張彥偉

摘要：ADSB作為一種新型的監(jiān)視手段，正在被中國民航大規(guī)模的試驗與應用，為了配合航空管制人員的管制需求，加快ADSB技術的應用，民航組織在制定相關標準、設備改裝、地面基站建設、技術論證與運行試驗等方面投入很多資源。在國家大力推進ADSB實施的情況下，新疆地區(qū)先行，作為第一個將ADSB技術正式應用于實際運行中的地區(qū)。

ADSB數(shù)據(jù)質量的優(yōu)劣會直接影響到監(jiān)視數(shù)據(jù)的處理和應用，但影響其數(shù)據(jù)質量的因素又是多方面的，所以對ADSB數(shù)據(jù)質量進行詳盡的分析評估就顯得十分重要。從ADSB基礎數(shù)據(jù)入手的針對1.4以上版本的監(jiān)視數(shù)據(jù)的進行分析研究，對ADSB數(shù)據(jù)接入監(jiān)視系統(tǒng)有非常重要的意義。

關鍵詞：ADSB；數(shù)據(jù)；質量分析

1 緒論

ADSB（AutomaticDependentSurveillanceBroadcast，廣播式自動相關監(jiān)視）是利用空一地、空一空數(shù)據(jù)通信完成交通監(jiān)視和信息傳遞的一種航行新技術。ADSB作為民航局空管局大力推廣應用的新型監(jiān)視技術手段，在2017年取得了很大進展。新疆作為全國首個以ADSB為空中交通管制監(jiān)視依據(jù)的地區(qū)，正式上線運行。經過幾年的測試性運行在積累了一定的經驗之后，ADSB系統(tǒng)終于從幕后走到臺前，與此同時對ADSB數(shù)據(jù)的依賴性也大幅提升。新的環(huán)境、新的要求也是新的挑戰(zhàn)，對ADSB的數(shù)據(jù)質量也提出了更高的要求。對ADSB數(shù)據(jù)質量進行研究分析，把無效的、不可靠的數(shù)據(jù)隔離在監(jiān)視數(shù)據(jù)處理之外將大幅提高空中交通管制效率。

2 ADSB技術

2.1 技術簡介

ADSB技術是一種飛行器通過機載導航設備獲得的飛行器飛性狀態(tài)數(shù)據(jù)（高度、速度、方位）等相關信息進行解析后，按照國際民航組織確定的相關標準格式組成報文，通過（地空、地地）數(shù)據(jù)鏈路，按照一定的發(fā)送規(guī)則進行廣播式發(fā)送，ADSB可使用下列三種數(shù)據(jù)鏈：

VDL4（模式4甚高頻數(shù)據(jù)鏈）工作于VHF頻段（108～136.975MHz），單信道帶寬25khz；數(shù)據(jù)率19600bps，調制方式為GFSK。

UAT（通用訪問收發(fā)機）工作于單一寬帶信道，設計頻段為978MHz；數(shù)據(jù)率1Mbps調制方式為GFSK。

1090ES（S模式的基于異頻雷達收發(fā)機的1090ES數(shù)據(jù)鏈）工作于傳統(tǒng)二次雷達使用的1090Mhz頻段。數(shù)據(jù)率為1Mbps，調制方式為PPM。目前，1090ES數(shù)據(jù)鏈路應用最廣。

ADSB地面站接收到飛行器發(fā)送的報文后進行解析，然后通過多種數(shù)據(jù)傳輸鏈路（路由、衛(wèi)星、微波等），傳輸至ADSB數(shù)據(jù)站及數(shù)據(jù)中心進行后續(xù)處理，發(fā)布給相關的用戶。

2.2 應用現(xiàn)狀

中國民航在先后在成都至拉薩航線ADSB試驗性運行，將航路飛行間隔大幅降低；成都至九寨溝、中國南海海域開展了ADSB測試驗證工程。民航在管制、傳輸、基站建設等方面取得了大量經驗，為ADSB的推廣應用奠定了基礎。在國家大力推進ADSB實施的政策引導下，新疆地區(qū)作為第一個將ADSB技術正式應用于飛行服務的地區(qū)起到一個很好的帶頭作用，這使得ADSB技術的優(yōu)勢更加凸顯，必將會加快ADSB在全國的推廣。

3 ADSB數(shù)據(jù)質量因素以及分析

ADSB是一種基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS、北斗等），并依賴于地面基站以及數(shù)據(jù)處理中心的監(jiān)視手段。決定ADSB監(jiān)視數(shù)據(jù)質量的關鍵因素，也主要來自信號傳播、地面基站數(shù)據(jù)傳輸以及數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)處理能力三個方面。

3.1 ADSB信號傳播

ADSB（OUT）主要工作在1090MHZ頻段，與二次雷達工作頻段相同。無線電信號可能會被干擾，主要包括同頻率干擾、鄰頻道干擾、帶外干擾、互調干擾和阻塞干擾等。干擾將導致性能下降，質量惡化，信息誤差或者丟失，甚至阻斷了通信的進行。

信號干擾主要來自周圍電磁環(huán)境，惡劣的電磁環(huán)境將直接影響到ADSB數(shù)據(jù)質量。所以在ADSB基站選址之前要對周圍電磁環(huán)境進行檢測，將周圍電磁環(huán)境不符合要求的待選地址排除。在ADSB基站建站之后，要對基站工作頻段進行實時監(jiān)控當發(fā)現(xiàn)異常要及時排查。

3.2 ADSB數(shù)據(jù)傳輸

ADSB基站接受到飛行數(shù)據(jù)后，多采用私有（專用網）或者公有網絡（Internet）將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)處理中心。網路數(shù)據(jù)傳輸主要有三種通信傳輸模式單播、組播（多播）以及廣播。

單播是接收端與發(fā)送端之間的端到端連接?！岸说蕉恕敝该總€需要接受信息的用戶都從發(fā)送端接收遠程流。僅當用戶發(fā)出申請時，才發(fā)送數(shù)據(jù)流。組播簡而言之就是一對一組的通訊模式，即只有在相同組的用戶才可以接收到此組內的所有數(shù)據(jù)，而在網絡傳輸中只向有需求的用戶復制并轉發(fā)其所需數(shù)據(jù)。這樣僅通過一次數(shù)據(jù)傳輸就可以將數(shù)據(jù)發(fā)送給多個有需要（加入組）的用戶，又能確保不在組中的用戶通訊不受到干擾。廣播可以理解為一對所有的通訊模式，在網絡傳輸過程中，網絡會對其中任何一個用戶發(fā)出的數(shù)據(jù)包都進行直接轉發(fā)，所有在網用戶都不管你是否需要這個信息，你都會接收到這個信息。廣播不需要進行路由選擇，所以其網絡成本十分低廉。

單播通過網絡對每個用戶發(fā)送數(shù)據(jù)流，總流量=用戶數(shù)×用戶流量；在用戶多或者每個用戶都產生巨大流量的活動中，網絡傳輸將無法支持龐大的數(shù)據(jù)流?，F(xiàn)有的網絡帶寬是金字塔結構，如果全部使用單播協(xié)議，將造成網絡主干不堪重負。

廣播就是網絡向網內每一個用戶都同時發(fā)送數(shù)據(jù)包，不論這些用戶是否需要這個數(shù)據(jù)包。如果僅僅通過路由器、交換機等網絡設備控制其傳輸，那么將極易產生廣播風暴。廣播風暴（broadcaststorm）簡單的講是指當廣播數(shù)據(jù)擁塞整個網絡，并占用大量網絡帶寬，導致網絡業(yè)務運行緩慢，甚至徹底崩潰，這就發(fā)生了“廣播風暴”。

組播從根本上解決了單播傳輸效率低以及廣播風暴的問題。當網絡中的某些用戶需求某個或者某組數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)源只需要發(fā)送一次數(shù)據(jù)，組播便可以通過路由器并借助相關協(xié)議為數(shù)據(jù)包建立樹型路由，使信息在最恰當?shù)姆种c才開始復制和分發(fā)，從而達到最優(yōu)的傳輸效果。

ADSB基站建設必定是大規(guī)模且成系統(tǒng)的，對數(shù)據(jù)的實時性、可靠性以及穩(wěn)定性要求很高，所以做好詳細的IP地址規(guī)劃以及網絡拓撲設計是十分重要的。選擇組播為數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｊ?，能有效提高?shù)據(jù)傳輸效率并能有效避免廣播風暴，降低由傳輸鏈路帶來的運行風險。

3.3 ADSB數(shù)據(jù)處理

ADSB數(shù)據(jù)處理是ADSB為民航系統(tǒng)提供監(jiān)視服務的最后一關，從數(shù)據(jù)層面剔除異常的、無效的以及錯誤的數(shù)據(jù)將有效提高空管監(jiān)視系統(tǒng)的服務質量。

首先，檢查ADSB數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)源項，提取其中的SAC和SIC，并和用戶規(guī)定的數(shù)據(jù)源表進行比對，以檢查數(shù)據(jù)來源的合法性。

其次，數(shù)據(jù)處理時應能對接收到的ADSB數(shù)據(jù)的完好性（NUC、NIC、NAC、SIL）作必要的檢查，能正確檢測并處理異常的ADSB數(shù)據(jù)。當ADSB位置報告數(shù)據(jù)的精度指標，NUC值低于5或者NIC低于6或者SIL低于2時，應當對數(shù)據(jù)進行隔離，根據(jù)需求確定是否將數(shù)據(jù)輸出。提取ADSB數(shù)據(jù)處理的各類時標數(shù)據(jù)項，并根據(jù)時標的類型進行數(shù)據(jù)驗證、傳輸延遲判定、位置或高度補償?shù)群侠淼膽?。其系統(tǒng)處理時間延時應控制在100毫秒以內。當時標有效性超出用戶設定值時，相應的ADSB數(shù)據(jù)應予以丟棄處理，并通過預推算法補全航跡數(shù)據(jù)。其系統(tǒng)刷新率不應低于相同環(huán)境下的航管雷達系統(tǒng)數(shù)據(jù)刷新率。

最后ADSB數(shù)據(jù)處理應當根據(jù)速度以及上升下降率相關數(shù)據(jù)，建立系統(tǒng)航跡模型并形成經驗曲線，根據(jù)經驗曲線與ADSB數(shù)據(jù)進行比較形成系統(tǒng)航跡，提高系統(tǒng)航跡精度。

4 小結

經過近幾年的運行測試總結運行當中暴露來的問題，不難發(fā)現(xiàn)ADSB系統(tǒng)數(shù)據(jù)質量的高低主要取決于信號傳播、數(shù)據(jù)傳輸以及數(shù)據(jù)理能力三個方面。選擇適合建站場地；建立相對完善的網絡傳輸拓撲；制定合理的數(shù)據(jù)篩選規(guī)則才能有效提高ADSB數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)質量。

參考文獻：

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