葉紅軍，劉 亮，賈詩雨

(衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與裝備技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050081)

0 引言

近年來，世界民航業(yè)迅猛發(fā)展[1-2]，飛行流量呈現(xiàn)跨越式發(fā)展，給民航空管系統(tǒng)的建設(shè)和服務(wù)提出了更高的要求，如馬航MH370等航空安全事件暴露了現(xiàn)有監(jiān)視手段的不足。目前，民航空管主要依靠甚高頻通信和雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)作為管制服務(wù)保障手段，但其在全球范圍通信和監(jiān)視設(shè)備數(shù)量不足，質(zhì)量缺失，尤其是洋區(qū)、沙漠等絕大部分地區(qū)無法有效覆蓋[1]，由于大面積深海、高山、高原、荒漠和極其艱苦的地理生存環(huán)境，傳統(tǒng)的雷達(dá)系統(tǒng)建設(shè)、維護(hù)、供電和供水成本很高甚至無法部署，并且需要有人值守，因此這些地區(qū)的航線很難實(shí)現(xiàn)多重雷達(dá)監(jiān)視覆蓋，空管部門只能使用程序管制方式進(jìn)行管理?；诔绦蚬苤品绞剑苤茊T無法實(shí)時(shí)掌握飛行動(dòng)態(tài)，無法高效地進(jìn)行空中交通管制服務(wù)，無法實(shí)時(shí)確認(rèn)航空器的準(zhǔn)確位置，這些都是潛在的航空安全風(fēng)險(xiǎn)[3-4]。為此，ICAO提出了“全球航空遇險(xiǎn)與安全系統(tǒng)”運(yùn)行規(guī)劃[5]，力圖全面提升航班連續(xù)位置監(jiān)視、追蹤與控制能力。文章概述了廣域星地一體化綜合監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和大批量監(jiān)視信息并行接收技術(shù)，并通過仿真試驗(yàn)驗(yàn)證了廣域綜合監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼案哽`敏度星基ADS-B接收性能?；谠擉w制的廣域航空監(jiān)視應(yīng)用可全面支持全球航班追蹤系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行，將顯著提高國(guó)際民航安全監(jiān)視技術(shù)水平。

1 航空監(jiān)視技術(shù)的發(fā)展

當(dāng)前，主流的航班監(jiān)視手段有雷達(dá)、廣域多點(diǎn)相關(guān)系統(tǒng)(WAMLAT)和ADS-B三種手段，由被測(cè)物與基站距離與測(cè)量位置精度關(guān)系可知，ADS-B的測(cè)量精度不受距離限制，性能優(yōu)于其他手段[5]，如圖1所示。

圖1 被測(cè)物與基站距離與測(cè)量位置精度關(guān)系

針對(duì)傳統(tǒng)雷達(dá)監(jiān)視手段的不足，新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)的核心技術(shù)——ADS-B技術(shù)被引入，衛(wèi)星系統(tǒng)、飛機(jī)機(jī)載電子系統(tǒng)以及地基裝置和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過高速數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行天空地一體化協(xié)同新一代綜合監(jiān)視[6-7]。ADS-B技術(shù)既可解決傳統(tǒng)地基雷達(dá)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施要求高、部署困難、價(jià)格昂貴、監(jiān)視范圍和精度有限等問題，也可為空中交通管理和服務(wù)提供全面、精確、實(shí)時(shí)的定位、監(jiān)視和飛行態(tài)勢(shì)的信息。

美國(guó)是最早研究和應(yīng)用ADS-B技術(shù)的國(guó)家之一，專門指定了NEXTGEN計(jì)劃用于推廣和應(yīng)用ADS-B技術(shù)，在這個(gè)計(jì)劃中，ADS-B被稱為二次雷達(dá)的替代品，成為主要的空域監(jiān)視方式。二次雷達(dá)降級(jí)為ADS-B的備份，只有在ADS-B失效時(shí)，才會(huì)使用二次雷達(dá)作為備份[8]。澳大利亞是運(yùn)行ADS-B最為成功的國(guó)家，在其整個(gè)陸地上，部署了2個(gè)區(qū)域管制中心和98個(gè)地面接收站，實(shí)現(xiàn)了3 000英尺空域的ADS-B全覆蓋。通過運(yùn)行，澳大利亞可以將航空器最小間隔標(biāo)由80海里降低到只有5海里，極大地提高了空域利用率[9]。早在1998年，我國(guó)就引進(jìn)和應(yīng)用了ADS技術(shù)(當(dāng)時(shí)是ADS-C標(biāo)準(zhǔn))，用于探索空管新技術(shù)，并發(fā)展西部的航空業(yè)[10-11]。目前，ADS-B的建設(shè)和運(yùn)行已經(jīng)在西部和西南地區(qū)蓬勃開展。云南和西藏的部分支線機(jī)場(chǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了ADS-B航跡監(jiān)控，新疆地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全空域的ADS-B監(jiān)控，甘肅地區(qū)，Z1航路ADS-B監(jiān)視工程已經(jīng)竣工，并通過了驗(yàn)收。

但是，目前發(fā)展的ADS-B大多是陸基監(jiān)視，陸基ADS-B技術(shù)存在監(jiān)視范圍受自然環(huán)境制約，監(jiān)測(cè)范圍有限的問題，需要探索新的能夠解決全球監(jiān)視特別是洋區(qū)監(jiān)視的問題。

2 新一代綜合航空監(jiān)視技術(shù)框架

全球航空飛行跟蹤系統(tǒng)需要滿足以下功能[12]：

(1)跟蹤內(nèi)容

① 位置跟蹤：需要進(jìn)行航空飛行跟蹤最基本的跟蹤內(nèi)容；

② 狀態(tài)跟蹤：在位置跟蹤基礎(chǔ)上更豐富的跟蹤內(nèi)容，與位置不同，飛行狀態(tài)是判斷飛行中故障、操作等的重要依據(jù)。

(2)跟蹤要求

① 連續(xù)性：航空飛行跟蹤具有一定的特殊性，以目前最長(zhǎng)的跨洋航班為例，其總時(shí)間長(zhǎng)度也不會(huì)超過15 h，因此，小時(shí)級(jí)，甚至更高頻度的跟蹤是有必要的，目前ICAO規(guī)定的航班飛行跟蹤頻度約在15 min左右，針對(duì)特定需求，已經(jīng)有公司給出了分鐘級(jí)，甚至秒級(jí)的跟蹤方案；

② 全球性：要求被跟蹤的航空器具有一定的全球普適特征，也就意味著航空器上應(yīng)有標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、強(qiáng)制安裝位置、狀態(tài)傳感器以及在海洋和陸地都提供跟蹤的手段。如表1所示，現(xiàn)存的不同航空監(jiān)視手段都有自身的優(yōu)勢(shì)和問題。

表1 航空監(jiān)視手段對(duì)比

分類監(jiān)視技術(shù)優(yōu)勢(shì)問題現(xiàn)狀地基監(jiān)視技術(shù)一次雷達(dá)照射源可控部署困難,成本較高技術(shù)成熟二次雷達(dá)地基ADS-B高精度監(jiān)視監(jiān)視范圍小技術(shù)成熟星基監(jiān)視技術(shù)ACARS大范圍監(jiān)視實(shí)時(shí)性低,存在盲區(qū)技術(shù)成熟新型監(jiān)視技術(shù)星基ADS-B全球監(jiān)視技術(shù)尚未完全成熟試驗(yàn)驗(yàn)證北斗系統(tǒng)全球監(jiān)視實(shí)時(shí)性及通信容量不足通航驗(yàn)證

新一代綜合航空監(jiān)視技術(shù)的關(guān)鍵即對(duì)二次監(jiān)視雷達(dá)技術(shù)和地基ADS-B接收站無法覆蓋地區(qū)的飛機(jī)監(jiān)視問題，比如山川、海洋和沙漠地區(qū)，這些地區(qū)占全球近2/3，星基ADS-B在地基ADS-B的基礎(chǔ)上利用覆蓋全球的數(shù)據(jù)鏈增強(qiáng)系統(tǒng)使處在衛(wèi)星覆蓋區(qū)域內(nèi)的飛機(jī)能夠得到實(shí)時(shí)的監(jiān)控[13-14]，該監(jiān)控技術(shù)能夠突破地理?xiàng)l件的限制，極大地提高了監(jiān)控范圍、監(jiān)控效率和對(duì)飛機(jī)的搜索救援效率，提高航空安全性和航空效率，此外還能優(yōu)化航線，減少能源消耗和碳排放，對(duì)民航業(yè)發(fā)展有著極為重要的意義。新一代綜合航空監(jiān)視技術(shù)的框架是建立以廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)為主的空域監(jiān)視系統(tǒng)，結(jié)合導(dǎo)航增強(qiáng)，北斗短報(bào)文服務(wù)及星間傳輸，建立空中交通態(tài)勢(shì)感知，保障空管對(duì)無雷達(dá)區(qū)空域的完好監(jiān)視。

由于ADS-B信號(hào)功率有限，同時(shí)考慮效費(fèi)比，低軌星座適宜進(jìn)行全球覆蓋的ADS-B信號(hào)偵收，同時(shí)可通過星座的快速幾何變化及大功率信號(hào)增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航性能增強(qiáng)，并利用低軌道衛(wèi)星與北斗全球衛(wèi)星間的星間鏈路，通過可靠穩(wěn)定的北斗短報(bào)文形式完成對(duì)ADS-B接收信息的轉(zhuǎn)發(fā)下傳，從而提升對(duì)全球任意區(qū)域航空監(jiān)視的實(shí)時(shí)性。此外，為實(shí)現(xiàn)監(jiān)視信息的傳輸保證監(jiān)視目標(biāo)的實(shí)時(shí)性和有效性，需要具有衛(wèi)星通信能力。因此，整個(gè)系統(tǒng)框架以低軌星座為基礎(chǔ)構(gòu)建全球無縫覆蓋的監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)形成星基增強(qiáng)和信息傳輸手段，實(shí)現(xiàn)全球?qū)崟r(shí)大容量監(jiān)視和傳輸，如圖2所示。

圖2 新一代綜合航空監(jiān)視技術(shù)框架

3 低軌星座航空安全監(jiān)視體制關(guān)鍵技術(shù)

對(duì)于低軌星座航空安全監(jiān)視體制而言，涉及星座網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)、星上大容量監(jiān)視信息并發(fā)接收等方面，對(duì)于星間信息傳輸則利用衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。

3.1 機(jī)星地一體化綜合監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)而言，要實(shí)現(xiàn)對(duì)一定區(qū)域或者全球的覆蓋和服務(wù)能力，往往需要由數(shù)顆或者數(shù)十顆衛(wèi)星構(gòu)成衛(wèi)星星座。低軌衛(wèi)星星座網(wǎng)絡(luò)建模確定星座布局和路由拓?fù)?，確保覆蓋的有效性、傳輸?shù)臅r(shí)效性和降低衛(wèi)星數(shù)量，除此之外，還可以利用低軌衛(wèi)星與北斗三號(hào)衛(wèi)星間的星間鏈路，利用北斗短報(bào)文完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，將高軌道導(dǎo)航衛(wèi)星也作為監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)。

將星座衛(wèi)星編號(hào)為XYY，其中X代表軌道號(hào)，YY代表軌道內(nèi)衛(wèi)星編號(hào)。衛(wèi)星具有星上處理與路由交換能力，可以完成路由器的功能，按照特定規(guī)則將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到相鄰衛(wèi)星。對(duì)于近極軌星座，在兩極附近衛(wèi)星比較密集，相鄰軌道面間的衛(wèi)星相對(duì)運(yùn)動(dòng)角速度也較高，跨越極區(qū)時(shí)還會(huì)發(fā)生左右關(guān)系互換，天線指向跟蹤困難；另一方面，兩極區(qū)域業(yè)務(wù)量很低，因此，在衛(wèi)星緯度高于門限時(shí)將關(guān)閉軌道面間星間鏈路。

由于星間/星地鏈路所承載的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)遠(yuǎn)小于所能提供的星間鏈路數(shù)傳速率，因此在星間傳輸時(shí)，鏈路傳輸阻塞概率極小，在路由規(guī)劃中可以實(shí)現(xiàn)以最小轉(zhuǎn)發(fā)傳輸時(shí)延為主的優(yōu)先目標(biāo)。綜合考慮信號(hào)空間傳播時(shí)延和信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)處理時(shí)延，在信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)中，信號(hào)處理時(shí)延將是主要的延遲項(xiàng)，因此在具體的路由規(guī)劃中，采用最小跳數(shù)算法。

所采用的最小跳數(shù)算法，基于最短路徑算法進(jìn)行設(shè)計(jì)，即將鏈路代價(jià)歸一化，可以在實(shí)現(xiàn)相同路由性能的條件下，降低路由規(guī)劃的運(yùn)算處理復(fù)雜度。路由規(guī)劃中通過逐步標(biāo)定到達(dá)節(jié)點(diǎn)路徑長(zhǎng)度的方法來求解最短路徑[15]。

設(shè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)i到達(dá)目節(jié)點(diǎn)1的最小路徑代價(jià)估計(jì)為Di。如果在迭代過程中，Di已變成一個(gè)固定的值，稱節(jié)點(diǎn)i為永久標(biāo)定的節(jié)點(diǎn)，永久標(biāo)定節(jié)點(diǎn)的集合用P表示。在算法的每一步中，在P以外的節(jié)點(diǎn)中，選擇與目的節(jié)點(diǎn)1最近的節(jié)點(diǎn)加入集合P。具體算法如下：

① 初始化：即P={1}，D1=0，Dj=dj1，j≠1。

② 尋找下一個(gè)與目的節(jié)點(diǎn)最近的節(jié)點(diǎn)，即求i，i?P使下式成立。如果P包含了所有的節(jié)點(diǎn)，則算法結(jié)束，

3.2 星基ADS-B大容量監(jiān)視信息并發(fā)接收技術(shù)

對(duì)于低軌道衛(wèi)星的距離空間飛行器最近的距離約為500 km(假定)，此外，為了擴(kuò)大覆蓋范圍，還需要監(jiān)測(cè)距離約為1 500 km左右的飛行器，此時(shí)自由空間路徑傳輸損耗約為：

loss=32.45+10lg(1 500)+10lg(1 090)=156 dB。

因此可得，ADS-B信號(hào)到達(dá)衛(wèi)星天線接收口面的電平約為：23+30-156=-103 dBm。在DO-260B對(duì)A類ADS-B接收機(jī)的靈敏度要求中，靈敏度最高的A3類接收機(jī)的靈敏度也僅僅為-84 dBm，所以現(xiàn)有的ADS-B地面接收處理算法不能滿足星載低信噪比環(huán)境的要求。針對(duì)星載ADS-B小信號(hào)及并發(fā)大容量的特性，需要進(jìn)行新的方法研究，適用于大容量高靈敏度監(jiān)視信號(hào)接收[16-17]。

利用射頻前端的輸出進(jìn)行對(duì)數(shù)檢波和窄帶濾波處理，針對(duì)尖銳的ADS-B脈沖信號(hào)進(jìn)行邊沿檢測(cè)的計(jì)數(shù)方法，綜合考慮上升下降沿的整體趨勢(shì)，完成對(duì)報(bào)頭的捕獲，并利用報(bào)頭脈沖間的噪聲信號(hào)強(qiáng)度完成對(duì)信號(hào)報(bào)頭的篩選，最后利用三階系數(shù)加權(quán)的方法完成對(duì)尖銳脈沖信號(hào)的加權(quán)判決，從而達(dá)到降低解調(diào)誤碼率的目的，如圖3所示。

圖3 星載ADS-B信號(hào)接收方法

具體流程如下：

(1)對(duì)數(shù)檢波器檢波和AD器件量化

利用射頻前端完成的1 090 MHz射頻信號(hào)的射頻前端濾波和放大后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)檢波器的檢波和AD量化，利用對(duì)數(shù)檢波器可以保證ADS-B接收機(jī)具備較好的動(dòng)態(tài)范圍，保證不同電平范圍的信號(hào)在進(jìn)入AD器件前保持一定范圍的電平值，最終在AD器件量化輸出后，保證信號(hào)數(shù)字化的幅值保持一定的數(shù)值范圍。

(2)疑似報(bào)頭判決

取上升沿寄存器的相應(yīng)位置的上升沿計(jì)數(shù)值進(jìn)行加和，得到報(bào)頭上升沿計(jì)數(shù)和，選取的寄存器索引位置ai為：

a1=「0.25fsampleTchip?，

a2=「1.25fsampleTchip?，

a3=「3.75fsampleTchip?，

a4=「4.75fsampleTchip?，

a5=「8.25fsampleTchip?，

a6=「9.75fsampleTchip?，

a7=「10.75fsampleTchip?，

a8=「11.75fsampleTchip?。

其中，以最早進(jìn)入上升沿計(jì)數(shù)移位寄存器的數(shù)據(jù)索引值為1，依次遞增，fsample為輸入信號(hào)采樣率，Tchip為ADS-B碼片長(zhǎng)度，為1 μs。

取下降沿寄存器的相應(yīng)位置的下降沿計(jì)數(shù)值進(jìn)行加和，得到報(bào)頭下降沿計(jì)數(shù)和，選取的寄存器索引位置bi為：

b1=「0.75fsampleTchip? ，

b2=「1.75fsampleTchip?，

b3=「4.25fsampleTchip?，

b4=「5.25fsampleTchip?，

b5=「8.75fsampleTchip?，

b6=「10.25fsampleTchip?，

b7=「11.25fsampleTchip?，

b8=「12.75fsampleTchip?。

其中，以最早進(jìn)入下降沿計(jì)數(shù)移位寄存器的數(shù)據(jù)索引值為1，依次遞增，fsample為輸入信號(hào)采樣率，Tchip為ADS-B碼片長(zhǎng)度，為1 μs。

將報(bào)頭上升沿計(jì)數(shù)和與報(bào)頭下降沿計(jì)數(shù)和相加，并與相應(yīng)門限進(jìn)行判決，高于門限值則被判定為疑似報(bào)頭。

(3)三階加權(quán)差分解調(diào)

根據(jù)報(bào)頭的位置確定信號(hào)的起始位，對(duì)每一個(gè)報(bào)文位前半個(gè)碼片的所有采樣點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)求和，加權(quán)系數(shù)λi為：

對(duì)每一個(gè)報(bào)文位后半個(gè)碼片的所有采樣點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)求和，加權(quán)系數(shù)與前半個(gè)碼片一致。

4 仿真試驗(yàn)驗(yàn)證

4.1 機(jī)星地一體化綜合監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潋?yàn)證

基于Matlab對(duì)所獲取的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用路由算法實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)路由性能進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。根據(jù)建鏈規(guī)則進(jìn)行建鏈。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量為79，包含了77顆衛(wèi)星以及2個(gè)地面站，如圖4所示。

圖4 航空安全監(jiān)視星間鏈路仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)

按照一定頻度進(jìn)行星間鏈路可視性報(bào)告的獲取，形成星間鏈路網(wǎng)絡(luò)的可視性矩陣序列。矩陣元素代表對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)間的可視性情況和傳輸距離，若為零則表示兩節(jié)點(diǎn)間不可視，否則表示節(jié)點(diǎn)間的傳輸距離。

根據(jù)可視性矩陣序列，基于建鏈規(guī)則形成79×79的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇煺站仃囆蛄小＞仃囋卮韺?duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)間的建鏈情況，若為零則表示兩節(jié)點(diǎn)間不建鏈；若為1則表示建鏈。

基于星間鏈路網(wǎng)絡(luò)的快照矩陣序列進(jìn)行路由規(guī)劃，模擬77顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳回地面站的業(yè)務(wù)過程，假設(shè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延為200 ms。由于星間鏈路速率相比較傳輸業(yè)務(wù)具有較大冗余，可以不考慮阻塞或者丟包問題。

目前主要對(duì)傳輸時(shí)延進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。為了衡量星間路徑的路由性能，令所有衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)每1 s產(chǎn)生一個(gè)模擬業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包，目的地址為地面站。在一個(gè)軌道周期內(nèi)對(duì)所有數(shù)據(jù)包統(tǒng)計(jì)平均跳數(shù)和平均延時(shí)，時(shí)間片長(zhǎng)度分別選為10，60，120，180 s。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 不同快照頻度傳輸延時(shí)仿真結(jié)果

拓?fù)淇煺疹l度/s平均跳數(shù)平均延時(shí)/ms104.8141 027.193604.8281 029.6671204.8571 037.6671804.9061 048.575

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，星間鏈路業(yè)務(wù)傳輸平均轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)為4～5次，傳輸時(shí)延在毫秒級(jí)，通過提高拓?fù)渚仃嚳煺疹l度可以實(shí)現(xiàn)傳輸時(shí)延的降低，但是會(huì)大幅度提高路由表的更新頻率，帶來一定的傳輸負(fù)荷。采用180 s的快照頻度，可以滿足航空監(jiān)視要求。

4.2 星基ADS-B接收性能仿真驗(yàn)證

通過對(duì)設(shè)計(jì)的基于相應(yīng)邊沿檢測(cè)的星載ADS-B星基接收算法的仿真分析，與通用地面處理算法相比在信號(hào)的檢測(cè)概率和誤碼率上都具備一定優(yōu)勢(shì)。如圖5所示，同樣接收鏈路下，在-95 dBm的信號(hào)接收?qǐng)鼍跋?，檢測(cè)概率提升35%左右。對(duì)于星載暴力糾錯(cuò)的5/112誤碼容限下，本文提出算法的誤碼率使同樣條件下的誤碼率接收靈敏度降低3 dB。如圖6所示，同樣接收鏈路下，星載算法的誤碼率明顯小于地面通用算法。

圖5 算法檢測(cè)概率與靈敏度電平仿真

圖6 算法誤碼率與靈敏度電平仿真

5 應(yīng)用前景展望

低軌星座航空安全監(jiān)視技術(shù)，由于具有全覆蓋、實(shí)時(shí)感知的能力，能夠大大提升航空安全監(jiān)視水平，具有廣闊的應(yīng)用前景。潛在用戶劃為4個(gè)領(lǐng)域，分別是空中導(dǎo)航服務(wù)供應(yīng)商、航空公司、通用航空和國(guó)土安全部門。其商業(yè)價(jià)值包括節(jié)省燃油、節(jié)省飛行時(shí)間和減少等候時(shí)間。根據(jù)分析通過優(yōu)化航班爬升過程、提升航路利用率、根據(jù)風(fēng)和氣候變化優(yōu)化航路三項(xiàng)服務(wù)能夠在2017-2030年為北大西洋和太平洋的美國(guó)航空公司節(jié)省30 億美元[18]。從其前景來看，ADS-B的全球大數(shù)據(jù)價(jià)值前景非?？捎^。

其中不可忽視的一個(gè)關(guān)鍵角色，就是衛(wèi)星與航空業(yè)務(wù)結(jié)合，這種結(jié)合型應(yīng)用可使從事空中導(dǎo)航服務(wù)的運(yùn)營(yíng)商，擁有獲取全球(特別是海洋區(qū)域)飛行跟蹤數(shù)據(jù)的能力，使上述各種商業(yè)模式得以實(shí)現(xiàn)。通過與北斗導(dǎo)航及其低軌星導(dǎo)航增強(qiáng)技術(shù)的結(jié)合，未來可以達(dá)到對(duì)全空域飛行器的定位精度優(yōu)于1 m，完好性告警時(shí)間優(yōu)于10 s，與星間鏈路、北斗短報(bào)文服務(wù)相關(guān)技術(shù)結(jié)合，航空信息的傳輸響應(yīng)時(shí)間，在不考慮網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和外部系統(tǒng)處理時(shí)延的前提下：強(qiáng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)優(yōu)于2 s，弱實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)優(yōu)于10 s，非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)優(yōu)于15 s。新一代綜合航空監(jiān)視技術(shù)應(yīng)用前景展望如圖7所示。

圖7 新一代綜合航空監(jiān)視技術(shù)應(yīng)用前景展望

6 結(jié)束語

以低軌星座航空安全監(jiān)視技術(shù)面臨的問題為出發(fā)點(diǎn)，通過對(duì)現(xiàn)有空管監(jiān)視技術(shù)進(jìn)行全面的整理分析，提出了基于低軌星座航空安全監(jiān)視技術(shù)的新一代綜合航空監(jiān)視技術(shù)框架，通過對(duì)廣域綜合監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和星基高靈敏度ADS-B監(jiān)視信息并行接收技術(shù)2項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)理論的分析和對(duì)原理樣機(jī)的性能測(cè)試，驗(yàn)證了低軌星座航空安全監(jiān)視技術(shù)在工程實(shí)踐中具有高可行性。