白紅彥

摘要：空管自動化系統(tǒng)是民航空管部門進行對空指揮的核心系統(tǒng)。ADS-B技術的運用可以有效地促進空管自動化系統(tǒng)的建設。在文中主要就ADS-B在空管自動化系統(tǒng)中的應用展開探討。

關鍵詞：ADS-B；空管自動化系統(tǒng)；監(jiān)視

1、ADS-B技術原理簡介

ADS-B是廣播式自動相關監(jiān)視，是利用空地、空空數(shù)據(jù)通信完成空中交通監(jiān)視和信息傳遞的一種航行新技術。ADS-B 包含了以下幾層含義：

A--自動（Automatic）——數(shù)據(jù)傳送無需人工干預；

D--相關（Dependent）——數(shù)據(jù)發(fā)送依賴于精確的全球衛(wèi)星導航定位的數(shù)據(jù)；

S--監(jiān)視（Surveillance）——提供的數(shù)據(jù)適用于監(jiān)視任務，類似雷達監(jiān)視，主要提供飛機的位置、高度、速度、航線等信息。

B--廣播（Broadcast）——數(shù)據(jù)發(fā)送采用廣播方式，飛機之間或與地面站相互廣播各自的數(shù)據(jù)信息。

根據(jù)相對于航空器的信息傳遞方向，機載ADS-B應用功能可分為ADS-B發(fā)送（OUT）和ADS-B接收（IN）兩類。ADS-B OUT 是指航空器發(fā)送其位置信息和其他信息，機載發(fā)射機以一定的周期發(fā)送航空器的各種信息，是機載ADS-B設備的基本功能。地面系統(tǒng)通過接收機載設備發(fā)送的ADS-B OUT 信息 服務，監(jiān)視飛行目標的空中交通狀況，起到類似于雷達的作用。ADS-B（IN）是指飛機接收其他飛機發(fā)送的ADS-BOUT信息和地面ADS-B服務設備發(fā)送的空中交通服務廣播和飛行信息服務廣播，使飛行員了解其他飛機的飛行狀況。本文只討論ADS-B OUT功能在空管自動化系統(tǒng)中的應用。

2、ADS-B數(shù)據(jù)的輸出格式

飛機S-模式發(fā)射機發(fā)出的ADS-B數(shù)據(jù)經(jīng)1090ES鏈路傳到地面站接收后，經(jīng)接收處理機處理， 最后輸出的數(shù)據(jù)格式和內(nèi)容應符合EUROCONTROL ASTERIX Category 021要求，并具有擴展EUROCONTROL ASTERIX Category 062等指定數(shù)據(jù)格式輸出的能力。

數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議應包括TCP/IP和HDLC，TCP/IP數(shù)據(jù)接口支持RJ45，支持不小于100 Mbps的傳輸速率；HDLC數(shù)接口支持RS-232/RS-422，支持不小于128 kbps的傳輸速率。應具備防范計算機病毒、網(wǎng)絡入侵和攻擊破壞等危害設備網(wǎng)絡安全事項或者行為的技術措施。

3、ADS-B數(shù)據(jù)信息內(nèi)容

典型ADS-B信息組包括航空器24位地址碼，航空器呼號、模式A代碼、當前4維位置（經(jīng)度、緯度、高度和時間）、實際航跡、地速、垂直速率、沖突告警信息、行員輸入信息、航跡角、航線拐點等。

4、ADS-B數(shù)據(jù)信息在空管自動化系統(tǒng)中的應用

隨著ADS-B技術的快速發(fā)展，中國民航對自動化系統(tǒng)提出了新的要求，就是在2018年12月31日前，要求現(xiàn)有的空管自動化系統(tǒng)都具備處理ADS-B數(shù)據(jù)的能力。以國產(chǎn)川大智勝自動化系統(tǒng)為例，具體處理及顯示流程如下：

ADS-B前端處理模塊：ADS-B數(shù)據(jù)以網(wǎng)絡數(shù)據(jù)格式（TCP/IP）接入自動化系統(tǒng)的交換機中，具體接入可由配置文件指定，還必須設有防火墻加以隔離以保證自動化系統(tǒng)的安全；自動化系統(tǒng)的前端處理器（FRADP）從交換機獲取ADS-B數(shù)據(jù)，前端處理器將CAT021格式的ADS-B數(shù)據(jù)解析為內(nèi)部格式，同時監(jiān)視ADS-B數(shù)據(jù)的報文數(shù)量、長度、格式，對接收的異常數(shù)據(jù)，進行保護性過濾處理。

ADS-B航跡處理模塊（ADP）：前端處理器將處理結果送監(jiān)視數(shù)據(jù)處理模塊（ADP）繼續(xù)處理，主要對ADS-B數(shù)據(jù)進行解碼，提取和處理報文中的所有信息，根據(jù)數(shù)據(jù)實時質量，進行位置跟蹤和高度跟蹤處理，同時在定義的QNH區(qū)域的目標完成QNH高度修正，進而形成單路ADS-B航跡信息。

ADS-B融合處理模塊（MADP）：單路ADS-B航跡信息送到多路監(jiān)視數(shù)據(jù)處理模塊（MADP）進行處理，對多ADS-B源的ADS-B信號進行融合處理，形成系統(tǒng)內(nèi)部不具有重復目標、覆蓋全部接入的ADS-B數(shù)據(jù)源范圍內(nèi)的多路ADS-B數(shù)據(jù)源的ADS-B融合航跡。

ADS-B融合航跡和雷達航跡融合模塊（MRADP）：融合后的ADS-B航跡信息和多雷達融合航跡信息在MRADP中進行融合處理，ADS-B航跡和多雷達融合航跡在融合時的規(guī)則為：優(yōu)先使用雷達航跡生成的系統(tǒng)航跡，在雷達未覆蓋區(qū)域或雷達信號質量有問題的情況，則使用ADS-B航跡。也可采用別的融合規(guī)則，比如在ADS-B數(shù)據(jù)完好性較高時，融合以ADS-B信號為主，其權重可以人工設置或程序中指定；當ADS-B數(shù)據(jù)完好性較差時，融合以多雷達信號為主，也可以人工設置權重；當某一目標的監(jiān)視源中既有ADS-B數(shù)據(jù)又有雷達數(shù)據(jù)時，使用雷達融合結果對ADS-B數(shù)據(jù)可靠性進行評估；數(shù)據(jù)完好性差的純ADS-B目標將產(chǎn)生告警。

融合目標和飛行計劃相關模塊（FDP）：從MRADP模塊處理后的融合航跡在FDP模塊進行目標航跡和飛行計劃相關處理，即目標和計劃的一一配對，在傳統(tǒng)的雷達航跡和計劃的配對中，首先考慮雷達處理的目標二次代碼和飛行計劃的二次代碼一致，而在ADS-B和雷達融合的航跡和飛行計劃相關時，除了二次代碼一致，還要考慮航跡數(shù)據(jù)中目標的航班號、24位地址碼等與飛行計劃里相應的信息要一致，提高了目標相關的正確性。

告警處理：對于ADS-B數(shù)據(jù)參與融合的系統(tǒng)航跡的告警處理與雷達監(jiān)視目標的告警處理標準是一致的，包括短期沖突告警（STCA）、最低安全高度告警（MSAW） 、偏離指令高度告警（CLAM）、 水平偏航告警（RAM ）、危險區(qū)侵入告警（DAIW）特殊位置識別指示（SPI），除此之外，還加入了ADS-B數(shù)據(jù)可靠性的告警等。

系統(tǒng)的顯示（SDD）：多雷達航跡和多ADS-B航跡融合后生成的系統(tǒng)航跡送到管制席位顯示工作站進行顯示供管制指揮使用，正常應用下顯示雷達和ADS-B融合后與飛行計劃相關的系統(tǒng)航跡，也可以人工選擇顯示單雷達航跡或多雷達融合航跡或單ADS-B航跡或多ADS-B融合航跡，同時顯示目標數(shù)據(jù)處理后相應的各種告警，包括STCA、 MSAW 、CLAM、 RAM、 DAIW 、SPI等。

5、結束語：ADS-B技術用于空中交通管制，可以在無法部署航管雷達的大陸地區(qū)和洋區(qū)為航空器提供優(yōu)于雷達間隔標準的虛擬雷達管制服務；在雷達覆蓋地區(qū)，即使不增加雷達設備也能以較低代價增強雷達系統(tǒng)監(jiān)視能力，提高航路乃至終端區(qū)的飛行容量；多點ADS-B地面設備聯(lián)網(wǎng)，可作為雷達監(jiān)視網(wǎng)的旁路系統(tǒng)，并可提供不低于雷達間隔標準的空管服務；利用ADS-B技術還在較大的區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)飛行動態(tài)監(jiān)視，以改進飛行流量管理；利用ADS-B的上行數(shù)據(jù)廣播，還能為運行中的航空器提供各類情報服務。ADS-B技術在空中交通管制上的應用，正在將傳統(tǒng)的空中交通管制監(jiān)視技術發(fā)生重大變革。

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