1090ES數(shù)據(jù)鏈通信模式下的ADS

吳逸群

摘 要： 現(xiàn)代航空事業(yè)發(fā)達(dá)，每天均有大量航班處于工作狀態(tài)，需要通過有效的監(jiān)控了解其工作態(tài)勢(shì)，進(jìn)行必要的地空通信。基于此，本文以1090ES數(shù)據(jù)鏈通信模式的優(yōu)勢(shì)作為切入點(diǎn)，對(duì)ADS—B技術(shù)下UAT、VDL-4和1090ES三種數(shù)據(jù)鏈通信模式進(jìn)行對(duì)比，再以此為基礎(chǔ)，論述1090ES數(shù)據(jù)鏈通信模式下的ADS—B應(yīng)用，為后續(xù)的航班動(dòng)態(tài)監(jiān)控工作提供參考。

關(guān)鍵詞： 1090ES；數(shù)據(jù)鏈通信；ADS—B；動(dòng)態(tài)監(jiān)控

前言：ADS—B（Automatic Dependent Surveillance - Broadcast）即廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視，該技術(shù)擺脫了傳統(tǒng)人工操作的困擾，可以自動(dòng)進(jìn)行通信作業(yè)，通過與機(jī)載設(shè)備的交互獲取參數(shù)，向地面站輸送飛機(jī)的位置、高度、速度、航向、識(shí)別號(hào)等信息，以便于導(dǎo)航和飛機(jī)控制作業(yè)。現(xiàn)代航空事業(yè)的發(fā)展對(duì)動(dòng)態(tài)監(jiān)控的要求越來越高，分析上述內(nèi)容和技術(shù)有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1.1090ES數(shù)據(jù)鏈通信模式的優(yōu)勢(shì)

1.1ADS—B的三種模式

ADS—B的三種模式分別是UAT、VDL-4和1090ES數(shù)據(jù)鏈通信模式。三種模式中，UAT模式出現(xiàn)的最早，20世紀(jì)50年代即已經(jīng)應(yīng)用于地空數(shù)據(jù)傳輸，技術(shù)簡單，費(fèi)用較低，能夠滿足CNS/ATM的各項(xiàng)通信標(biāo)準(zhǔn)要求，也能支持多種通信模式，對(duì)工作環(huán)境的要求較低，滿足大規(guī)模應(yīng)用需要。VDL-4模式以自組織式時(shí)分復(fù)用多路（STDMA）方式作為核心原理，能夠完成多個(gè)信號(hào)的同步接受，信息傳輸帶寬可以達(dá)到25KHz的高水平，同時(shí)工作頻率也比較理想，在118MHz-137MHz之間，這保證了系統(tǒng)較廣的工作范圍。1090ES模式是S模式的一種，S模式數(shù)據(jù)信息傳輸采用PPM（Pulse Position Modulation）方式編碼，應(yīng)答編碼是1090MHz，因此也稱為1090ES模式，該模式傳輸能力尚可，可以進(jìn)行一對(duì)一的精準(zhǔn)通信，提高監(jiān)控的實(shí)時(shí)價(jià)值[1]。

1.2三種模式比較分析

UAT、VDL-4和1090ES數(shù)據(jù)鏈通信模式各具優(yōu)劣勢(shì)，以通信作業(yè)頻率、信道比特率、信息長、傳輸率、通信速率為指標(biāo)，獲取三個(gè)方式的對(duì)比如表1所示。

從結(jié)果上看，1090ES的祖業(yè)頻率高，傳輸率大，有利于進(jìn)行對(duì)象鎖定和一對(duì)一通信，表面其他信號(hào)的干擾，通信速率雖然不大，但考慮到飛機(jī)飛行的一般態(tài)勢(shì)，已經(jīng)能夠滿足動(dòng)態(tài)監(jiān)控工作要求[2]。

2.1090ES數(shù)據(jù)鏈通信模式下的ADS—B應(yīng)用

2.1工作流程

在常規(guī)條件下，地面部分和記載通信設(shè)備的作業(yè)是自動(dòng)化進(jìn)行的，飛機(jī)起飛后，地面站和記載設(shè)備同步進(jìn)行信號(hào)的收發(fā)工作，1090ES數(shù)據(jù)鏈通信模式下，系統(tǒng)作業(yè)頻率達(dá)到1090MHZ（兆赫茲），能夠大范圍收集各類信號(hào)，保證對(duì)地面站信息的收集效果，并對(duì)收集所獲信息進(jìn)行篩選，挑選其中匹配度最高的信息讀取、獲取核心內(nèi)容。當(dāng)飛機(jī)存在通信需求時(shí)，可以在固定信道內(nèi)進(jìn)行信息傳輸，較高的傳輸率保證了地面站的信號(hào)接收效率，即便某一波段信號(hào)未能得到捕捉，持續(xù)發(fā)送的信號(hào)也有較大幾率被讀取，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)和地面部分的交互和動(dòng)態(tài)監(jiān)控。

2.2應(yīng)用模擬與分析

我國首都機(jī)場(chǎng)已經(jīng)初步完成1090ES數(shù)據(jù)鏈通信模式的構(gòu)建和應(yīng)用，研究人員收集了首都機(jī)場(chǎng)相關(guān)工作參數(shù)，對(duì)1090ES數(shù)據(jù)鏈通信模式的工作態(tài)勢(shì)進(jìn)行信息化模擬。模擬工作借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行，分別為單架次航班模擬，多架次擬（10）和超多架次模擬（50），了解1090ES數(shù)據(jù)鏈通信能否準(zhǔn)備進(jìn)行信息捕捉、以及信息的可辨識(shí)度、篩選的時(shí)間和準(zhǔn)確性，模擬工作共進(jìn)行100次，借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整加快模擬過程，所獲信息如表2所示。

結(jié)合表2數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在三類模擬中，四項(xiàng)指標(biāo)情況均比較理想，除超多架次的通信作業(yè)外，單架次、多家次模式信號(hào)捕捉都可以達(dá)到98%以上，準(zhǔn)確率超過99%，篩選時(shí)間不超過1s，可辨識(shí)率超過95%。考慮到實(shí)際工作中很少出現(xiàn)50架次航班同步通信的情況，1090ES模式能夠滿足一般性的動(dòng)態(tài)監(jiān)控要求。

總結(jié)：綜上，作為ADS—B三種模式之一，1090ES數(shù)據(jù)鏈通信的價(jià)值更為突出，能夠很好的滿足航班動(dòng)態(tài)監(jiān)控需求。ADS—B技術(shù)下，UAT、VDL-4和1090ES數(shù)據(jù)鏈通信模式各具優(yōu)劣勢(shì)，UAT模式通信傳輸率較高，信息范圍大，VDL-4模式通信作業(yè)效率高，1090ES模式可進(jìn)行單信道傳播，免去了復(fù)雜信號(hào)互擾的問題，就航班的動(dòng)態(tài)監(jiān)控工作而言，其優(yōu)勢(shì)更為明顯，可進(jìn)一步推廣使用。

參考文獻(xiàn)

[1]丁建立，明卉，王靜.基于監(jiān)控日志的航班查詢系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2017，34（10）：108-112+128.

[2]張偉.論設(shè)立“國航系”航空公司統(tǒng)一運(yùn)行監(jiān)控體系的可能性[J].信息化建設(shè)，2016（03）：242+244.