ADS—B在空管自动化系统中的应用

白红彦

摘要：空管自动化系统是民航空管部门进行对空指挥的核心系统。ADS-B技术的运用可以有效地促进空管自动化系统的建设。在文中主要就ADS-B在空管自动化系统中的应用展开探讨。

关键词：ADS-B；空管自动化系统；监视

1、ADS-B技术原理简介

ADS-B是广播式自动相关监视，是利用空地、空空数据通信完成空中交通监视和信息传递的一种航行新技术。ADS-B 包含了以下几层含义：

A--自动（Automatic）——数据传送无需人工干预；

D--相关（Dependent）——数据发送依赖于精确的全球卫星导航定位的数据；

S--监视（Surveillance）——提供的数据适用于监视任务，类似雷达监视，主要提供飞机的位置、高度、速度、航线等信息。

B--广播（Broadcast）——数据发送采用广播方式，飞机之间或与地面站相互广播各自的数据信息。

根据相对于航空器的信息传递方向，机载ADS-B应用功能可分为ADS-B发送（OUT）和ADS-B接收（IN）两类。ADS-B OUT 是指航空器发送其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，是机载ADS-B设备的基本功能。地面系统通过接收机载设备发送的ADS-B OUT 信息 服务，监视飞行目标的空中交通状况，起到类似于雷达的作用。ADS-B（IN）是指飞机接收其他飞机发送的ADS-BOUT信息和地面ADS-B服务设备发送的空中交通服务广播和飞行信息服务广播，使飞行员了解其他飞机的飞行状况。本文只讨论ADS-B OUT功能在空管自动化系统中的应用。

2、ADS-B数据的输出格式

飞机S-模式发射机发出的ADS-B数据经1090ES链路传到地面站接收后，经接收处理机处理， 最后输出的数据格式和内容应符合EUROCONTROL ASTERIX Category 021要求，并具有扩展EUROCONTROL ASTERIX Category 062等指定数据格式输出的能力。

数据传输协议应包括TCP/IP和HDLC，TCP/IP数据接口支持RJ45，支持不小于100 Mbps的传输速率；HDLC数接口支持RS-232/RS-422，支持不小于128 kbps的传输速率。应具备防范计算机病毒、网络入侵和攻击破坏等危害设备网络安全事项或者行为的技术措施。

3、ADS-B数据信息内容

典型ADS-B信息组包括航空器24位地址码，航空器呼号、模式A代码、当前4维位置（经度、纬度、高度和时间）、实际航迹、地速、垂直速率、冲突告警信息、行员输入信息、航迹角、航线拐点等。

4、ADS-B数据信息在空管自动化系统中的应用

随着ADS-B技术的快速发展，中国民航对自动化系统提出了新的要求，就是在2018年12月31日前，要求现有的空管自动化系统都具备处理ADS-B数据的能力。以国产川大智胜自动化系统为例，具体处理及显示流程如下：

ADS-B前端处理模块：ADS-B数据以网络数据格式（TCP/IP）接入自动化系统的交换机中，具体接入可由配置文件指定，还必须设有防火墙加以隔离以保证自动化系统的安全；自动化系统的前端处理器（FRADP）从交换机获取ADS-B数据，前端处理器将CAT021格式的ADS-B数据解析为内部格式，同时监视ADS-B数据的报文数量、长度、格式，对接收的异常数据，进行保护性过滤处理。

ADS-B航迹处理模块（ADP）：前端处理器将处理结果送监视数据处理模块（ADP）继续处理，主要对ADS-B数据进行解码，提取和处理报文中的所有信息，根据数据实时质量，进行位置跟踪和高度跟踪处理，同时在定义的QNH区域的目标完成QNH高度修正，进而形成单路ADS-B航迹信息。

ADS-B融合处理模块（MADP）：单路ADS-B航迹信息送到多路监视数据处理模块（MADP）进行处理，对多ADS-B源的ADS-B信号进行融合处理，形成系统内部不具有重复目标、覆盖全部接入的ADS-B数据源范围内的多路ADS-B数据源的ADS-B融合航迹。

ADS-B融合航迹和雷达航迹融合模块（MRADP）：融合后的ADS-B航迹信息和多雷达融合航迹信息在MRADP中进行融合处理，ADS-B航迹和多雷达融合航迹在融合时的规则为：优先使用雷达航迹生成的系统航迹，在雷达未覆盖区域或雷达信号质量有问题的情况，则使用ADS-B航迹。也可采用别的融合规则，比如在ADS-B数据完好性较高时，融合以ADS-B信号为主，其权重可以人工设置或程序中指定；当ADS-B数据完好性较差时，融合以多雷达信号为主，也可以人工设置权重；当某一目标的监视源中既有ADS-B数据又有雷达数据时，使用雷达融合结果对ADS-B数据可靠性进行评估；数据完好性差的纯ADS-B目标将产生告警。

融合目标和飞行计划相关模块（FDP）：从MRADP模块处理后的融合航迹在FDP模块进行目标航迹和飞行计划相关处理，即目标和计划的一一配对，在传统的雷达航迹和计划的配对中，首先考虑雷达处理的目标二次代码和飞行计划的二次代码一致，而在ADS-B和雷达融合的航迹和飞行計划相关时，除了二次代码一致，还要考虑航迹数据中目标的航班号、24位地址码等与飞行计划里相应的信息要一致，提高了目标相关的正确性。

告警处理：对于ADS-B数据参与融合的系统航迹的告警处理与雷达监视目标的告警处理标准是一致的，包括短期冲突告警（STCA）、最低安全高度告警（MSAW） 、偏离指令高度告警（CLAM）、 水平偏航告警（RAM ）、危险区侵入告警（DAIW）特殊位置识别指示（SPI），除此之外，还加入了ADS-B数据可靠性的告警等。

系统的显示（SDD）：多雷达航迹和多ADS-B航迹融合后生成的系统航迹送到管制席位显示工作站进行显示供管制指挥使用，正常应用下显示雷达和ADS-B融合后与飞行计划相关的系统航迹，也可以人工选择显示单雷达航迹或多雷达融合航迹或单ADS-B航迹或多ADS-B融合航迹，同时显示目标数据处理后相应的各种告警，包括STCA、 MSAW 、CLAM、 RAM、 DAIW 、SPI等。

5、结束语：ADS-B技术用于空中交通管制，可以在无法部署航管雷达的大陆地区和洋区为航空器提供优于雷达间隔标准的虚拟雷达管制服务；在雷达覆盖地区，即使不增加雷达设备也能以较低代价增强雷达系统监视能力，提高航路乃至终端区的飞行容量；多点ADS-B地面设备联网，可作为雷达监视网的旁路系统，并可提供不低于雷达间隔标准的空管服务；利用ADS-B技术还在较大的区域内实现飞行动态监视，以改进飞行流量管理；利用ADS-B的上行数据广播，还能为运行中的航空器提供各类情报服务。ADS-B技术在空中交通管制上的应用，正在将传统的空中交通管制监视技术发生重大变革。

参考文献：

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[3]陈宝玉.ADS-B技术在空管自动化系统中的应用[J].科技视界，2014（17）：95-96.