摘要：廣播式自動相關監(jiān)視系統(tǒng)（ADS-B）是一種全新科技，它將當今空中交通管制中的三大要素通信、導航、監(jiān)視進行了重新定義，本文對ADS-B系統(tǒng)進行了簡要概述，并闡述了其在機場地面運行管制中的應用與意義。

關鍵詞：ADS-B；地面監(jiān)視；管制應用；

隨著我國工業(yè)水平的不斷提高，民航業(yè)也得到了迅猛發(fā)展，我國正由民航大國向民航強國邁進。在多種交通方式中，無論是旅客運輸量還是旅客周轉量，民航增長速度都是最高的。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2017年我國民航完成旅客運輸總量5.49億人次，年均增長率達到12.6%。民用航空器的通信方式也逐漸在由語音通信向數(shù)據(jù)通信轉變。

傳統(tǒng)機場地面監(jiān)視依靠塔臺管制員目視指揮，但由于視覺差及人的因素會導致運行安全性降低，且保障效率也已出現(xiàn)運行瓶頸。針對機坪視覺盲區(qū)問題，部分機場仍在使用早期的一次雷達監(jiān)視系統(tǒng)，其受極端氣象或其它障礙物的干擾，會導致雷達信號嚴重衰減，制約了其監(jiān)視的準確性。

隨著我國客運航班量的大幅增加，機場地面航空器運行密度和地面運行保障車輛也在迅猛增長，使得機場地面運行環(huán)境變得更加復雜，安全問題日益突出。在日常運行中，機場地面航空器與航空器、航空器與車輛之間，會時有發(fā)生沖突或刮擦情況，跑道入侵更是危害航空安全的潛在因素。機場在特殊天氣、夜間低能見度等條件下運行，將會給機坪管制及地面運行帶來巨大考驗，會直接導致機場地面運行資源緊張，降低機場整體服務質(zhì)量及航空器地面運行安全。

廣播式自動相關監(jiān)視技術對未來空中交通管理領域的發(fā)展影響及其深遠，ADS-B是國際民航組織確定的未來主要監(jiān)視技術之一，其將衛(wèi)星導航、通信、機載設備及地面設備等先進技術相結合，進一步強化管制員和飛行員對運行態(tài)勢的感知，對提升運行安全水平、空域容量與地面運行效率以及航空公司運控能力具有重要作用。ADS-B設備依賴于GPS導航，且回傳信息量更大、精度更加精良、不受地理地形限制，且覆蓋范圍較廣，建設與運行成本相對低廉。該技術不僅可用于空對空的協(xié)同作用，也可以擴展到地面場監(jiān)雷達，使航空器地面活動更加靈活。

一、ADS-B概述

ADS-B全稱是Automatic Dependent Surveillance - Broadcast，中文是廣播式自動相關監(jiān)視系統(tǒng)。顧名思義，即無需人工操作或詢問，可自動從相關機載設備獲取參數(shù)并向其它航空器或地面站廣播航空器的準確位置、高度、速度、航向等識別信息。它衍生于ADS（自動相關監(jiān)視），最初是為越洋飛行的航空器，在無法進行雷達監(jiān)視的情況下，希望利用衛(wèi)星實施監(jiān)視所提出的解決方案。

ADS-B系統(tǒng)以網(wǎng)狀、多點對多點的方式完成數(shù)據(jù)雙向通信，它主要以空對空、地對空的狀態(tài)進行系統(tǒng)監(jiān)視。通常情況下，只需搭機載電子設備（GPS接收機、數(shù)據(jù)鏈收發(fā)機及其天線、駕駛艙沖突信息顯示器CDTI），即無需任何地面輔助設備即可完成相關監(jiān)視廣播功能。裝備了ADS-B的航空器可通過數(shù)據(jù)鏈廣播其自身的精確位置及其它相關數(shù)據(jù)，并且形成清晰、直觀的背景地圖和航跡、交通態(tài)勢分布、參數(shù)窗口以及報文窗口等，最后以雷達畫面形式實時提供給相關用戶。

ADS-B報文信息通過空—空、空—地數(shù)據(jù)鏈廣播進行傳播，數(shù)據(jù)鏈路是其重要的組成部分，目前ADS-B可選的數(shù)據(jù)分為三種：模式4VDL（甚高頻數(shù)據(jù)鏈）；UAT（通用訪問收發(fā)機數(shù)據(jù)鏈）；1090ES（擴展電文數(shù)據(jù)鏈，是基于S模式應答機的一種技術）。1090ES國際民航組織較推薦采用，也是目前我國采用的數(shù)據(jù)模式，實現(xiàn)選擇性詢問、雙向數(shù)據(jù)模式進行通信，從而接入自動化空中交通管理系統(tǒng)，供相關部門和人員參考使用。

二、ADS-B在地面監(jiān)視中的應用

ADS-B在機場地面運行中的應用，主要包括終端區(qū)監(jiān)視和機場飛行區(qū)地面監(jiān)視。終端區(qū)監(jiān)視是實現(xiàn)機場終端區(qū)域內(nèi)空中航班的飛行狀態(tài)，ADS-B可為終端區(qū)進、離港航班的空中排序提供數(shù)據(jù)支持；機場場面監(jiān)視實現(xiàn)了對機場停機坪航空器，甚至地面運行保障車輛、人員的動態(tài)進行實時監(jiān)控。亦可為A-SMGCS系統(tǒng)和跑道入侵系統(tǒng)提供相關數(shù)據(jù)支持，防治人員、航空器、車輛入侵機場跑道。

在大型繁忙機場，即便安裝了一次場面雷達等相關輔助監(jiān)視設備，也經(jīng)常會因特殊天氣或其它假移動目標對監(jiān)視信號造成干擾，甚至出現(xiàn)部分探測盲區(qū)，難以做到完全覆蓋地面所有航空器及地面運行車輛的監(jiān)視需求。

通過接收和處理ADS-B廣播信息，可監(jiān)視活動中的航空器從空中一直延伸到機場登機橋，配合機場多點定位及全景視頻監(jiān)控功能，在場區(qū)的不同點位架設ADS-B接收基站，從而實現(xiàn)從登機門到跑道，甚至空中運行階段的交通管制全覆蓋。不在依賴價格昂貴的場面監(jiān)視雷達設備，實現(xiàn)機場地面及終端區(qū)全部移動目標監(jiān)控與指揮，最大限度確保機坪運行安全。

2016年2月，為解決機坪通視問題，加強機場航班信息準確性及機位資源使用的管控能力，沈陽機場生產(chǎn)運行指揮中心率先建議在沈陽機場機坪安裝了ADS-B接收系統(tǒng)設備。主要用于實時掌握機坪及終端區(qū)域內(nèi)的航空器機型、機號、時刻、位置、地面實時運行狀態(tài)等重要信息。提升了機場在特殊天氣、夜間運行及高峰小時等繁忙階段的地面運行保障能力。并通過ADS-B地圖投影功能，直觀顯示航空器實時地理位置，解決了機坪物理視覺盲區(qū)，減少地面運行沖突，最大限度提升了機坪運行效率，縮短航空器地面滑行時間，保證航班運行正點，也為機場應急救援保障工作起到?jīng)Q定性作用。

地圖投影是利用一定數(shù)學法則把地球表面的經(jīng)、緯線轉換到平面上的理論和方法。由于地球是一個赤道略寬兩極略扁的不規(guī)則的球體，故其表面是一個不可展平的曲面，所以運用任何數(shù)學方法進行這種轉換都會產(chǎn)生誤差和變形，為按照不同的需求縮小誤差，就產(chǎn)生了地圖投影法。

ADS-B將信息回傳后形成清晰、直觀的雷達標牌、航跡及相關重要信息，通過地圖投影，機場飛行區(qū)、航站樓、跑道，滑行道、聯(lián)絡道及停機位等整體平面輪廓將被清晰顯示，并通過接收裝置將飛機的實時位置投影至指定地圖內(nèi)。管制員可根據(jù)比例對地圖進行放大及縮小，直觀判斷航空器的準確位置。合理、有序指揮地面航空器推出、滑入、滑行、起降，極大程度避免了航空器在地面運行階段發(fā)生的不安全事件，也可通過ADS-B系統(tǒng)兼顧空中終端區(qū)航空器的飛行動態(tài)，避免航空器產(chǎn)生運行沖突，降低航空器運行風險。

三、ADS-B與傳統(tǒng)監(jiān)視雷達功能的區(qū)別

因機場航站樓及指廊建筑物的遮擋，場監(jiān)雷達在停機坪區(qū)域將會產(chǎn)生部分探測盲區(qū)，即不能有效監(jiān)視所轄區(qū)域內(nèi)的目標；還會因存在地物雜波、氣象雜波等外界因素干擾而產(chǎn)生虛假目標。ADS-B系統(tǒng)可有效解決并提升機坪運行效率，亦可融合機載應答機進行全方位的數(shù)據(jù)捕捉。支持A/C模式、S模式和ADS-B等多種應答信號，更加準確的獲取目標位置、高度、身份、航班號等信息，實現(xiàn)進、離港航班的自動識別分類，為運行指揮人員提供更完善的服務。特別是當天氣狀況較差、能見度較低或機場夜間運行時，該系統(tǒng)不僅能清晰了解到航空器在跑道、滑行道以及聯(lián)絡道上的準確位置，還可以使管制員準確快速的對航空器運行變化作出快速反應，為機場運行指揮提供有力保障。

ADS-B系統(tǒng)精度較高，可實現(xiàn)機場地面活動目標全方位、無盲區(qū)的實時監(jiān)視，為機坪運行指揮提供位置監(jiān)視和沖突告警服務，亦可通過ADS-B系統(tǒng)監(jiān)視地面運行車輛、人員、航空器等動態(tài)位置信息，實現(xiàn)場面目標的全方位監(jiān)視，促進機場資源的合理利用，有效提升機場飛行區(qū)的運行安全。

綜上所述，并結合機場運行指揮工作實際，ADS-B系統(tǒng)發(fā)揮了巨大優(yōu)勢并實現(xiàn)了如下功能技術，區(qū)別于傳統(tǒng)監(jiān)視雷達系統(tǒng)，為機場運行提供了有力保障：

1、ADS-B系統(tǒng)能夠覆蓋全場無盲區(qū)，地面及空中進近區(qū)域航空器的識別率達到100%。

2、將所捕捉目標投影到本場場區(qū)平面圖，使用人員可直觀的通過圖形分辨出航空器、人員、車輛的精確位置。

3、可將系統(tǒng)中所捕捉到的航班掛出雷達標牌，現(xiàn)實航班號、機型、機號、高度、速度、經(jīng)緯度、垂直上升下降率、應答機編碼、修正后的進、離港時間、運動方向、航跡等相關數(shù)據(jù)。

4、根據(jù)不同顏色標志區(qū)別進、出港航班，重要航班、國內(nèi)、國際（混合）航班等任務性質(zhì)，以便管制人員關注區(qū)分。

5、將飛行航路數(shù)據(jù)、航空器性能、CDM放行時間、停機位、登機口、機場跑道燈光及航空氣象等接口引入終端，并與機場運行指揮集成系統(tǒng)相互融合，整合各類運行信息，不斷提升機場運行保障能力。

6、提供航空器在停機坪、滑行道、聯(lián)絡道及跑道上的實時運行狀態(tài)，監(jiān)控跑道運行偏差，避免發(fā)生各類跑道入侵事件，為各類沖突及危險接近等情況提供有效、及時的告警服務。

四、結束語

預計到2020年，我國運行航班總量將達到3700余架次，旅客吞吐量將達到7億人次，2024年將有望超越美國成為全球最大的航空運輸體。ADS-B地面站建設成本是傳統(tǒng)二次雷達的九分之一，運行監(jiān)控精度可以提高至10米量級，對于機場地面管制來說，監(jiān)視數(shù)據(jù)更新速度快，減小航空器地面滑行間隔，優(yōu)化并縮短航空器地面滑行時間，深度挖掘及不斷優(yōu)化航空器地面運行方案，著眼于廣播式自動相關監(jiān)視系統(tǒng)（ADS-B）新技術的推廣與應用，從戰(zhàn)略高度謀劃民航發(fā)展未來，進一步拓展機場自身發(fā)展空間，提升服務品質(zhì)，提高行業(yè)運行效率，以實實在在的效果為民航安全發(fā)展、科學發(fā)展保駕護航。

參考文獻：

[1]成都電子科技大學碩士學位論文《ADS-B監(jiān)視功能的性能研究和仿真》（作者：姚姣）.

[2]中國民航大學本科學位論文《ADS-B（1090ES）數(shù)據(jù)報文生成技術研究》（作者：張一瀚）.

[3]中國電子科學研究院學報《S模式ADS-B系統(tǒng)性能分析》（作者：曾一江）.

[4]空中交通管理《ADS-B技術介紹》（作者：呂小平）.

作者簡介：王爍，出生年月：1985.08，性別：男，民族：漢，籍貫（精確到市）：遼寧省沈陽市，當前職務：沈陽桃仙國際機場股份有限公司 生產(chǎn)運行指揮中心 運行指揮室 副主任，當前職稱：中國民用航空局；東北管理局；機場工程；助理工程師，學歷：本科