基于GARMIN 的ADS-B 設備安裝使用的初步探索

王 昭，李雪芹，梁 波，邱紅軍

（1.西安新宇航空維修工程有限公司，陜西 西安 710089；2.北京天元四維航空科技有限公司，北京 100000）

引言

傳統的空中交通管制雷達信標系統（ATCRBS）需要安裝一次雷達和二次雷達，而在地勢復雜的區域，安裝一二次雷達困難，不可能對整個區域進行覆蓋。地面雷達天線是旋轉的，天線波束又有一定寬度，由此測出的飛機方位誤差較大。ATCRBS 管制和監控飛機的容量有限，最多只能管制4096 架飛機，實際數量更少，難以滿足目前及今后的發展需求。隨著對空中交通管制能力和服務水平要求的不斷提高，ADS-B 技術已成為各國大力推廣的應用[1]。

1 ADS-B 簡介

ADS-B（廣播式自動相關監視系統）是一種基于衛星定位和利用空-地、空-空數據鏈通信完成交通監視和信息傳遞的空管監視新技術，屬于空中交通管制系統（ATC）。國際民航組織（ICAO）已將ADS-B 確定為未來監視技術發展的主要方向，正積極地推動該項技術的應用。在我國低空空域不斷開放的同時，也在大力推廣該技術的應用[2，3]。

ADS-B 以飛機為主角。首先，通過飛機上安裝的機載GPS 設備，獲取本機的位置、高度等信息；然后將信息傳輸給機載的處理設備（機載應答機），處理設備將信息重組，形成符合規范要求的消息格式（即ADS-B 消息）后，通過機載的上下天線將ADS-B 消息發送出去；最后，ADS-B 地面站或安裝了ADS-B 消息接收設備的其他飛機可以接收此ADS-B 消息，通過對報文的解析，獲取此飛機的位置消息，從而實現對飛機的監視。

ADS-B 消息的發送方式是周期性的、自動廣播的，信息包括本機的身份（包括航班號以及飛機的全球指定的唯一24 位地址碼）、經緯度、高度、速度、飛機狀態等數據。

圖1 ADS-B 工作流程圖

機載ADS-B 的功能可分為發送（OUT）和接收（IN）兩類。OUT 是指航空器發送其位置和其他信息。IN 是指航空器接收其他航空器發送的ADS-B OUT 信息或地面服務設備發送的信息，為機組提供運行支持。功能流程如圖 1 所示[4]。

2 設備介紹

我們使用的是GARMIN 公司的應答機，型號為GTX345、GTX345R。GTX345 有操作面板，如圖2 所示，GTX345R 沒有操作面板，如圖3 所示。從應答機安裝形式可分為面板安裝和遠程安裝。GTX345 屬于面板安裝，GTX345R 屬于遠程安裝。從是否具有GPS 功能可分為內置GPS 接收機、無內置GPS 接收機。內置GPS 接收機的應答機必須安裝GPS 天線，獲取GPS 信號；無內置GPS接收機的應答機從其他設備獲得GPS 信號[5]。

圖2 GTX345 操作面板示意圖

圖3 GTX345R 示意圖

3 設備安裝

ADS-B 應答機有一個安裝支架，安裝時應先將安裝支架固定在飛機的相應位置。安裝支架的安裝有兩種固定方式，分為鉚接和螺接。鉚接使用M4 的平頭鉚釘與飛機機體連接，螺接使用設備自帶的螺釘與飛機機體連接。圖4 為螺釘的安裝示意圖。安裝支架安裝好后，再把ADS-B 設備固定在安裝支架內。圖5 為應答機的安裝示意圖。

4 設備接線

根據 GAIMIN 公司的使用說明，對 GTX345、GTX345R 的主要端口進行介紹。GTX345、GTX345R 的接插件有兩個，分別為J3251、J3252。J3251 定義如圖6 所示[5]。J3252 主要是通訊端口，不再贅述。

主要端子區域介紹如表1 所示。

圖4 應答機安裝支架安裝示意圖

圖5 應答機安裝示意圖

圖6 J3251 示意圖

J3251 接 插 件 中 ，Pressure Sensor/Config Module、USB、Altitude Gray Code Input、Power Input 1、Power Ground、這幾塊區域的端子必須連接。Power Config、Power Control 這兩個端子實現的是遠程控制功能，只在GTX345R 上連接。RS-232、ARINC 429 通信端口按照實際情況進行連接。

5 設備調試

在ADS-B 設備安裝和接線工作完成后，需進行調試。不同機型的的調試過程有所差別，但大致相同。以R44 直升機為例。首先應對GTX345 應答機進行設置。設置時使用Garmin 公司配套軟件GTX3X5 Install Tool。主要設置頁面如圖7 所示。然后對導航顯示器GNS420/GNS430 進行系統升級，與GTX345 的系統相適應。這個過程通過安插GARMIN 公司提供的SD 升級卡完成。接下來要對導航顯示器GNS420/GNS430 的RS232 和ARINC 429 通信端口進行設置，目的是和GTX345 及其他設備進行正常通信。調試圖片如圖8 所示。最后進行地面通電試驗和飛行試驗，驗證改裝和系統調試是否正常。導航顯示器GNS420/GNS430 調試成功圖片如圖9 所示。

表1 J3251 端子區域塊介紹

圖7 STATE 頁面

6 結束語

通過現場通電試驗和飛行試驗，所有飛機應答機功能正常，能滿足中國民航飛行學院大量的飛機飛行教學要求。同時，經過這次改裝，也積累了寶貴的經驗，為以后的工作奠定了一個良好的基礎。

圖8 RS-232 和ARINC 429 配置示意圖

圖9 導航顯示器正常工作示意圖