ADS—B監視技術在南中國海的應用研究

鄭瑞

摘要：隨著科學技術的不斷創新和發展，航空技術領域近年來獲得迅猛發展。航班量激增，廣大人民對空域的需求和空域資源缺乏的矛盾日益凸顯。航線密集、流量集中、空域復雜的問題不可避免，這就需要對監視設備及覆蓋范圍提出更高的要求。在國家的大力支持下，以ADS-B技術為代表的新技術在民航領域得到了廣泛應用。對于在南中國海建設更大范圍的監視項目而言，ADS-B擁有著多方優勢，本研究就這一項目的起點、規劃以及涉及到的具體技術進行探討，旨在深入領會ADS-B監控技術的在實際應用中的精髓。

關鍵詞：ADS-B技術；南中國海；應用

0前言

前言與雷達系統相比，ADS-B能夠提供更加實時和準確的航空器位置等監視信息，建設投資只有前者的十分之一左右，并且維護費用低，使用壽命長。使用ADS-B可以增加無雷達區域的空域容量，減少有雷達區域對雷達多重覆蓋的需求，大大降低空中交通管理的費用。ADS-B監視技術可以建立更加便捷、快速、低成本的實時監控系統，可以充分的將信息在空一地，地一地、空一空之間進行交流。南中國海在地里位置上有著十分重要的作用，對其進行空間監控可以有效的了解南中國海的實況，幫助海域安全的維護。該技術在監控項目中的應用前景廣闊，值得深入研究了解。

1 ADS—B監視技術概述

1.1 ADS-B技術簡述

廣播式自動相關監視（ADS-B）的基本原理是飛機（航空器）通過空地、空空數據鏈，采用全向廣播方式，自動發送機載設備所生成的監視信息，包括航空器的識別號、呼號、位置（經緯度、高度）、速度及意向信息等，ADS-B地面站自主接收空中ADS-B信息，進行相應信號處理和數據處理，提取有效信息，形成目標航跡數據，以規定格式提供給管制系統使用。ADS-B監視技術是近些年發展較為成熟的監視技術之一，其特點是不需要人工詢問，系統按照一定時限對相關監視信息進行播報。并且，ADS-B采用的是GNSS技術進行通信，通信速度較一次雷達與二次雷達來說都要高效。

1.2 ADS-B技術特點討論

ADS-B監視的技術的典型特點體現在一下三個方面，其通信方式采用廣播自動式，可以大幅度的降低信息溝通量，在一定程度上減少了空間通信的擁擠，降低了信息傳輸的錯誤率，并且能夠提供的信息服務面更廣。低成本一成本和設備成本以及后期維護成本都遠遠低于雷達監視，尤其是地面基站的建設和維護成本。這也是ADS-B能夠廣泛應用在實際監視的原因之一。

2建設南中國海ADS-B基站的必要性

對于一個國家而言，要保護自己的領土、領空、領海不受侵犯，是維護國家權益的基礎，是保障國家安全穩定的前提。并且，作為我國重要的戰略海域，南中國海在地理位置、資源勘探、治安維護等方面都發揮著舉足輕重的作用。ADS-B監視技術的特點之一就是適應性強，尤其是對于地域偏僻、環境情況復雜的空間，通過GNSS的高傳輸率能夠很好的實現監視的全覆蓋。海上的氣候環境對ADS-B監視的影響較小，及時在惡劣天氣也不會造成設備損失，綜上所述，建立南中國海全面監視覆蓋是十分必要的，對于國家的發展有著重要意義，而ADS-B技術的引進對于這一項目有著事半功倍的效果，能夠最大限度的實現監控區域全覆蓋并且極大的降低成本，實現原有系統的全面升級，建設更加具有高強度、高效率的監視系統。

3 ADS-B基站布設及信號覆蓋

3.1 ADS-B基站組成

完整的ADS-B監視系統主要由ADS-B地面站為主要設備系統，配合自動化系統的使用，形成全套的監視系統，執行信息采集、處理、傳輸和接收的工作。基站建設的核心是地面站的建設，包括有室內外單元、信標機、信息傳輸處理設備以及防雷供電等系統。地面站往往需要根據具體的地理環境和監視需要進行科學合理的設定，幫助實現全面覆蓋的監視網絡。儀表系統的主要功能是進行信息接收與處理分析，現有的ADS-B系統基站中，主要采用的有s模式的信號發生模擬器與便攜式數據分析儀，能夠實現數據的及時接收與處理。在基站建設中，還有很大一部分建設是在維護設備上，包括有本地的故障維護設備與遠程的設備維護，在實際的應用中，這一部分的建造質量直接關系著整個系統的高效運行和無錯誤工作，是基站建設的重要組成。

3.2 ADS-B監視技術的信號系統

ADS-B信號系統的建設與傳統的信號系統建設相似，包括有信號的采集、處理、傳輸、接收與分析。在信號的采集獲取上，需要對GPS系統和北斗授時定位信息進行檢測，對于采集到的信息進行預處理，包括去除干擾信號、糾正錯誤解碼等。信號系統的核心是信號處理系統，在地面站中有相關的專業設備進行預先設定程序的數據處理分析，提取并形成有效的可讀信息，一般包括對目標的航向、地速、高度數據的采集，實時位置信息獲取等。在信號的輸出過程中，可以根據實際應用需求進行處理，如建立航跡圖等多種方式。

4三亞區管ADS-B信號接入方案

4.1地面站建設方案

在三亞南山雷達站和馬嶺雷達站、西沙雷達站建設海南地區及南中國海ADS-B地面站。ADS-B地面站主要由天饋單元、信號數據處理單元、保障單元、通信單元、監控維護單元等組成。經無線電委員會檢測以及中國民航校驗中心飛行校驗，各基站周圍電磁環境較好、接收數據與實際情況吻合、覆蓋效果好，工作環境適應性強，場地規范，地面站布站合理、有效。在地面站的建設中，需要考慮防雷裝置的建造，保證地面天線必須在直擊雷防護區，避免雷電造成重大損失。

4.2 ADS-B信號在三亞區管的接入

由于ADS-B數據量較大，如果將三亞南山、馬嶺和西沙1、西沙2四個ADS-B基站直接接入自動化系統，勢必給自動化系統造成很大負擔，同時，基站傳輸的信號質量不佳也會直接影響自動化系統的正常工作。對此，我們采用對ADS-B信號進行集中處理的方式來解決以上問題。在三亞建設ADS-B信息處理中心，對四個站發出的信號進行集中處理，包括篩選、糾錯、融合等，然后將處理后的信號按需傳輸至三亞區管中心。

三亞區管中心通過信號轉發器將ADS-B信息處理中心傳輸來的信號進行分配。由于ADS-B采用廣播的方式接入系統，為了防止網絡風暴的發生，在接入系統前，需要將信號接入交換機，交換機在要發送的端口進行速率限制，這樣就可以有效防止網絡風暴的發生。

海南空管分局主用自動化系統為美國Telephonics Aero Trac自動化系統。新版自動化軟件最多可以支持十六路ADS-B信號接入。從ADS-B交換機分配的ADS-B直接接入RDP中，經過相關配置就可以將目標顯示在雷達屏幕上。

4.3維護、保障設備建設方案

ADS-B的完整建成并運行需要對維護管理與保障設備進行建設，維護裝置主要包括本地終端與遠程終端以及便攜式終端的維護。維護設備對ADS-B系統的建設有著重要的保護與自我監控作用，在廣泛的應用中，需要對設備的運行情況進行了解，使得設備在出現異常時得到及時的告警，保障設備的建設意義也在于此，能在異常發生時提供快速有效的備用應急系統，防治整個信號系統崩潰。遠程終端設備維護與便攜式終端設備維護都以計算機設備作為硬件支持，在軟件上支持多種軟件與程序，包括有監視信息處理、運行狀態自我監視以及對不同級別用戶的管理，使得系統在安全性能與監視質量上都有所提升，在故障發生時可以遠程、便攜進行人工干預操作，幫助ADS-B系統恢復正常運轉。

5總結與展望

ADS-B技術用于空中交通管制，可以在無法部署航管雷達的大陸地區和近海區域為航空器提供雷達管制服務；在雷達覆蓋地區，可以增強雷達系統監視能力，提高雷達管制的保障水平；多點ADS-B地面設備相關監視，可以補充場監雷達盲區，配合場監雷達為飛機提供更優質的管制服務；利用ADS-B技術還在較大的區域內實現飛行動態監視，以改進飛行流量管理；利用ADS-B的上行數據廣播，還能為運行中的航空器提供各類情報服務。ADS-B技術在空管上的應用，預示著傳統的空中交通監視技術即將發生重大變革。