淺談廣播式自動相關監視（ADS-B）在烏魯木齊區域的運用

杜斌

摘? ?要：在現代民航發展中，空中交通管制是主要工作，在一定程度上保證了飛行器的安全和空中交通的通暢。因此，航空界始終在研究怎樣提高交通管制的水平。近年來，國內外都積極研究廣播式自動相關監視（ADS-B）技術在空中交通管制中的應用，這項全新的技術可精確定位目標、規范空中管制工作。文章系統分析了ADS-B技術在烏魯木齊區域的應用。

關鍵詞：ADS-B技術;交通管制;運用

航空運輸的發展和飛行流量的增加，使中國空中交通管制面臨嚴峻的考驗，空域和機場擁擠、航班延誤等問題頻繁出現，給航空公司帶來巨大的經濟損失。傳統二次雷達監視手段自身的缺陷使其無法滿足航空業的發展需求。因此，將廣播式自動相關監視（Automatic Dependent Surveillance Broadcast，ADS-B）作為通信手段，建立一個動態空管設備系統，具有一定的現實意義。

1? ? ADS-B系統原理與優勢

1.1? 系統原理

ADS-B設備包括地面設備與機載設備，其中，機載設備對全球導航衛星系統（Global Navigation Satellite System，GNSS）定位信息、高度表數據進行整合處理，產生下行鏈路的數據內容，地面設備解碼下行數據得到追蹤飛機航行的數據，反饋在地面空管系統設備上，在空管系統覆蓋區域內實現空域管制;地面設備通過地面臺站網管獲取地基雷達和氣象雷達數據，對其進行加工處理得到上行數據鏈路內容，傳遞至機載設備，使飛機與飛機之間互通交通信息，并顯示氣象信息。

1.2? 系統優勢

出現ADS-B技術之前，由于技術本身缺乏成熟性，僅能完成空對空監視，ADS-B技術的出現提高了飛行器飛行的安全水平。該項技術發展成熟后，實現了地對空監視，最大限度地提高了空中交通管制的效率。

1.2.1 提供精準和高效的信息

ADS-B系統與雷達系統相同，都能動態監控地對空的交通活動。雷達監視是借助地面一次雷達準確測量飛機的位置，由二次雷達發出信號，飛機接收信號以后，向地面發送高度、速度等有關信息;ADS-B監視指飛機接收衛星信號，并向其他飛機和地面管制發送高度、速度等信息。飛機應用ADS-B數據鏈將飛行信息傳輸至地面指揮中心。

1.2.2 實行飛行預警

飛機利用一定間隔保證飛行安全。不同的機型與速度，加大了調配間隔航班管制和飛機訓練的操作難度，加之管制員工作壓力較大，難以徹底避免飛行沖突。引入ADS-B監視技術以后，飛機間準確把握彼此的位置，有效規避危險，完成自動導航。

1.2.3 提高空間資源利用率

采取傳統管制無法順利達到飛行目標，應用ADS-B監視技術以后，在一定程度上縮短了安全間隔，不只達到了飛行員的訓練要求，還減輕了資源緊缺的壓力。

2? ? 空中交通管制中ADS-B的應用

2.1? 飛機識別

識別飛機的方式包括以下幾種：（1）以ADS-B標牌明確飛機標志，表現出極高的精確性;（2）科學觀察編碼，在管制范圍內有效識別飛機航空器的轉彎操作，使航空器保持最低安全高度。

2.2? 位置報告

在報告飛行的位置和速度時，以短波方式實現高效的聯系，但該種方式產生了不同的安全威脅，科學應用ADS-B技術，由機載設備報告飛機的位置，提高了空中交通管制的效率。

2.3? 通過ADS-B技術引導

在利用ADS-B技術實現引導的過程中，管制者可借助屏幕內的飛行狀況，提升飛行的安全水平。管制者在引導過程中保證飛機安全飛行，要求飛行員了解飛行位置，根據管制者下達的指令，嚴控飛機之間的距離，從而加速流量。

2.4? ADS-B在通航中的應用

必須獲得有關部門的適航認證才可以使用ADS-B。近年來，我國不斷擴大通用機隊規模以及更新機型，很多航空器都安裝了與新航行系統相適應的機載電子設備，形成地空雙向數據通信能力。ADS-B管制服務的基礎是識別飛機，同時，管制員與飛行員在起飛之前實施調校，校正時鐘、精度等，管制員通過管制屏幕核對飛機的標識并檢查這一標識與飛機的真實高度是否一致。識別消失時，應立刻告知航空器并再次識別或停止ADS-B服務。另外，特殊情況下有必要進行位置報告，合理引導航空器ADS-B。

3? ? 應用ADS-B技術優化空管中心系統

在衛星通信與空地數據鏈技術的發展中，雷達絕不是唯一的空管監視設施，自動技術在空管系統中發揮的作用更大。烏魯木齊自從建立區管中心以后，自動化系統與多個ADS-B地面站數據實現引接，但監視信號與子網交換機缺少相關的安全防護措施，各地面站ADS-B數據彼此影響，故而要不斷優化該系統。

3.1? 故障現象

在11：08管制部門發現主用自動化系統航班大面積掉標牌，立即切換備用自動化系統，使系統持續運行，主用自動化系統在11：09恢復航跡。系統管理時回放數據，雷達管制屏幕在11：08：18發生大面積的航班掉標牌，雷達航跡與ADS-B航跡轉化為推測航跡并逐步消失，而計劃航跡始終存在，在11：11：20自動化航跡正常運行，同時，備用自動化航跡恢復常態。遠程進入主用監視數據處理服務設備，連接主用監視源前置處理服務設備，檢查目錄日志后發現數據較高，數據恢復正常時自行釋放且歸零;通過對日志的兩個進程CETC_NET，CETC_NETRADCPU占用率的檢查可知，其超過3%;檢查home/atc/log日志，在該段時間內某地面站ADS-B數據迅速增長，明顯比其他時間段的ADS-B數據量高。

通過檢查以上日志，ADS-B地面站數據與自動化系統連接形成一定的風險。ADS-B交換機內各地面站數據彼此影響，在某一時間內快速增加了交換機端口數據，進而引發系統故障。

3.2? 交換機訪問控制列表配置

根據CISCO交換機方位控制列表的規則可知，對控制列表指令組進行逐步訪問，只要該過程出現一條匹配，便結合規定選擇允許或拒絕動作，若全部指令都無法匹配，拒絕是默認的動作。此外，在交換機對應端口由擴展訪問控制列表，科學運用指令組，嚴禁其他數據包通過。ADS-B地面站點以A-G為例，如表1所示。

利用三層交換機形成ADS-B地面站數據，同步連接自動化小型可插拔（Small Form-factor Pluggable，SFP）服務器、自動化測試平臺SFP服務器、備用自動化防火墻等。根據A地面站設置交換機：合理設計擴展訪問控制列表指令組101，借用ADS-B交換機使A地面站A機、B機將數據包傳遞給監控終端，這一端口拒絕接收其他數據包。

3.3? 數據傳輸方式和地址規劃

按照ADS-B數據處理中心的系統要求，與本區域、鄰近區域的自動撥號轉換網絡（Automatic Dialing Switching Network，ADSN）數據有效連接，經加工處理后將動態監控信息提供給區域管制中心，并向數據處理中心傳輸綜合監視信息。用戶指定輸出接口為組播、單播和廣播;科學配置組播路由實現用戶數據報協議（User Datagram Protocol，UDP）組播。搭建兩臺三層交換機配合防火墻形成數據處理中心，發揮邊界審計的作用，以合理的原則搭配綜合監控信息組播地址和三層交換機，并輸入相關的安全防控措施。規劃綜合監控信息組播地址時滿足以下要求：

（1）在事先預定的組織區域內規劃地址，并且保證未被使用;

（2）為防止與航跡、飛行數據產生沖突，應對組播地址進行科學規劃。

4? ? 結語

ADS-B技術有較高的精確度，應用間隔小，成本投入少，空對空的監測手段有利于獲取機上與空中的數據，增大了監視范圍，增強了座艙圖形與防雷達的顯示功能，鍛煉了飛行員的預測航跡和情景感知能力，使飛行員建立空中交通的處境意識。地對空的監視手段，幫助管理人員科學指揮飛機，保證飛行安全。由此可知，ADS-B在發展我國新航行系統中發揮了巨大的作用。

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