UAT和1090ES两种数据链模式的ADS-B综合监视系统

周亚洲

摘要： 目前，我国ADS-B系统的现状是UAT和1090ES两种模式共存，而多模式ADS-B综合监视系统能够在降低费用的前提下较好的实现两种数据链模式的ADS-B共存和兼容。本文通过梳理UAT和1090ES两种数据链模式的ADS-B特点，结合ADS-B综合监视系统实际设备，研究分析其地面站的组成和工作的信号流程，总结多模式ADS-B综合监视系统的技术特点。

关键词： ADS-B ;数据链;地面站;融合

中图分类号： V355.1    文献标识码： A    文章编号： 1672-9129（2018）09-0072-02

Abstract：  at present， the current situation of ads-b system in China is that the two modes of UAT and 1090ES coexist， while the multi-mode ads-b comprehensive monitoring system can achieve better co-existence and compatibility of the two data chain modes under the premise of reducing costs. In this paper， ads-b features of both UAT and 1090ES data chain modes are analyzed by combing the actual equipment of the ads-b comprehensive monitoring system， and the composition and working signal flow of the ground station are studied and analyzed， and the technical features of the multi-mode ads-b comprehensive monitoring system are summarized.

Keywords： ads-b;Data link;Earth station. The fusion

1 概述

ADS-B（Automatic Dependent Surveillance-Broadcasting）即广播式自动相关监视，是一种新型的利用地空、空空数据链通信，基于星基导航和全球导航卫星系统（GNSS）提供精确定位信息的航行器运行监视技术。目前，国际民航组织（ICAO）已将ADS-B定为监视技术未来发展的重要方向，包括我国在内的国际民航界都在积极推进该技术的应用。

2 ADS-B的基本原理

2.1 ADS-B系统的功能。广播式自动相关监视，是航空器或者在飞行区运行的机动车定期自动发送其动态向量和其他信息的一种功能。根据其信息相对于航空器的传递方向，可分为发送（OUT）和接收（IN）两种应用功能。OUT功能是指航空器机载发射机定期发送其根据球导航卫星系统（GNSS）、 惯性导航系统（INS） 、 惯性基准系统（IRS）、飞行管理器及其它机载传感器获得的该航空器飞行参数。IN功能是指航空器接收地面服务设备或其他航空器OUT的信息，使机组在交通信息显示设备（CDTI）上看到周边其他航空器的运行状态，为机组提供运行支持，提高了机组的空中交通情景意识。

2.2 ADS-B数据链系统。ADS-B的发送和接收功能都是基于数据链通信技术，而选择的数据链应具备速度快、信道容量大且具有广播模式等功能特点。目前有三种数据链可供选择使用：通用访问收发信机模式（UAT）、S 模式基于二次雷达收发机的扩展报文模式（1090ES）以及模式4甚高频数据链（VDL-4）。

3 UAT和1090ES两种模式现状

由于目前1090ES在SSR、TCAS等领域的广泛应用，技术比较成熟，而航空器可以利用现有的S模式应答机进行改装升级后，使其具备ADS-B功能，所以在运输航空中得到极大发展。但是因为1090ES要支持二次雷达（SSR）、多点定位系统（MDL）、防相撞系统（TCAS）等业务，所以该链路较为拥挤。而UAT主要用于低空空域管理和通用航空监视。通航飞行是全球航空活动中的重要组成部分，以中国民用航空飞行学院为例，该学院每年有近30万小时的飞行训练任务，要完成那么大的训练量非常需要实时动态的信息服务，但其拥有的约300架各类教练机安装的基本都是A/C模式的应答机，如果使用1090ES模式ADS-B系统，需要投入极大的人力和财力进行改装，显然不太现实。这样，由于UAT模式的ADS-B系统机载设备简单，费用较为低廉，所以通用航空领域的飞机大都选择了UAT模式。

4 多模式ADS-B综合监视系统的构建

由于目前空中交通情报服务广播（TIS-B）和飞行信息服务广播（FIS-B）的应用尚在研发中，所以暂不考虑ADS-B IN的相关功能。ADS-B综合监视系统主要由机载设备和地面站两部分组成，本文主要介绍地面站的建设。

L波段射频天线：这是一根能够接收航空器发送UAT和1090ES数据链格式数据的天线，通过馈线将数据传送到功分器。

GPS卫星接收天线：用于保障时间一致性和位置校准，在显示终端上基站所显示的位置就是GPS天线的坐标。该天线的坐标可以在GPS定位出现偏差时为系统提供位置基准。

浪涌保护器等避雷组件：防止ADS-B系统地面基站部分遭遇雷击或过大电流对系统重要部件的损坏。

功分器：将天线接收的信号能量分成两路分别传送到UAT和1090ES的GBT上。

地面收发信机： GBT是地面站的核心组成，通过其内置的处理器将接收到的数据链路报文进行处理，将报文转换成能够在计算机网络上传输的UDP协议数据包，然后通过标准的RJ45网络接口传输到计算机网络上。由于UAT和1090ES两种数据链的不兼容，所以通过UAT 数据链基站处理安装有UAT 系统飞机发送的报文，通过1090ES 数据链基站处理安装有1090ES 系统飞机发送的报文。

中心服务器：中心服务器上装有ADS-B服务器软件，但在这上边并不存放ADS-B动态数据，仅仅起到用户认证和数据转发的作用，所以无需对服务器做过多维护工作，降低了维护难度。

网络交换机：网络交换机A在GBT和中心服务器之间，两台GBT分别通过网络交换机将处理后的网络数据传输到中心服务器上。网络交换机B将中心服务器转发的数据直接传送到各显示终端，或通过光纤收发器及无线网桥将数据传送到远处显示终端。通过网络交换机B也可以与其他地区的服务器连接，实现数据共享，扩大监视范围。

顯示终端计算机：ADS-B综合系统显示终端不需要特殊的设备，只要在普通的PC机上安装ADS-B客户端软件即可使用。显示终端上的客户端软件负责对来自数据交换机B的数据进行解析，并将这些信息汇总融合转换为地图上的图标显现出来，让用户更加直观的看到飞机的动态，而且会自动记录保存飞行数据到本机硬盘上，方便日后调取查看数据。

综上所述，多模式ADS-B综合监视系统所需设备与普通的计算机网络区别不大，除了GBT和天线是ADS-B系统专用的设备外，其他设备在市面上都很容易购得，所以这也是ADS-B系统建设成本较低的原因。由于GBT的设计又是免维护的，而该系统中服务器的维护难度不高，显示终端的维护与普通PC机和软件的维护并无太大差异，只需拥有普通的计算机知识和操作技能就能够胜任对ADS-B 系统地面站的日常维护。