ADS-B技術在民航飛行訓練中的應用

周躍飛 林琳 楊成 中國民航飛行學院廣漢分院機務部 618307

ADS-B技術在民航飛行訓練中的應用

周躍飛 林琳 楊成 中國民航飛行學院廣漢分院機務部 618307

運用廣播式自動相關監視（ADS-B）技術進行空中交通管制的成本較低，同時結合已較為成熟的計算機和網絡技術，在民航飛行訓練領域應用ADS-B技術實施空中交通管制在精度、可靠性、經濟性方面均有較大的優勢。

引言

當前，中國民航業處于快速成長期，機隊規模在迅速擴大，機型在不斷更新，傳統空管設施需要進一步改造和完善。廣播式自動相關監視（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，ADS-B）技術與傳統雷達監視技術相比，具有使用成本低、精度誤差小、監視能力強等明顯優勢，對于高密度飛行區域的空中交通服務也有著廣泛的應用前景。中國民航飛行學院（以下簡稱飛院）在國內首先將ADS-B技術用于飛行教學訓練中，并取得了可喜的成果。

1.概述

ADS-B技術是基于衛星定位和地/空數據鏈通信的飛機運行監視技術，核心是把來自機載設備的飛機位置數據通過地空數據鏈自動傳送到地面交通管制部門。ADS-B技術的工作原理簡單說就是，首先機載設備收到GPS信號，進行實時定位，然后把飛機位置等數據以一定的間隔向外廣播，周圍飛機和地面基站收到這樣數據廣播，同時本飛機也收到空域中其它飛機的數據廣播。這樣飛機和地面基站通過軟件處理可同時看到地面和空中的飛機。

地空數據鏈是ADS-B技術重要的組成部分。各國對ADS-B地空數據鏈選擇各持己見，但主流意見基本傾向于以下三種：甚高頻數據鏈模式（VDL Mode），在歐洲較流行；通用訪問收發機數據鏈（Universal AccessTransceiver，UAT）在 美國較流行，目前發展較快；1090MHz S模式擴展電文數據鏈（1090 ES）根據國際民航組織建議，主要用于商用飛機。由于UAT方式的數據鏈僅用于廣播式的服務，機載電子設備數據鏈接口就僅需支持自帶尋址信息的服務，不用規定地址或通信的連接模式。這些修改可優化機載收發機數據接口，使其簡單化，提高數據流的功效，且建設成本相對較低。飛院采用UAT方式的ADS-B技術。

圖2.1 ADS-B項目驗證飛行的實時監控畫面（廣漢機場）

2.系統組成及建設

UAT方式ADS-B系統分機載系統和地面站系統兩大部分。

單套UAT方式機載ADS-B系統主要包括以下設備：

1)GDL90收發機（UAT）一臺（內置GPS接收機）；

2)GPS天線一個；

3)氣壓高度編碼器一臺；

4)通信天線兩個；

5)機載顯示器一套。

單套地面站系統的硬件組成如下：

1)GBT（地面收發機）一套；

2)GPS天線一套、L波段通訊天線一套；

3)防浪涌保護器三個；

4)GBT直流電源一套、網絡交換機一臺；

5)ADS-B數據服務器一臺，15吋液晶顯示器一臺；

6)控制顯示客戶端計算機一臺，20吋高分辨率液晶顯示器一臺；

在完成機載設備和地面基站的系統設計及安裝調試后，ADS-B系統即可正常運行，單架飛機上通過自己配置的顯示器即可了解周圍其他安裝了ADS-B的飛機的即時飛機信息，其他飛機同時接收到該架飛機的即時信息，飛機之間可以相互知道對方的位置，飛行趨勢，避免危險接近，實現自主導航。但是飛院日出機量大，平均每天有近80架飛機在各機場上空盤旋，而每一架飛機都需要在塔臺調度員的指揮監控下飛行。如何讓塔臺指揮人員和其他相關人員適時地掌握空域內所有飛機的飛行動態，為此，針對飛行調度和指揮的需求，開發了ADS-B系統的空管客戶端軟件——“縱目”飛行監控和指揮系統軟件。在飛院廣漢分院建立了第一臺ADS-B地面站進行試驗，同時在兩架西門諾爾飛機上驗證ADS-B的使用情況。圖2.1為ADSB項目驗證飛行的實時監控畫面（廣漢機場）。

目前，學院已完成七種機型（TB20、TB200、172R、小鷹500、西門諾爾、夏延3A、CJ1）共234架飛機的機載設備加裝，在學院所屬新津、廣漢、洛陽和綿陽分院，遂寧航站完成5個地面基站的建設以及基站間的網絡連接工作。ADS-B系統通過在學院近五年的使用，累計飛行約70多萬小時，括機載和地面部分的整個系統工作穩定。

3.意義

ADS-B技術在飛行訓練上的應用，具體來說有以下的意義：

3.1 在國內率先實踐應用ADS-B技術

采用UAT方式的ADS-B技術，在飛院范圍內的五個機場全面建設地面基站，在飛院執管的全部主力機型上加裝機載設備，并開發適用的中文應用軟件，在飛院內空中交通管制中使用ADS-B設備試運行作為管制的輔助手段，協調空管、機務、飛行、網絡等各部門，在實際應用中采集各方面的使用信息、校驗設備的具體性能參數，從設計、使用各方面對UAT方式的ADS-B技術進行實踐。

3.2 ADS-B技術能夠真正實現多機場飛行信息共享

單個地面站的作用距離為200公里左右，適用于機場附近空域的飛機監控。如果在需要監視的較大范圍內建立多個地面站，通過網絡傳輸各個地面站的監控數據，由主服務器進行多個地面站監控數據的綜合，實現大面積電子地圖的無縫連接，可實現較大空域的連續監控，對多個地面站覆蓋范圍內的飛機實現全過程的實時監控。系統通過進一步開發，可與目前通用的二次雷達系統進行信號交聯和共享。飛院通過使用ADS-B系統，實現學院內各個機場空域范圍內的ADS-B系統獨立監視，使得多個機場地面臺站監視數據的聯網共享，從而實現對飛院在川內機場范圍內飛行的飛機從地面開車到起飛、本場、空域、轉場、落地的全過程聯網監控。飛院的幾個分院地面站之間的數據綜合和共享如圖3.1所示。

圖3.1各分院地面站數據綜合和共享示意圖

3.3 提高空中管制和塔臺指揮飛機的監控水平

安裝ADS-B系統后，即使在沒有地面二次雷達的機場也可準確的對空中和地面的飛機進行實時跟蹤定位，實現自動監控和警告，避免飛機危險接近、減小了飛機的間隔，從而擴大飛行容量，提高了空域和機場的利用率，提高空管指揮的管理水平，保證飛行訓練的安全性。

3.4.擴大培訓能力

ADS-B系統改變了學院傳統的空管指揮方式，系統覆蓋學院所有訓練機場、空域和地面飛機滑行監控,有助于縮小飛機間距，增加飛機密度，擴大培訓能力，同時可用于學院空管專業學生的教學。以學院廣漢分院1999年到2009年期間的飛行訓練時間為例，見圖3.2，從表中我們可以看見從2006年起，教學訓練時間年年都創新高。

圖3.2廣漢分院2000-2009年期間的飛行訓練時間統計

4.結論

ADS-B技術在飛院的全面應用，實現了對空中和地面的飛機進行實時跟蹤定位，有助于減小飛機的間隔，從而擴大飛行容量，提高空域和機場的利用率，達到有效提高空中交通管制水平、保證飛行安全的目的。另外，在學院范圍內，利用學院機場相對獨立，飛機數量多，飛行密度大的特點，在一定范圍內成規模應用ADSB技術，為該技術在全國空管行業的進一步推廣應用積累經驗、打下基礎。

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周躍飛，碩士，助理工程師，主要研究

領域為計算機軟件工程。

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.20.052

廣播式自動相關監視（ADS-B）;通用訪問收發機（UAT）;空中交通管制