关于ADS-B监视技术在通用航空服务中应用的研究——以河南省某通用机场为例

文 / 张帅

一、ADS-B 系统简介

ADS-B系统是一个由许多地面站和发射站组成的自动广播监控系统。双向数据通信是通过双向通信模式进行的，特别是通过空中监控。目前，ADS-B是一项新的技术，也是传统技术的开创性突破。传统的客机有自己的固定路线，有机场地面站信息部门，并配备了灯塔和辅助着陆灯设施。随着经济的增长，私人飞机、紧急飞机和农机的数量继续增加，低空导航伞迫在眉睫，新技术ADS-B的出现解决了这个问题。ADS-B通过GPS和飞机上的其他系统获取关于飞机位置的信息，然后通过飞机上的通信设备发送关于飞机位置的信息。地面人员可以利用通信设备接收飞机发送的信息，对飞机进行监控。在ADS-B中，A表示没有飞行员或地面人员执行任何操作来发送自动消息。D意味着来自飞机设备的信息，S意味着监控功能，B意味着通过无线电发送的信息，每个人都能收到。ADS-B数据主要包括经纬度、气压高度、GPS高度、速度、航向和飞机代码。ADS-B设备包括GPS接收机。GPS是ADS-B系统的主要数据源。静压管或大气计算机可以向ADS-B提供气压高度信息，FMS可以向ADS-B提供航班号信息，地面包括ADS-B接收器：它接收飞机发送的信息并传输给显示系统。显示系统：以图形方式显示飞机的位置信息。

二、ADS-B 监视技术应用现状

（一）应用现状

美国联邦航空局已经批准了所有与自动广播有关的监控系统的部署。这个基于GPS技术的系统会自动向空中交通管制员报告飞机的位置。ADS-B系统的应用意味着空中交通管制可以更准确地了解飞机的位置。以前，ADS - B系统在阿拉斯加、墨西哥湾、路易斯维尔和费城都进行了成功的测试。4个地区的空域非常繁忙，代表着复杂的美国领空问题，为系统测试提供了良好的环境。这确保了ADS-B系统在最坏的情况下得到测试，使航空局能够在进一步部署之前发现和解决系统问题。

而在我国，在此之前雷达是民用航空使用的最先进的监控方法，ADS-B技术几乎是它的8倍。ADS-B技术在国内已经被广泛使用，由于它良好的适应气候变化和取代传统的跟踪设备，它提高了低飞行设备的生存能力，并保护了公共财产安全。通过使用ADS-B技术，地面有“眼睛”来监控飞机的飞行，因此与传统的跟踪雷达相比，地面有明显的优势——成本低、精度小和监测能力。中国的ADS-B采用了按照“先在西方进行试验，先从西方向东稳步推进”的原理，使用飞机使用1090的数据和与UAT平行的链数据。根据FPD计划，到2015年，所有运输飞机将符合修改后的ADS-B要求。

（二）ADS-B应用存在的问题

现在，GPS系统是所有飞机上ADS-B数据的唯一来源。如果数据有问题，就像接受外界干扰磁场或太阳磁暴影响非常大那么数据的耐用性将会被中断，无法正确反馈信息，因此在操作系统中，就像GPS卫星信号屏蔽，或者卫星GPS设备出现故障时，系统会产生表达式ADS-B是行不通的。其次，各国正在研究这项技术，但每个国家都有自己的规范，中心是一致的，但表达是不合理的。这项技术是开创性的突破，如软件和硬件是不同的，许多国家和组织已经开发出不同类型的数据连接到不同的发展的工具。由于这些原因，国家设备不普及，也没有信息通信，如果他们的飞机飞到不同的地方，就没有办法识别他人或与他们交流，那么全球数据通信工具就是一个问题。

三、通用机场ADS-B 应用研究

目前的通航飞机，特别是国产通航飞机，没有配备ADS-B机载设备。为了实现ADS-B监控，研制的便携式ADS-B机载设备安装在通航飞机上。通过开发的ADS-B地面站和可导航飞行服务子系统，形成通用机场ADS-B监控的集成解决方案，以解决“隐身”问题。关于机场总管制和指挥，问题与集成解决方案支持系统之间的工作流关系如图1所示。

ADS-B机载设备接收GPS和北斗等全球卫星导航系统（GNSS）信息，处理并获取飞机位置、速度、时间等数据，向外广播并以1090mhz。ADS-B地面站接收ADS-B机载设备广播的信息和GPS、北斗的定时定位信息，当对于数据进行处理时，提取目标飞机的飞行识别、位置、高度等有效信息，并实时准确地提供给导航飞行服务系统。导航飞行服务系统使用ADS-B地面站输出ADS-B数据和连接的QNH气象数据，最终生成稳定、连续、真实的飞行轨迹进行告警计算。最后，在人机界面上显示稳定、连续、真实的飞行轨迹和报警，最终实现对飞行活动的监控和警报功能。

（一）便携式ADS-B 机载设备

便携式设备管理员通过卫星定位信息的时间，形成相关的自动监测数据，并使用1090ES数据链，这一系列的数据链可以正确地识别的飞机，地址位置，位置，飞行路线和功能等这些信息。飞机上的ADS-B设备是安装ADS-B的天线，机上的ADS-B服务器，如图2所示。

（二）ADS-B 地面站设备

ADS-B可以自动接收到ADS-B设备发送的信息，并进行适当的数据处理。要获得有效的信息，如飞机地址、飞行标识、地点、海拔，当然，为可步行的飞行服务系统提供准确的陆路服务，以满足ADS-B功能飞机的监测要求。

（三）通航飞行服务系统

飞行服务系统的主要作用是实施飞行监督、早期预警、飞行计划、天气和其他提高飞行安全和效率的功能。可改道的航空服务系统的监控功能，如最初的警告，可以解决在公共机场控制的“看不见”问题，改善飞行安全，并为更好的机场和空中飞行活动提供技术支持。该系统可以从ADS-B地面站接收到高质量的、稳定的目标路径信息。根据这一点，像QNH高度修改这样的高级处理程序最终导致了一个稳定的、可持续的、真实的航路。系统更新周期持续一秒钟，准确可靠的航线。该系统可产生消除跟踪、自动识别和短期冲突警报的指令。如果警报或提示被触发，系统会产生清晰的音频视频警报和手势信号。

四、通用机场ADS-B 应用验证

（一）ADS-B 使用流程

采用ADS-B必须为代理获得资格证书。近年来，越来越多的飞机被选择将新的导航系统与电子设备相匹配，这将使空间和地面之间的双向数据通信成为可能。身份识别是用来控制ADS-B服务的条件，飞行员起飞前，飞行员需要适应飞行高度和速度，起飞前，飞行员应该确保控制屏幕上的飞机和确保识别标识实际上是适应飞机的高度和速度。如果无法确定身份，应立即通知飞机，以确定或取消ADS-B服务。此外，我们需要在需要时提供位置报告，并指示飞机的方向。

（二）ADS-B 管制间隔

可以理解成扩展了的目视飞行，这对于飞行安全和缩短安全间隔相当重要。

各种型号的飞机都有不同的商业货物、着陆条件、飞行时间、天气标准等，必须与飞机的工作时间保持合理的距离，以及不同的天气条件。飞行距离是由许多有影响的因素决定的:飞机性能、机尾、天气条件、人为因素、飞行任务性质、地理位置、地面保护设施和土地限制。为了避免接近或冲击天空的危险，我们需要在调整时间的同时，保持空间高度和垂直和水平距离的差。因为光波石的自动跟踪涉及到工作原理，飞行员可以清楚地了解自己的位置和其他飞机的相对位置，这相当于扩大了飞行员的视野。ADS-B下的飞行可以理解为一种扩展的目视飞行，这对飞行安全和缩短安全间隔非常重要。

结语

本文通过介绍ADS-B的基本工作原理和优点，结合导航飞行特点和监控环境，研究ADS-B在通用航空中的应用价值，即增加空域容量、扩大监控范围、减少设备投资、提高飞行效率、降低飞行成本、提高飞行效率、降低飞行成本、降低飞行成本等，以及提供低成本和高效的空对地交通监控。总而言之，ADS-B技术为中国通用航空管制提供了可靠的技术支持和支持。