ADSB技术在民航空管的应用前景分析

林滨

一、ADSB技术概述

（一）ADS-B 含义

A-自动：不需要人工操作和地面的询问。

D-相关：信息全部基于机载设备。

S-监视：提供位置和其它用于监视的数据。

B-广播：数据不是针对某个特定的用户（在ADS-C中是这样），而是周性的广播给任何一个有合适装备的用户。

从ADSB定义上说，可分为发送（ADSB OUT）和接收（ADSB IN）

两个子系统， ADSBIN指的是机载端接收其他飞机和地面站的ADS-B信号，解析处理形成目标飞行航迹，提供给CDTI（座舱显示器）或综合监视系统，为飞行员提供自身飞机周边的交通信息，实现空空监视的目的。ADSB OUT指的是航空器通过数据链广播模式，在特定的间隔时间内向机外空域进行广播，地面的ADSB数据站接收航空器通过数据链广播的格式为DF17和DF18等ADSB消息，转换为标准格式的CAT021目标报告输出，然后送到ATC系统将其进行单路输出显示或与雷达信号融合显示，提供给管制员进行空中交通管制。

（二）ADSB技术应用

广播式自动相关监视（ADS-B）是一种监视技术，即航空器通过广播模式的数据链，自动提供由机载导航设备和定位系统生成的数据，包括航空器识别、四维定位以及其他相关的附加数据。

地面和其他航空器可以接收此数据，并用于各种用途，如在无雷达覆盖地区提供ATC监视，机场场面监视以及未来空-空监视等应用服务。

（三）ADSB的关键技术

HPL是由GPS接收机通过特殊的算法——接收机自主完好性检测（ RAIM）计算得出的。机载接收机RAIM算法的基本思想是：使用4颗为一组的多组卫星作为接收机的“可见”卫星，从而解算出多个航空器位置结果，并比较这些位置结果的一致性，只要结果存在不一致就表明位置数据的完好性可能是不充分的。

因此，RAIM算法需要机载设备能“看见”多于四颗卫星，达到这样的条件和GPS卫星的轨道有关系。使用相关软件可以在任何地方、任何时间计算出RAIM的有效性。因此，RAIM的失效可以提前知道，并且有必要的措施来处理RAIM失效。

（四）ADSB常用的3种通信数据链格式

1）Mode S 1090ES（S模式扩展断续震荡数据链）

1090es是国际民航组织推荐使用的数据链，也是目前广泛用于民航空管的数据链方式，它的工作频率为1090MHz，其设计标准为RTCA/DO260B、RTCA/DO181D、ED73A、ED86、ED-129/129A/129B，其TSO要求为TSO-C166b。

2）VDL MODE 4（甚高频模式4数据链）

VDL MODE 4是瑞典最早提出的基于S-TDMA数据链协议，唯一支持空空、空地一体化数据通信服务的系统，它的工作频率为VHF频段，设计标准为ED-108A，无TSO要求。

3）UAT（通用访问收发机数据链）

UAT是美国FAA机构提出的适用于美国国内通用航空的专门ADS-B监视的数据链格式，其工作频率为978MHz，设计标准：RTCA/DO282B，TSO要求为TSO-C154c。

二 ADSB远端地面站的组成和功能

ADS-B地面站通过全向或定向ADSB天线，接收航空器通过数据链广播的格式为DF17和DF18ADSB消息，通过信号解调，采样CRC编译码，解码航迹处理，航迹维护报文触发（实时/周期）等一系列过程，转换为标准的CAT021目標报告输出，经过路由传输、分发、信号转换传输至ATC系统，目标报告与ADS-C（FANS1/A）、雷达数据融合，在显示系统中以位置符号的形式跟踪监视飞行。

三 ADSB技术与传统雷达相比的优势

目前中国民航正在大力推广ADSB技术的应用，目前全国大部分的空管分局站均已计划部署ADSB远端台站和ADSB数据站，为解决二次雷达盲区补盲提供了有力的技术支持。ADSB技术与传统雷达相比的优势主要在以下几个方面：

1ADSB定位更为精确，信息更新率快。SSR使用的是传统的询问应答方式，机载设备为应答机，只能提供目标航空器的二次代码，高度等有线信息，一般是4秒一个询问周期，而ADSB采用GPS定位方式，机载设备为GPS以及数据链设备，现在可以实现0.5秒接收一次航空器位置信息，目前GNSS定位精度已经达到了10米量级，因此ADSB的定位分辨率也是10米量级。而传统SSR雷达由于固有的角分辨率限制，导致无法分辨距离太近的两个机组，监视精度相对较低。

2ADSB地面设备的投资成本和维护成本较低，一套符合民航管制工作需求的二次雷达地面站建设大概需要1000万人民币左右，而实现同区域覆盖所需的ADSB地面站的建设投资只有二次雷达的三分之一到二分之一，并且维护成本也比较低使用寿命较长。特别在雷区建设的雷达站，雷雨季节SSR雷达天线部分容易遭受雷击，更换雷达备件和维修成本非常高，ADSB的远端地面站防雷效果相对令人满意。而且地面站的建设简便灵活，不受地形条件的限制。

3ADSB地面站的建设简便灵活，不受地形条件的限制，各地面站可以根据需要进行相对独立的建设，，因此在二次雷达的盲区它可以作为重要的补盲手段。预计如果未来在全国空中交通管制普遍推广ADSB的技术应用，由于其定位精度高的优势，对缩小飞机飞行间隔标准，优化航路设置，提高繁忙空域的使用率有着深远的意义。

当然ADSB本身也是存在局限性的，由于其定位主要依赖GNSS（全球导航卫星系统）进行目标定位，一旦GNSS系统失效，将导致其无法对目标位置进行验证功能。而且目前ADSB地面站一般是被动接收信息，如果航空器给出错误的位置信息，或者有来自不明设备通过数据链发送的标准ADSB的CAT021数据格式，地面站系统是无法识别真伪信息的。

总结与展望

根据中国民航的十三五规划，我国民航将在未来五年发展积极推进ADSB系统的建设，根据统一部署，我国的ADSB建设实施遵照的是“西部先试先行，由西向东稳步推进”的原则，在今年年底我国各空管分局站的空管自动化系统都必须具ADSB的航迹处理能力，ADSB技术已经无可争辩地成为未来航空监视技术发展趋势，空管部门正在面临如何从二次雷达到ADSB过渡，以及制定ADSB管制新标准的重要课题。