趙陸文,李廣俠,戴衛(wèi)恒,繆志敏

(1.解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院,江蘇 南京 210007;

2.解放軍理工大學(xué)指揮信息系統(tǒng)學(xué)院,江蘇 南京 210007)

北斗RDSS應(yīng)用于通航空管的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

趙陸文1,李廣俠1,戴衛(wèi)恒1,繆志敏2

(1.解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院,江蘇 南京 210007;

2.解放軍理工大學(xué)指揮信息系統(tǒng)學(xué)院,江蘇 南京 210007)

摘要：通航空管已成為制約我國通航產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要因素,迫切需要開發(fā)適合通航應(yīng)用的空管系統(tǒng)。針對(duì)通航飛行高度低、飛行器種類繁多、飛行區(qū)域復(fù)雜多變等特點(diǎn),結(jié)合目前民航和通航空管的發(fā)展現(xiàn)狀與需求,提出了將北斗RDSS應(yīng)用于通航空管的設(shè)想,并給出了北斗RDSS應(yīng)用于通航空管的基本架構(gòu),重點(diǎn)分析RDSS應(yīng)用于通航空管具備的優(yōu)勢(shì)和面臨的挑戰(zhàn),為下一步的系統(tǒng)建設(shè)提供了思路。

關(guān)鍵詞：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng);衛(wèi)星無線電測(cè)定業(yè)務(wù);通航;空管

doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2015.02.006

中圖分類號(hào)：TN967.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：： A

文章編號(hào)：： 1008-9268(2015)02-0026-05

收稿日期：2014-11-02

作者簡(jiǎn)介

Abstract:Air traffic control(ATC) of the general aviation has become an important factor restricting the development of China's general aviation industry. An ATC system suitable for general aviation is an urgent need to develop. General aviation has many characteristics, such as low flight height, many kinds of aircraft, complex and volatile flight region. Considering the development of present civil aviation and the demand of the general aviation ATC, a tentative idea is put forward applying Beidou RDSS in the general aviation ATC. The basic framework is proposed and the advantages and challenges are analyzed that RDSS is used in general aviation ATC. The result provides a way for the next step of system construction.

0引言

隨著航空工業(yè)的快速發(fā)展和低空空域的逐步全面開放,我國通用航空(簡(jiǎn)稱“通航”)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入迅速成長(zhǎng)期。伴隨著通航飛行器數(shù)量的急劇增加,對(duì)我國的空中交通管制(ATC,簡(jiǎn)稱“空管”)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[1]。ATC通常是指利用通信、導(dǎo)航等技術(shù)和監(jiān)控手段,對(duì)飛機(jī)飛行活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)視和控制,保證飛行安全和飛行秩序。其主要目的就是維持空中飛行秩序,提高飛行空間和時(shí)間的利用率,保證空中交通的整體安全性。ATC主要包括通信、導(dǎo)航、監(jiān)視和空中交通管理四個(gè)子系統(tǒng),最基本的任務(wù)就是對(duì)飛行器進(jìn)行監(jiān)視和控制,以保證飛行器能夠按照批準(zhǔn)的計(jì)劃飛行。與民航相比,通航具有飛行高度低、飛行器種類繁多、飛行區(qū)域復(fù)雜多變等特點(diǎn),使得現(xiàn)有民航空管監(jiān)視雷達(dá)和通信設(shè)備難以有效保障低空飛行時(shí)的監(jiān)視和通信能力?，F(xiàn)有空管手段無法滿足全時(shí)域、全空域、全地域連續(xù)可靠且成本合理的監(jiān)視、通信等要求。同時(shí),傳統(tǒng)的空管系統(tǒng)建設(shè)與維護(hù)成本高,極大地阻礙了我國通航的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應(yīng)用。由于現(xiàn)有的民航空管系統(tǒng)不能直接應(yīng)用于通航空管,因此,尋求一種適合通航使用的空管技術(shù)或者手段就顯得尤為重要。

眾所周知,由我國獨(dú)立自主研制的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)所特有的衛(wèi)星無線電測(cè)定業(yè)務(wù)(RDSS)[2],具有與生俱來的通信與導(dǎo)航融合特性,集定位與信息傳輸為一體,具備對(duì)目標(biāo)進(jìn)行管理和監(jiān)視的雙重能力,可以作為通航空管的一個(gè)重要技術(shù)手段。在空管雷達(dá)不能覆蓋的地區(qū),提供位置報(bào)告和簡(jiǎn)單雙向報(bào)文通信,解決空管雷達(dá)“盲區(qū)”問題;在空管雷達(dá)能夠覆蓋的地區(qū),以較低的代價(jià)作為一種備份和增強(qiáng)。

1空管的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

1.1　民航空管的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

現(xiàn)代民航空管大體上沿著程序管制、雷達(dá)管制和基于性能的導(dǎo)航(PBN)[3]管制方向發(fā)展。程序管制是指飛行員利用地空通信手段向地面空管員進(jìn)行位置報(bào)告,空管員根據(jù)飛行員的報(bào)告信息,依靠空中交通的規(guī)則與規(guī)范以及機(jī)場(chǎng)和航路的相關(guān)規(guī)定,推斷空中交通狀況及變化趨勢(shì),并依此對(duì)飛行器進(jìn)行安全隔離。由此可見,這種方式速度慢、精確度差、空域利用率低下,目前已逐步被雷達(dá)管制所代替。

所謂雷達(dá)管制包括一次雷達(dá)和二次雷達(dá)。一次雷達(dá)是通過發(fā)射射頻脈沖和接收回波信號(hào),根據(jù)時(shí)間差計(jì)算距離和方位,地面空管只知道飛機(jī)的距離和方位。二次雷達(dá)通過地面發(fā)射詢問信號(hào),機(jī)載應(yīng)答機(jī)發(fā)回編碼的回答信號(hào),地面空管除了知道飛機(jī)的距離和方位外,還知道飛機(jī)的飛行代碼、航班號(hào)、高度等信息。

資助項(xiàng)目： 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航國家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目； 中國博士后科學(xué)基金

聯(lián)系人： 趙陸文 E-mail: zhaoluwen@126.com

PBN管制改變?cè)械娘w行器通過儀表尋找地面雷達(dá)導(dǎo)航信號(hào)的傳統(tǒng)模式,通過全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)、地面雷達(dá)等綜合導(dǎo)航,形成大范圍空域覆蓋,使飛行器機(jī)載設(shè)備可進(jìn)行自動(dòng)定位,能有效縮短飛行器飛行間隔,提高空域的利用效率。PBN空管的核心是廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)系統(tǒng)[4-5]。該系統(tǒng)是一個(gè)集通信、導(dǎo)航與監(jiān)視于一體的信息系統(tǒng),機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)得到飛機(jī)精確的位置和速度信息,利用機(jī)載電子設(shè)備向外周期性地廣播飛機(jī)的呼號(hào)、位置、高度、速度和其它參數(shù)。分布在航路上的ADS-B地面站,通過空地?cái)?shù)據(jù)鏈接收來自飛機(jī)的廣播信息,并將其傳給空管中心,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地空監(jiān)視。ADS-B也可以通過機(jī)載電子設(shè)備接收附近ADS-B飛機(jī)的廣播信息,實(shí)現(xiàn)空空監(jiān)視。所有這些活動(dòng)都由ADS-B系統(tǒng)自動(dòng)完成,而不需飛行員干預(yù)和地面詢問。

ADS-B的精度和數(shù)據(jù)更新率比雷達(dá)高,除基本的位置信息外,ADS-B還提供更多飛行信息,尤其適合于山區(qū)、荒漠、邊遠(yuǎn)機(jī)場(chǎng)等不宜建設(shè)雷達(dá)站的區(qū)域,也適合于高密度機(jī)場(chǎng)的監(jiān)視,是未來空管監(jiān)視的重要組成部分和發(fā)展方向。ADS-B是從當(dāng)前基于雷達(dá)的監(jiān)視向星基監(jiān)視過渡的基礎(chǔ),國際民航組織(ICAO)已將ADS-B確定為未來民航空管監(jiān)視技術(shù)的主要方向。歐洲和美國都制定了ADS-B發(fā)展規(guī)劃和實(shí)施路線圖。美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)的下一代航行技術(shù)[6]就是建立在ADS-B技術(shù)基礎(chǔ)之上的。歐洲“單一天空計(jì)劃”(SES)[7]也要求飛行器大范圍裝配ADS-B機(jī)載設(shè)備和應(yīng)用,同時(shí)加快ADS-B地面監(jiān)視應(yīng)用的實(shí)施。國內(nèi)也于2008年開始了ADS-B地面站的建設(shè)和機(jī)載設(shè)備的加裝,開展了相關(guān)的測(cè)試和試驗(yàn),并于2012年11月頒布了《中國民用航空ADS-B實(shí)施規(guī)劃》[8]。

1.2　通航空管的發(fā)展現(xiàn)狀與需求

無論從通航自身的飛行控制出發(fā),還是從空管防相撞任務(wù)出發(fā),通航空管在保障飛行安全方面都具有極其重要的作用。與民航相比,通航具有飛行高度低、飛行器種類繁多、飛行區(qū)域復(fù)雜多變等特點(diǎn),現(xiàn)有的民航空管設(shè)備無法直接應(yīng)用于通航空管。

雷達(dá)管制應(yīng)用于通航空管主要存在的問題有:

1) 覆蓋距離有限：由于二次雷達(dá)系統(tǒng)的服務(wù)距離僅為350 km,無法對(duì)服務(wù)距離之外區(qū)域的飛行器實(shí)施監(jiān)視;

2) 存在覆蓋盲區(qū)：通航飛行器飛行高度較低,雷達(dá)和通信信號(hào)易受地形地物的影響,導(dǎo)致低空覆蓋半徑較中高空大為降低,存在較多覆蓋盲區(qū),難以有效保障低空飛行時(shí)的監(jiān)視和通信能力;

3) 覆蓋區(qū)域有限：民航空管監(jiān)視雷達(dá)和相應(yīng)的通信設(shè)備是為滿足民航運(yùn)輸航空保障要求而布設(shè)的。重點(diǎn)覆蓋航路航線、進(jìn)近和機(jī)場(chǎng)空域,通航飛行器的飛行區(qū)域比民航更靈活,很多區(qū)域無監(jiān)控雷達(dá)覆蓋;

4) 建設(shè)成本較高：傳統(tǒng)的監(jiān)視手段空管一次監(jiān)視雷達(dá)、空管二次監(jiān)視雷達(dá)和多點(diǎn)定位系統(tǒng)的建設(shè)與維護(hù)成本較高。

雖然ADS-B有諸多優(yōu)勢(shì)[9],但是它應(yīng)用于通航空管同樣也存在一些局限:

1) 系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用高：我國幅員遼闊,要想對(duì)所有區(qū)域?qū)嵤┍O(jiān)視,需要布設(shè)大量的ADS-B地面站,開支巨大;

2) 信息傳輸質(zhì)量影響系統(tǒng)性能：大量位于偏遠(yuǎn)位置的地面站可能需要借助微波接力、衛(wèi)星通信等手段進(jìn)行信息傳輸。信息傳輸?shù)亩鄻有?增加了信息傳輸?shù)牟豢煽啃?對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能會(huì)造成一定的影響;

3) 地面站維護(hù)成本高：大量地處邊遠(yuǎn)地區(qū)的地面站維護(hù)困難,維護(hù)成本高;

4) 終端價(jià)格高:ADS-B系統(tǒng)價(jià)格相對(duì)較高,不適合一些低成本通航應(yīng)用。

正是因?yàn)橐陨弦蛩?民航空管系統(tǒng)無法直接應(yīng)用于通航空管。國外已經(jīng)將多種用于商用和軍用飛機(jī)的空管技術(shù)改造或移植用于通航,但都或多或少地存在以上問題。國際上除了美國等少數(shù)幾個(gè)國家明確低空空域通航應(yīng)用UAT數(shù)據(jù)鏈外,其它國家都在大力發(fā)展1090ES數(shù)據(jù)鏈ADS-B系統(tǒng)。目前我國的通航空管基本上處于程序管控為主、雷達(dá)管控為輔的階段。落后的空管手段,導(dǎo)致通航存在“連不上、看不見、看不全”等諸多問題,限制了我國通航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。我國為推動(dòng)通航發(fā)展,于2013年年底陸續(xù)頒布了《通用航空飛行任務(wù)審批與管理規(guī)定》等一系列文件。鑒于我國目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,處于起步階段的通航市場(chǎng)亟需一種低成本、高性價(jià)比的空管手段。

2基于北斗RDSS的通航空管

2.1　北斗RDSS的特點(diǎn)及應(yīng)用于通航空管的優(yōu)勢(shì)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的RDSS業(yè)務(wù),利用典型的雙星定位原理[2],通過兩顆地球靜止軌道衛(wèi)星,由用戶以外的地面控制中心完成經(jīng)衛(wèi)星至用戶的詢問式距離測(cè)量,計(jì)算出用戶的三維坐標(biāo),再以短報(bào)文的形式告知用戶。在完成了位置報(bào)告的同時(shí),實(shí)現(xiàn)了用戶位置信息共享。北斗RDSS系統(tǒng)從2003年底建成至今,該系統(tǒng)已穩(wěn)定運(yùn)行10年多時(shí)間,目前運(yùn)行的是“北斗二號(hào)”的RDSS系統(tǒng)。該系統(tǒng)覆蓋中國及周邊地區(qū),并能向位于該區(qū)域的用戶提供定位、授時(shí)和短報(bào)文業(yè)務(wù)。已在測(cè)繪、電信、水利、交通運(yùn)輸、海洋漁業(yè)、地質(zhì)勘探、森林防火和國家安全等諸多領(lǐng)域發(fā)揮出了重要作用。與傳統(tǒng)的空管方式相比,RDSS應(yīng)用于通航空管具有極大的優(yōu)勢(shì)和特色。主要包括:

1) 覆蓋范圍廣:由于民航飛機(jī)航線相對(duì)固定,其空管設(shè)備往往只分布在機(jī)場(chǎng)和相關(guān)航線航路上,再加上單個(gè)雷達(dá)和ADS-B地面站覆蓋范圍有限,使得民航空管監(jiān)視設(shè)備存在較大的盲區(qū)。而北斗RDSS系統(tǒng)對(duì)我國全境及周邊區(qū)域至少實(shí)現(xiàn)了兩重以上的衛(wèi)星覆蓋,真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)我國領(lǐng)土和領(lǐng)空的無縫覆蓋。因此,更適合于飛行航線不固定的通航空管。

2) 受地形影響小:由于通航飛行器基本都位于相對(duì)開闊的地域或者空域,在飛行過程中不會(huì)有遮擋。因此,與空管雷達(dá)和ADS-B地面站相比,一般的地形地貌不易對(duì)RDSS衛(wèi)星信號(hào)造成遮擋。

3) 成本低:與其它空管方式相比,這種方式只需建設(shè)一個(gè)數(shù)據(jù)處理中心,而無需建設(shè)遍布全國的地面站,系統(tǒng)建設(shè)投資極低。此外,隨著北斗應(yīng)用逐步展開,終端技術(shù)日趨成熟,終端成本也越來越低,非常適合低成本通航用戶使用。

4) 工作方式靈活多樣:機(jī)載RDSS多模終端向空管中心進(jìn)行位置報(bào)告,可以采用純RDSS、RDSS+RNSS、廣義RDSS等多種方式。其中,衛(wèi)星無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)(RNSS)衛(wèi)星既可以是北斗RNSS衛(wèi)星,也可以是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)或者伽利略系統(tǒng)的衛(wèi)星。終端可以在不同的方式之間靈活做出合適的選擇,靈活多樣的選擇增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和可用性。

5) 系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)潔:RDSS同時(shí)具備定位、授時(shí)與雙向短報(bào)文通信功能,即使無其它信息系統(tǒng)支持,空管中心也可對(duì)通航飛行器實(shí)施有效的監(jiān)視和控制。

6) 安全可靠性好:由于RDSS為我國自主研發(fā)系統(tǒng),使用RDSS可以擺脫我國在空管領(lǐng)域長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀,扭轉(zhuǎn)技術(shù)上受制于人的局面。在大數(shù)據(jù)時(shí)代,使用自主研發(fā)的系統(tǒng),是保證信息安全的一個(gè)重要途徑和手段。

2.2　基于RDSS的通航空管系統(tǒng)架構(gòu)

圖1示出了基于RDSS的通航空管系統(tǒng)。由圖可見,位于通航飛行器上的RDSS多模終端,通過北斗RDSS衛(wèi)星將飛行器的位置信息等發(fā)送給地面控制中心,地面控制中心再通過專線將其遞交給北斗通航數(shù)據(jù)處理中心。經(jīng)數(shù)據(jù)處理中心處理后,再交給空管部門(若有必要也可同時(shí)將信息遞交給通航服務(wù)公司、機(jī)場(chǎng)等相關(guān)部門)。空管部門收到由通航北斗數(shù)據(jù)處理中心遞交的信息后,即可知曉飛行器的位置及其它飛行參數(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)通航飛行器的監(jiān)視。同時(shí),空管中心還可以利用RDSS的出站鏈路,向通航飛行器發(fā)布必要的信息和指令。對(duì)裝備了傳統(tǒng)空管設(shè)備的飛行器而言,在地面空管雷達(dá)和ADS-B等能夠覆蓋的空域,RDSS可作為一種低成本的備份。對(duì)沒有裝備傳統(tǒng)空管設(shè)備的飛行器,或者在傳統(tǒng)手段不能覆蓋的空域,RDSS將是解決傳統(tǒng)空管手段“連不上”、“看不見”、“看不全”的主要手段。由圖可見,RDSS應(yīng)用于通航空管,除了機(jī)載設(shè)備外,只需新建一個(gè)北斗通航數(shù)據(jù)處理中心即可。而該數(shù)據(jù)處理中心與目前的民用行業(yè)運(yùn)營(yíng)中心并無本質(zhì)上的區(qū)別。

圖1　使用RDSS的空管系統(tǒng)示意圖

2.3　工作模式及性能分析

機(jī)載終端向空管中心進(jìn)行位置報(bào)告,可以有如下幾種形式:

1) 典型RDSS模式:即氣壓高度表+雙星定位。這種模式需要地面控制中心進(jìn)行位置解算。其優(yōu)點(diǎn)是入站電文較短,可以在傳輸其它信息的同時(shí)完成位置報(bào)告,效率較高。主要缺點(diǎn)是高程由氣壓高度表得到,氣壓高度表誤差較大,且誤差與溫度和高度密切相關(guān);

2) RDSS與RNSS結(jié)合:這種方式利用RNSS測(cè)量飛行器的位置信息,爾后利用RDSS的入站短報(bào)文業(yè)務(wù),向空管部門進(jìn)行位置報(bào)告。其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度較高,地面控制中心對(duì)數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單,可用衛(wèi)星數(shù)多,在只有一顆RDSS衛(wèi)星覆蓋區(qū)域也可工作。主要缺點(diǎn)是入站電文較長(zhǎng);

3) 廣義RDSS模式[10-11]:這種模式只傳輸時(shí)差信息。其優(yōu)點(diǎn)是最少只需一顆RDSS衛(wèi)星和2顆RNSS衛(wèi)星即可實(shí)現(xiàn)位置報(bào)告,可用性更強(qiáng)。缺點(diǎn)是目前北斗地面控制中心還不支持該業(yè)務(wù)模式。

以第二種方式為例,對(duì)相關(guān)性能進(jìn)行分析。在這種方式下,顯然定位精度取決于RNSS.不管是使用北斗RNSS還是GPS或者是二者兼容互操作,其水平和垂直定位精度都在10 m以內(nèi),這樣的精度對(duì)通航飛行器監(jiān)視和防碰撞而言綽綽有余。需要重點(diǎn)對(duì)位置報(bào)告的入站業(yè)務(wù)量進(jìn)行分析。假定飛行器向空管部門進(jìn)行位置報(bào)告的數(shù)據(jù)包括:用戶識(shí)別碼、飛行高度、飛行速度、經(jīng)度、緯度、時(shí)間等基本信息,單條報(bào)文的長(zhǎng)度將超過200 bit,假定一次入站能夠滿足單條位置報(bào)告的傳輸需求。顯然,在單位時(shí)間(以小時(shí)計(jì))內(nèi)入站的報(bào)文數(shù)量與入站報(bào)文間隔、系統(tǒng)管理的飛行器數(shù)量以及飛行器的實(shí)際使用率密切相關(guān)。對(duì)北斗RDSS系統(tǒng)而言,提供給民用航空的間隔為10～60 s/次,且間隔為10 s/次的用戶數(shù)受到嚴(yán)格限制。經(jīng)過初步統(tǒng)計(jì),通航飛行器使用率不超過10%,大部分約在5%以下。圖2示出了在不同間隔和使用率下,空管中心管控的飛機(jī)總數(shù)與需求的RDSS入站業(yè)務(wù)量之間的關(guān)系。由圖2可知,在飛行器總數(shù)不超過10 000架的情況下,不管哪種情況,入站業(yè)務(wù)量都在50萬次/小時(shí)以下,現(xiàn)有北斗RDSS系統(tǒng)基本能夠滿足需求。若飛行器平均使用率不超過1%,則即使飛行器數(shù)量達(dá)到10萬架,系統(tǒng)容量也能滿足需求。但是入站業(yè)務(wù)量隨著間隔的縮短和使用率的增加而線性增大。在5%的平均使用率,入站報(bào)文間隔20 s的情況下,系統(tǒng)管控的飛行器數(shù)量不超過30 000架。實(shí)際上,RDSS是軍民兩用系統(tǒng),考慮到該系統(tǒng)主要保障軍用用戶,所以能夠容納的飛行器數(shù)量將比估算的低不少。不過,截止目前,我國的通航飛行器只有1 000架左右,據(jù)民航總局估測(cè),到2020年,我國通航飛行器的數(shù)量將超過10 000架?？紤]到我國通航飛行器的利用率相對(duì)較低,該系統(tǒng)基本能滿足現(xiàn)階段的通航空管對(duì)容量的需求。

圖2　管控飛行器總數(shù)與需求業(yè)務(wù)量的關(guān)系

3通航空管對(duì)北斗RDSS的挑戰(zhàn)

北斗RDSS應(yīng)用于通航空管,在擁有諸多優(yōu)勢(shì)和特色的情況下,同樣也面臨不少挑戰(zhàn):

1) 服務(wù)頻度低:目前北斗系統(tǒng)RDSS業(yè)務(wù),提供給民用用戶的服務(wù)頻度為10～60 s/次,且嚴(yán)格限制10 s/次的用戶數(shù)量。與空管雷達(dá)、ADS-B等空管方式相比,刷新頻率明顯偏低。

2) 入站容量受限:雖然在具體實(shí)施過程中,可根據(jù)飛行器所處位置,適當(dāng)調(diào)節(jié)位置報(bào)告的頻度。比如,在巡航狀態(tài)或者在雷達(dá)覆蓋區(qū)域,可以適當(dāng)降低位置報(bào)告的頻度。但是由于RDSS為有源服務(wù),其系統(tǒng)容量受限,限制了管控飛行器的總數(shù)。

3) 出站容量受限:雖然空管中心能夠清晰掌握某一飛行器周圍的飛行器情況,但是由于RDSS系統(tǒng)出站容量的限制,空管中心無法及時(shí)向飛行器下發(fā)態(tài)勢(shì)信息,飛行器就無法像ADS-B那樣實(shí)現(xiàn)空空監(jiān)視和防碰撞。

4) 單條報(bào)文容量受限:短報(bào)文通信作為北斗系統(tǒng)的一大特色,為拓展北斗系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域和提升國際競(jìng)爭(zhēng)力發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。但是由于單條報(bào)文容量受限(最多120個(gè)漢字),在飛行器與空管中心之間,只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的信息交互,制約了更進(jìn)一步的應(yīng)用。

5) 終端功耗較高:目前RDSS終端發(fā)射功率在10 W左右。過高的發(fā)射功率以及較大的設(shè)備體積和重量,在部分通航飛行器上加裝RDSS設(shè)備也存在一定的障礙。

由此可見,北斗RDSS大規(guī)模應(yīng)用于通航空管的一個(gè)最大挑戰(zhàn)就是系統(tǒng)容量受限,解決了容量問題后,頻度問題就迎刃而解了。為了使北斗RDSS更好地服務(wù)于通航空管,需要在北斗全球系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),充分考慮RDSS容量過小的問題,并下大力氣加以解決。此外,將來的實(shí)施中,可以考慮開發(fā)組播模式,在編隊(duì)飛行時(shí),組內(nèi)所有用戶都可以收到其它用戶的信息,以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)ADS-B的空空監(jiān)視功能。另外,由于廣義RDSS具有更優(yōu)異的性能,廣義RDSS功能亟待開發(fā),終端的低功耗、小型化、低成本都需要進(jìn)一步優(yōu)化。

4結(jié)束語

處于快速成長(zhǎng)期的中國通航,需要一種適合其特點(diǎn)的空管技術(shù)和手段。北斗RDSS兼有定位和短報(bào)文通信功能,非常適合作為一種低成本的通航空管技術(shù)。由于RDSS本身為一種容量受限系統(tǒng),真正大規(guī)模使用,也面臨不小的挑戰(zhàn),需要在RDSS下一步的規(guī)劃和設(shè)計(jì)中予以充分考慮。

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戴衛(wèi)恒(1977-)，男，博士、講師，主要從事衛(wèi)星通信與導(dǎo)航方面的工作與研究。

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The Opportunity and Challenge of Beidou RDSS Applied in

the General Aviation Air Traffic Control

ZHAO Luwen1,LI Guangxia1,DAI Weiheng1,MIAO Zhimin2

(1.CommunicationEngineeringCollege,PLAUniversityofScienceand

Technology,Nanjing210007,China;

2.CommandInformationSystemCollege,PLAUniversityofScienceandTechnology,

Nanjing210007,China)

Key words: BeiDou navigation satellite system; radio determination satellite service; general aviation; air traffic control