ADS—B广播式自动相关监视系统在机场地面管制中的应用与意义

摘要：广播式自动相关监视系统（ADS-B）是一种全新科技，它将当今空中交通管制中的三大要素通信、导航、监视进行了重新定义，本文对ADS-B系统进行了简要概述，并阐述了其在机场地面运行管制中的应用与意义。

关键词：ADS-B；地面监视；管制应用；

随着我国工业水平的不断提高，民航业也得到了迅猛发展，我国正由民航大国向民航强国迈进。在多种交通方式中，无论是旅客运输量还是旅客周转量，民航增长速度都是最高的。据数据显示，2017年我国民航完成旅客运输总量5.49亿人次，年均增长率达到12.6%。民用航空器的通信方式也逐渐在由语音通信向数据通信转变。

传统机场地面监视依靠塔台管制员目视指挥，但由于视觉差及人的因素会导致运行安全性降低，且保障效率也已出现运行瓶颈。针对机坪视觉盲区问题，部分机场仍在使用早期的一次雷达监视系统，其受极端气象或其它障碍物的干扰，会导致雷达信号严重衰减，制约了其监视的准确性。

随着我国客运航班量的大幅增加，机场地面航空器运行密度和地面运行保障车辆也在迅猛增长，使得机场地面运行环境变得更加复杂，安全问题日益突出。在日常运行中，机场地面航空器与航空器、航空器与车辆之间，会时有发生冲突或刮擦情况，跑道入侵更是危害航空安全的潜在因素。机场在特殊天气、夜间低能见度等条件下运行，将会给机坪管制及地面运行带来巨大考验，会直接导致机场地面运行资源紧张，降低机场整体服务质量及航空器地面运行安全。

广播式自动相关监视技术对未来空中交通管理领域的发展影响及其深远，ADS-B是国际民航组织确定的未来主要监视技术之一，其将卫星导航、通信、机载设备及地面设备等先进技术相结合，进一步强化管制员和飞行员对运行态势的感知，对提升运行安全水平、空域容量与地面运行效率以及航空公司运控能力具有重要作用。ADS-B设备依赖于GPS导航，且回传信息量更大、精度更加精良、不受地理地形限制，且覆盖范围较广，建设与运行成本相对低廉。该技术不仅可用于空对空的协同作用，也可以扩展到地面场监雷达，使航空器地面活动更加灵活。

一、ADS-B概述

ADS-B全称是Automatic Dependent Surveillance - Broadcast，中文是广播式自动相关监视系统。顾名思义，即无需人工操作或询问，可自动从相关机载设备获取参数并向其它航空器或地面站广播航空器的准确位置、高度、速度、航向等识别信息。它衍生于ADS（自动相关监视），最初是为越洋飞行的航空器，在无法进行雷达监视的情况下，希望利用卫星实施监视所提出的解决方案。

ADS-B系统以网状、多点对多点的方式完成数据双向通信，它主要以空对空、地对空的状态进行系统监视。通常情况下，只需搭机载电子设备（GPS接收机、数据链收发机及其天线、驾驶舱冲突信息显示器CDTI），即无需任何地面辅助设备即可完成相关监视广播功能。装备了ADS-B的航空器可通过数据链广播其自身的精确位置及其它相关数据，并且形成清晰、直观的背景地图和航迹、交通态势分布、参数窗口以及报文窗口等，最后以雷达画面形式实时提供给相关用户。

ADS-B报文信息通过空—空、空—地数据链广播进行传播，数据链路是其重要的组成部分，目前ADS-B可选的数据分为三种：模式4VDL（甚高频数据链）；UAT（通用访问收发机数据链）；1090ES（扩展电文数据链，是基于S模式应答机的一种技术）。1090ES国际民航组织较推荐采用，也是目前我国采用的数据模式，实现选择性询问、双向数据模式进行通信，从而接入自动化空中交通管理系统，供相关部门和人员参考使用。

二、ADS-B在地面监视中的应用

ADS-B在机场地面运行中的应用，主要包括终端区监视和机场飞行区地面监视。终端区监视是实现机场终端区域内空中航班的飞行状态，ADS-B可为终端区进、离港航班的空中排序提供数据支持；机场场面监视实现了对机场停机坪航空器，甚至地面运行保障车辆、人员的动态进行实时监控。亦可为A-SMGCS系统和跑道入侵系统提供相关数据支持，防治人员、航空器、车辆入侵机场跑道。

在大型繁忙机场，即便安装了一次场面雷达等相关辅助监视设备，也经常会因特殊天气或其它假移动目标对监视信号造成干扰，甚至出现部分探测盲区，难以做到完全覆盖地面所有航空器及地面运行车辆的监视需求。

通过接收和处理ADS-B广播信息，可监视活动中的航空器从空中一直延伸到机场登机桥，配合机场多点定位及全景视频监控功能，在场区的不同点位架设ADS-B接收基站，从而实现从登机门到跑道，甚至空中运行阶段的交通管制全覆盖。不在依赖价格昂贵的场面监视雷达设备，实现机场地面及终端区全部移动目标监控与指挥，最大限度确保机坪运行安全。

2016年2月，为解决机坪通视问题，加强机场航班信息准确性及机位资源使用的管控能力，沈阳机场生产运行指挥中心率先建议在沈阳机场机坪安装了ADS-B接收系统设备。主要用于实时掌握机坪及终端区域内的航空器机型、机号、时刻、位置、地面实时运行状态等重要信息。提升了机场在特殊天气、夜间运行及高峰小时等繁忙阶段的地面运行保障能力。并通过ADS-B地图投影功能，直观显示航空器实时地理位置，解决了机坪物理视觉盲区，减少地面运行冲突，最大限度提升了机坪运行效率，缩短航空器地面滑行时间，保证航班运行正点，也为机场应急救援保障工作起到决定性作用。

地图投影是利用一定数学法则把地球表面的经、纬线转换到平面上的理论和方法。由于地球是一个赤道略宽两极略扁的不规则的球体，故其表面是一个不可展平的曲面，所以运用任何数学方法进行这种转换都会产生误差和变形，为按照不同的需求缩小误差，就产生了地图投影法。

ADS-B将信息回传后形成清晰、直观的雷达标牌、航迹及相关重要信息，通过地图投影，机场飞行区、航站楼、跑道，滑行道、联络道及停机位等整体平面轮廓将被清晰显示，并通过接收装置将飞机的实时位置投影至指定地图内。管制员可根据比例对地图进行放大及缩小，直观判断航空器的准确位置。合理、有序指挥地面航空器推出、滑入、滑行、起降，极大程度避免了航空器在地面运行阶段发生的不安全事件，也可通过ADS-B系統兼顾空中终端区航空器的飞行动态，避免航空器产生运行冲突，降低航空器运行风险。

三、ADS-B与传统监视雷达功能的区别

因机场航站楼及指廊建筑物的遮挡，场监雷达在停机坪区域将会产生部分探测盲区，即不能有效监视所辖区域內的目标；还会因存在地物杂波、气象杂波等外界因素干扰而产生虚假目标。ADS-B系统可有效解决并提升机坪运行效率，亦可融合机载应答机进行全方位的数据捕捉。支持A/C模式、S模式和ADS-B等多种应答信号，更加准确的获取目标位置、高度、身份、航班号等信息，实现进、离港航班的自动识别分类，为运行指挥人员提供更完善的服务。特别是当天气状况较差、能见度较低或机场夜间运行时，该系统不仅能清晰了解到航空器在跑道、滑行道以及联络道上的准确位置，还可以使管制员准确快速的对航空器运行变化作出快速反应，为机场运行指挥提供有力保障。

ADS-B系统精度较高，可实现机场地面活动目标全方位、无盲区的实时监视，为机坪运行指挥提供位置监视和冲突告警服务，亦可通过ADS-B系统监视地面运行车辆、人员、航空器等动态位置信息，实现场面目标的全方位监视，促进机场资源的合理利用，有效提升机场飞行区的运行安全。

综上所述，并结合机场运行指挥工作实际，ADS-B系统发挥了巨大优势并实现了如下功能技术，区别于传统监视雷达系统，为机场运行提供了有力保障：

1、ADS-B系统能够覆盖全场无盲区，地面及空中进近区域航空器的识别率达到100%。

2、将所捕捉目标投影到本场场区平面图，使用人员可直观的通过图形分辨出航空器、人员、车辆的精确位置。

3、可将系统中所捕捉到的航班挂出雷达标牌，现实航班号、机型、机号、高度、速度、经纬度、垂直上升下降率、应答机编码、修正后的进、离港时间、运动方向、航迹等相关数据。

4、根据不同颜色标志区别进、出港航班，重要航班、国内、国际（混合）航班等任务性质，以便管制人员关注区分。

5、将飞行航路数据、航空器性能、CDM放行时间、停机位、登机口、机场跑道灯光及航空气象等接口引入终端，并与机场运行指挥集成系统相互融合，整合各类运行信息，不断提升机场运行保障能力。

6、提供航空器在停机坪、滑行道、联络道及跑道上的实时运行状态，监控跑道运行偏差，避免发生各类跑道入侵事件，为各类冲突及危险接近等情况提供有效、及时的告警服务。

四、结束语

预计到2020年，我国运行航班总量将达到3700余架次，旅客吞吐量将达到7亿人次，2024年将有望超越美国成为全球最大的航空运输体。ADS-B地面站建设成本是传统二次雷达的九分之一，运行监控精度可以提高至10米量级，对于机场地面管制来说，监视数据更新速度快，减小航空器地面滑行间隔，优化并缩短航空器地面滑行时间，深度挖掘及不断优化航空器地面运行方案，着眼于广播式自动相关监视系统（ADS-B）新技术的推广与应用，从战略高度谋划民航发展未来，进一步拓展机场自身发展空间，提升服务品质，提高行业运行效率，以实实在在的效果为民航安全发展、科学发展保驾护航。

参考文献：

[1]成都电子科技大学硕士学位论文《ADS-B监视功能的性能研究和仿真》（作者：姚姣）.

[2]中国民航大学本科学位论文《ADS-B（1090ES）数据报文生成技术研究》（作者：张一瀚）.

[3]中国电子科学研究院学报《S模式ADS-B系统性能分析》（作者：曾一江）.

[4]空中交通管理《ADS-B技术介绍》（作者：吕小平）.

作者简介：王烁，出生年月：1985.08，性别：男，民族：汉，籍贯（精确到市）：辽宁省沈阳市，当前职务：沈阳桃仙国际机场股份有限公司 生产运行指挥中心 运行指挥室 副主任，当前职称：中国民用航空局；东北管理局；机场工程；助理工程师，学历：本科