航空器ADSB自动相关监视系统.docx
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航空器ADSB自动相关监视系统
航空器ADS-B自动相关监视系统是指什么？
1.ADS-B概述
广播式自动相关监视（ADS-B）是利用空地、空空数据通信完成交通监视和信息传递的一种航行新技术。
与雷达系统相比：
ADS-B能够提供更加实时和准确的航空器位置等监视信息;
建设投资只有前者的十分之一左右，并且维护费用低，使用寿命长;
使用ADS-B可以增加无雷达区域的空域容量，减少有雷达区域对雷达多重覆盖的需求，大大降低空中交通管理的费用;
ADS-B可以为航空器提供交通信息，传递天气、地形、空域限制等飞行信息，使机组更加清晰地了解周边交通情况，提高情景意识，并可用于航空公司的运行监控和管理，为安全、高效的飞行提供保障;
ADS-B还可以用于飞行区的地面交通管理，是防止跑道侵入的有效方法。
ADS-B的应用将是保障飞行安全、提高运行效率、增大空中交通流量、减少建设投资的重要技术手段。
2.基本原理
ADS-B（AutomaticDependentSurveillance-Broadcast）一种监视技术，使航空器、机场机动车辆及其他目标能够自动发送和/或接收数据，例如识别信息、四维位置以及其他适合广播模式的超越数据链之外的附加信息。
对于航空器和机场机动车辆而言，这些信息是从机载导航和定位系统获得的。
包含了以下几层含义：
自动（Automatic）：
数据传送无需人工干预；
相关（Dependent）：
航空器的设备决定了数据的可用性，数据发送依赖于机载系统；
监视（Surveillance）：
提供的状态数据适用于监视的任务；
广播（Broadcast）：
采用广播方式发送数据，所有用户都可以接收这些数据。
根据相对于航空器的信息传递方向，机载ADS-B应用功能可以分为发送（OUT）和接收（IN）两类。
1）ADS-BOUT
ADS-BOUT是指航空器发送位置信息和其他信息。
机载发射机以一定的周期发送航空器的各种信息，包括：
航空器识别信息（ID）、位置、高度、速度、方向、和爬升率等。
地面系统通过接收机载设备发送的ADS-BOUT信息，监视空中交通状况，起到类似于雷达的作用。
ADS-B发送的航空器水平位置一般源于GNSS系统，高度源于气压高度表。
目前GNSS系统的定位精度已经达到了10米量级，因此ADS-B的定位分辨率也可达到10米量级。
而雷达设备因为有固有的角分辨率限制，监视精度相对较低，且无法分辨距离过近的航空器。
2）ADS-BIN
ADS-BIN是指航空器接收其他航空器发送的ADS-BOUT信息或地面服务设备发送的信息，为机组提供运行支持。
ADS-BIN可使机组在驾驶舱交通信息显示设备（CDTI）上“看到”其他航空器的运行状况，从而提高机组的空中交通情景意识。
ADS-B地面站也可以向航空器发送信息，具体分为两类：
空中交通情报服务广播（TrafficInformationService-Broadcast,TIS-B）和飞行信息服务广播（FlightInformationService–Broadcast，FIS–B）。
TIS-B:
ADS-B地面站接收航空器发送的ADS-B位置报文，将这些数据传递给监视数据处理系统（SurveillanceDataProcessingSystem,SDPS）,同时SDPS也接收雷达和其他监视设备的数据，SDPS将这些数据融合为同意的目标位置信息，并发送至TIS-B服务器。
TIS-B服务器讲信息集成和过滤后，生成空中交通监视全景信息，再通过ADS-B地面站发送给航空器。
这样机组就可以获得前面而清晰的空中交通信息。
TIS-B的应用可以使ADS-B不同数据链类型的用户获得周边空域运行信息，从而做到间接互相可见。
FIS-B：
ADS-B地面站想航空器传送气象、航行情报等信息。
这些信息可以是文本数据，也可以是图像数据。
文本格式的气象信息包括日常报（METAR）、特选报（SPECI）、机场天气预报（TAF）等。
图像格式的信息包括雷达混合图像、临时禁飞区和其他航行信息。
FIS-B使机组可以活的更多的运行相关信息，及时了解航路气象状况和空域限制条件，为更加灵活而安全的飞行提供保障。
ADS-B如同雷达一样，有“视野”的限制，根据航空器与地面基站的高度，距离，障碍物等因素的不同，其视野最大可达250NM，如图：
2.1ADS-A/ADS-C与ADS-B的区别
自动相关监视–寻址式（AutomaticDependentSurveillance–Addressed，ADS-A）；
自动相关监视–合同式（AutomaticDependentSurveillance–Contract，ADS-C）是等同的概念。
ADS-C的工作方式与ADS-B有本质上的不同。
ADS-C基于点对点模式的航空电信网（ATN）数据链信道，ADS-C需要数据收发双方约定通信协议，如使用航空器通信寻址与报告系统（AircraftCommunicationAddressingandReportingSystem,ACARS）。
ADS-B采用广播式方案，收发双发不需要另行约定通信协议。
正常情况下，ADS-C监控一般由地面站发起。
空中交通服务部门（ATS）通过ATN通信网络，一般是卫星通信（SATCOM）或VHF，向航空器发送监控报文。
机载设备接收报文后，通过ATN数据链按照ATS和航空器约定的通信协议将航空器的位置信息发送给ATS。
ATS接收航空器回复的信息，将其显示在监视设备上，从而达到对空中交通进行监视的目的。
ADS-C一般应该在海洋和内陆边远等没有监视的区域，或者应用在航空交通流量较小的空域。
2.2监视技术比较
1.应用领域
1.机载设备
与ADS-B功能有关的主要机载设备包括数据链系统、GNSS接收机和IN功能所需的CDTI等。
虽然一些二次监视雷达（SSR）的机载应答机可以用于发送ADS-B信号，但不包含SSR应答机功能、独立的ADS-B机载电子系统也可以满足ADS-B的功能要求。
ADS-B的OUT和IN功能都是基于数据链通信技术，共有三种数据链路可供ADS-B用户选择使用，其中，1090ES、UAT、和VDL-4三种数据链互不兼容。
4.11090ES数据链
1090ES数据链是ICAO推荐采用的用于ADS-B系统的数据链，“1090”是指系统使用1090MHz作为下行传输频率，“ES”是ExtendedSquitter，表示相对原有报文长度的扩展（56到112比特）以及自动广播的特性。
1090ES数据链主要性能参数：
4.2通用访问收发机（UAT）
美国专门设计用来支持ADS-B功能的收发系统。
具有从地面站上行广播的功能，接入方式为时分复用，在1秒长的帧中，前188毫秒分配给地面广播服务，后812毫秒分配给ADS-B下行使用，下行部分采用随机接入方式，数据传输率为1Mbit/s。
特点：
专为ADS-B设计
系统结构简单、稳定性强
工作于单一宽带信道
1Mbps传送速率
4.3VDL模式4
VDL模式4数据链的基本原理是数据链用户利用GNSS进行定位和时间同步，并通过VDL模式4数据链将其位置报告广播发送出去。
这些位置报告可以为通信链路上的各种链路管理和应用进程所用，通过这些信息实现链路管理。
VDL模式4数据链既可用于数据、位置广播通信，又可用于用户间的选址通信（ADS-C）。
鉴于国际民航组织亚太区的建议和在全球范围内的互操作性，我国在西部实施利用ADS-B技术提供类雷达监视服务时，建议首先考虑使用1090ES作为数据链路技术。
但由于UAT数据链性能优越、成本低等特点，可以把它用于通用航空。
1.应用情况
5.1美国
1090ES和UAT两种技术同时使用（UAT主要用于GA航空器）在NEXTGEN计划中ADS-B会取代SSR作为主要的监视方式，而SSR作为备份。
哈德逊湾与墨西哥湾已经正式运行ADS-B，如图：
双规发展规划图：
5.2欧洲
由EUROCONTROL牵头开展了一项名为CRISTAL的ADS-B试验。
试验基于一个安装在图卢兹机场的1090ES地面站，结果显示ADS-B对200海里甚至250海里内的飞机监视效果良好
欧洲由于雷达覆盖比较完善，对ADS-B发展的态度并不十分积极，首先试验将ADS-B应用于机场场面监视。
5.3澳大利亚——高空空域项目（UAP）
ADS-B在大陆FL300以上空域全部覆盖，并正式运行。
如图：
通过使用ADS-B，澳大利亚可将原来的航空器最小间隔标准由程序管制下的10分钟（约为80海里）缩小到5海里，大大增加空域容量，实现主动监视，提高运行安全水平。
5.4加拿大
加拿大计划在不具备雷达覆盖的哈德森湾进行ADS-BOUT运行实验，要求从2008年11月20日起，飞跃哈德森湾地区的飞机必须安装ADS-BOUT设备。
飞行高度层为FL330至FL370,将来扩展到FL290以上。
加拿大大西洋海岸，哈德逊湾和格陵兰岛ADS-B覆盖区域。
5.5中国
2005年开始，民航飞行学院开始使用UAT系统，完成设备加装。
已经能完成对本场训练的教练机进行实时、准确的跟踪监控，飞机之间也可以互相了解对方的位置和高度。
采用1090ES，在成都双流机场、九寨机场各安装了一套ADS-B地面试验设备，将在成都至九寨航路实现全程ADS-B监视。
今后目标：
1）西部重点航路和三亚情报区航路8400米（含）以上实施ADS-B运行。
2）在部分支线机场（含高高原机场）实现ADS-B监视运行
3）在新疆地区实施全空域ADS-B运行示范。
4）基本实现东部地区高空航路ADS-BOUT地面设备监视覆盖。
1.飞行计划
6.1航空器ADS-B相关能力描述
6.2填写方法
当FPL报文编组10的广播式自动相关监视部分选择了“B1”或“B2”，则二次监视雷达S模式部分必须选择“E、L、H、I”中的一个作为匹配，否则提供的信息不完整。
正确的报文填写格式可参照以下示例：
1）航空器同时具备MODES和1090ES的ADS-BOUT能力，编组10应为“S/HB1”；
2）航空器同时具备MODESES和1090ES的ADS-BIN能力，编组10应为“S/LB2”。
3）在管制单位有要求时，航空器运营人提交飞行计划时应将航空器的24位地址码以16进制的形式，在领航计划报第18编组中添加如下字段进行说明：
如“CODE/7C432B”。
例如：
A346/H-SDE2E3FGHIJ5M1RWY/LB1，表示该航空器具有MODES1090ES能发送超长电文的ADS-BOUT功能
6.3ADS-B运行的注意事项：
对于飞行机组来说：
1）在实施ADS-B运行之前，飞行员应对ADS-B运行有必要的了解和准备，掌握相应的ADS-B运行空域、航路等情况，确认ADS-B机载设备、二次应答机设备以及与ADS-B运行相关的机载设备处于正常工作状态，保证航空器识别信息与飞行计划一致，能熟练应用ADS-B运行陆空通话用语，熟练操作ADS-B机载设备并准确执行管制指令。
在直接准备阶段，检查在ICAO飞行计划第10项机载设备与能力数据项B中描述监视设备与能力
2）当初始化登录时，航班号需要与飞行计划中的航班号（项目7）完全一致
如FPL-CES586-IS在MCDU中的起始页面正确的输入为：
而以下几种输入格式都是错误的：
3）如果机载设备指示显示ADS-B系统的广播的位置出错（例如GPS故障），或者发送的位置数据不能满足完好性、连续性以及水平位置延迟的要求，飞行机组应及时通知空管部门；
4）如果ADS-B功能的开启和关闭与ATC应答机之间无独立的飞行仪表板操控选择，机组必须明白禁用ADS-B功能也会导致禁用ACAS（TCAS）功能；
5）飞行机组必须了解并遵守所要飞经的ADS-B区域所要求的相关监视规定、实施计划和相关程序。
1.陆空通话术语
7.1.要求确认航空器的ADS-B能力
7.2.ADS-B识别
注：
机组在初始化FMS时，可能输入错误的航班号如应输入CES123，而错误的输入MU123或者CES0123。
有些FMS在发动机启动之后不能修改航班号，此时应向ATC说明。
7.3.ADS-B服务终止
7.4.ADS-B失效
7.5.终止ADS-B发送
7.6.ADS-B设备降级
7.7.恢复ADS-B运行
7.8.发送高度信息
7.10.ADS-BRAIM信息
目前中国拥有通用机场70多个,大多分布在城市;在美国,通用机场超过19100个,遍及城乡。
-中航协通航委员会总干事王霞
来源：
新华08倪元锦 2011年09月14日11:
03
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