据链通信技术，其数据链模式有三种：一是UAT模式，支持包括ATM/CNS 等在内的各种通信标准，同时也支持ADS-B的广播通讯以及ATN功能，对于硬件设备没有很高的要求，因此成本投入少，在机场以及各种空域中都有着广泛的应用[2]；二是1090ES 模式，以PPM进行信息编码，航空器的应答编码为1090MHz，数据传输带宽约为1Mbps，对于一些大型客机，只需要针对原本的机载S模式应答系统进行适当的升级改造，就能够转变为1090ES 数据链模式的ADS-B系统，因此这种数据链模式在商业航班中有着良好的应用潜力；三是VDL-4模式，该模式在最初的设计开发中主要是针对ADS-B系统，采用自组织式时分复用多路的方式来实现监视功能，为了强化其实用性，在一定程度上考虑了TIS-B以及FIS-B系统，其也是唯一在开发设计环节就将这两种系统考虑在内的通讯模式。在VDL-4模式中，ADS-B系统包括了地面部分和机载部分，所发送的信息电文分别为寻址类和广播类。

在上述三种数据链模式中，UAT模式专门针对ADS-B系统，无论是地面还是机载系统，采用的都是978MHz，可以实现数据的双向传输；1090ES模式是基于SSR的S模式扩展电文功能，也是唯一全球通用的ADS-B数据链；VDL-4模式目前仅在欧洲地区试用，尚没有得到普及[3]。

三、结语

综上所述，在低空空域监管中，雷达技术的应用主要集中在雷达监控，而导航技术和通信技术的应用则体现在自动监控中，通过三种现代化技术的相互补充，能够保证良好的监管效果，促进低空空域监管水平的提高。

参 考 文 献

[1]黄娟.空管新技术在低空空域管理中的应用[J].军民两用技术与产品，2015，（16）：11.

[2]刘纪红，王倩倩，杨丽.“北斗”卫星导航系统在低空空域监管系统中的应用[J].电讯技术，2012，52（1）：18-22.

[3]王惠倩.雷达、通信、导航技术在低空空域监管中的应用[J].现代导航，2014，（4）：270-271.