通航飞机机载ADS-B设备的日常维护与典型故障分析

王首清

摘 要：我国是一个地域辽阔、地形复杂的国家，航线的跨越性较大。采用普通的雷达系统，当航线处在西部山区，雷达的探测效果就会大打折扣，对于航线以及空域的管控效率都会有所下降。而ADS-B技术的发展，为解决这一问题提供的更为有效的技术支持。而在日常使用过程中，ADS-B系统难免会出现各种各样的故障现象，导致系统无法正常工作，影响飞机正常飞行，带来安全隐患。为此，本文将依据日常维护经验对常见的典型故障进行分析。

关键词：ADS-B;故障分析;通航飞机;GDL90

中图分类号：V243 文献标识码：A

0 引言

随着我国民用航空业的不断发展，到2020年我国民航空中交通流量将达到2010年的3倍以上，年起降架次将超过1 500万。雷达等传统监视技术及其布局、数量将难以满足日益增长的航空运输需要。如今加快推广应用ADS-B是我国由民航大国向民航强国迈进，建设新一代航空运输系统的重要任务之一。而早在2005年7月，作为试点的中国民航飞行学院就引进了ADS-B技术，由此开启了ADS-B技术在我国航空领域的应用，在之后几年中建设了多个地面台建设，并在所有飞机中安装了使用该技术的机载设备。方便了塔台对于飞机的监控与管制，提高了空域的利用率。

1 ADS-B概述

ADS-B是广播式自动相关监视的英文缩写，它自动地从相关设备中获取参数，从而向其他飞机与地面站广播飞机的高度、位置、速度、识别信号等信息，从而使管制工作人员可以更加清楚直观的了解到飞机的信息，并对其进行监视。机载ADS-B应用功能可分为发送（OUT）和接收（IN）两类。

ADS-B OUT 是指航空器向外发送信息。机载发射机以一定周期（每秒2次）发送航空器的各种信息，包括：航空器识别码、位置、高度、速度、方向和爬升率等。OUT 是机载ADS-B 设备的基本功能，需要具备充分的监视数据提供能力、报文处理（编码和生成）能力、报文发送能力。只要相关机载电子设备正确安装且正常运行，ADS-B OUT系统一般无需飞行机组干预即可自动工作。

ADS-B IN是指航空器接收其他航空器发送的ADS-B OUT信息或地面服务设施发送的信息，为机组提供运行支持。ADS-B IN的一个典型应用是机组通过驾驶舱交通信息显示设备获知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。

2 ADS-B机载设备组成部分

目前飞行学院训练飞机机队所搭载的ADS-B系统通信的数据链有两种。一种是172 R型和PA44-180型等飞机上所加改装的ADS-B系统，这套系统的核心机载设备的是 GDL90通用收发机，GDL90通用收发机由美国Garmin公司生产，内置GPS接收机和数据链收发机。在ADS-B通用收发机的后面板上共有P1、P2、P3、P4、P5五个接口，用于输入输出数据和接入电源[1]。GDL90中的数据链收发机采用UAT数据，工作于单一宽带信道，设计频率为978 MHz，利用P4和P5接口与安装于飞机上部和下部的收发机天线相连，收发广播信息[1]。由飞机大气数据计算机大气数据计算机通过429數据总线，为GDL90提供气压高度数据，也可使用单独的高度编码器。GDL90可将接收到的数据通过GIA63处理后在飞机MFD上进行显示[2]。

另一种ADS-B系统通信的数据链是1 090 MHz的S模式应答机扩展电文数据链，它是将应答机（ATC）与ADS-B系统的收发机集成在同一个Garmin设备（GTX345）内，并且它们使用共同的天线来收发信号，电源开关也由应答机开关控制，无法单独控制。它所有数据信息均来自Garmin系统的各个部件。同时它也可将接收到的信息通过GIA63处理后显示在MFD或PFD上。

3 机载ADS-B典型故障

日常飞行训练过程中遇到ADS-B故障主要是978 MHz的ADSB系统的故障，具体的现象有下列几种：

第一是飞机在MFD地图页面显示黄色TRAFFIC FAIL警告信号，显示器上没有其他飞机显示，塔台和其他飞机也收不到该机的信号。

第二是飞机上无任何故障警告信息显示，同时在地图页面可以接收并显示他飞机信号，但是塔台和其他飞机接收不到该机的信息。

对于这两种情况最为常见，其首先可能的原因是由于GDL90收发机出现故障，或者是天线和同轴电缆没有接好。首先在GDL-90 收发机面板上有6个发光二极管，通过这些二极管的状态，可以了解系统的工作状态[3]，判断GDL90的故障情况（参考表1），同时也可以通过GDL90地面维护接口连接至电脑用软件使用相应的指令可对GDL90设备进行自检和对它的数据收发情况进行监控，来判断问题存在的原因（参考表2），例如，GDL90收发故障、GPS信号故障、GDL90数据存储模块故障等都可以被检测出来，通过更换相应的故障单元可排除该类问题。

其次，GDL90作为一个加装系统接入到G1000系统，它需要在GIA63二部上进行软件和构型的装载和配置。如果GDL90的软件和构型配置不正确或者GIA63二部出现故障也会导致ADS-B没有目标显示。

然而，有些时候上述故障现象会断断续续反复出现。多数情况是线路问题，由于某处线路磨损或是某些接头处松动，在飞行过程中由于振动原因使得接触不良或者短路，造成故障现象断断续续时有时无。这时我们应该认真检查系统的线路有无磨损，接头有无松动，天线有无积水、老化、腐蚀等现象。

第三是在某一些固定区域飞机ADS-B信号会丢失或某些特殊的天气条件下ADSB信号失效。如果是所有飞机在固定区域出现ADS-B信号消失的情况可以考虑是附近地面有干扰设备，曾遇到过这种情况，飞机在进近过程中ADS-B信号集体消失，后查明原因是附近的某单位的设备对其造成干扰，关闭干扰源后恢复正常。同时某些恶劣的天气也会对ADS-B系统造成一定的影响。若UAT天线的性能下降，会使得发射功率不够，发射信号弱等都会导致飞机信号丢失。

第四是塔台接收不到的飞机高度信息或高度误差过大甚至高度信息出现负值。出现误差的基本是单独加装的高度编码器的飞机，这种高度编码器的误差值可通过其自身调节螺钉进行调节。ADSB系统本身允许高度信息存在着一定的误差值，但对于超出可接受范围的误差值我们需要调节它的高度编码器。对于无法调节至范围内和出现负值的高度编码器则需更换。偶尔也会存在地面塔台接收设备故障造成信号不正确。

4 日常维护注意事项

虽然GDL90通用收发机不需要做定期检查维修工作，其内置电池寿命可以达到10年，日常维护工作负荷较小，但是在维护过程中我们需要注意以下几点：（1）由于GDL90加装在后行李舱，在取放行李和尾部行李舱进行其他维护工作时应小心谨慎，防止撞到GDL90机器及后部线路。（2）在更换天线后要做好GDL90收发天线和GPS天线的密封防水工作，天线密封不好，清洁工作不到位等，都会造成雨水油污等聚集在天线内部对其造成腐蚀，以及外部的物理损伤都会造成天线的性能下降。（3）GDL90作为后期加装设备，部分线路的走线方向、固定捆扎并非十分合理，线路防止磨损的措施要做好，避免造成短路、短路等情况。（4）在系统软件方面，我们更换G1000系统的部件以后特别是二部GIA63，或者重新装载G1000系统软件和构型后，都需要对GDL90 进行系统和构型进行正确的装载和配置。（5）GDL90 安装后座中有一个飞机专用APM模块来记录和存储GDL90的构形信息，因此如果更换GDL90后是不需要对它重新设置构形的，但是如果更换的了APM模块，则需要对GDL90重新编程构型。

5 结束语

ADS-B作为一个重要导航监控系统，有效的提高了空域资源的利用率增加了安全性。但在日常使用过程中难免会出现各种故障现象，通过借鉴和参考一些维护经验可以减少或避免某些故障的发生，以及可以快速的诊断出故障原因，节约排故时间，提高飞机的利用率。

参考文献：

[1]向淑兰，周跃飞，刘伟.ADS-B系统中GDL90通用收发机故障分析与排除[J].航空维修与工程，2009（3）：58-59.

[2]肖青.一种基于GDL90的ADS-B機载设备的研究[J].甘肃科技纵横，2014（12）：31-32+42.

[3]何晓薇，张光明，任娜.基于UAT数据链的ADS-B机载设备的安装及维护研究[J].航空维修与工程，2009（5）：55-57.