通航飛機機載ADS-B設備的日常維護與典型故障分析

王首清

摘 要：我國是一個地域遼闊、地形復雜的國家，航線的跨越性較大。采用普通的雷達系統，當航線處在西部山區，雷達的探測效果就會大打折扣，對于航線以及空域的管控效率都會有所下降。而ADS-B技術的發展，為解決這一問題提供的更為有效的技術支持。而在日常使用過程中，ADS-B系統難免會出現各種各樣的故障現象，導致系統無法正常工作，影響飛機正常飛行，帶來安全隱患。為此，本文將依據日常維護經驗對常見的典型故障進行分析。

關鍵詞：ADS-B;故障分析;通航飛機;GDL90

中圖分類號：V243 文獻標識碼：A

0 引言

隨著我國民用航空業的不斷發展，到2020年我國民航空中交通流量將達到2010年的3倍以上，年起降架次將超過1 500萬。雷達等傳統監視技術及其布局、數量將難以滿足日益增長的航空運輸需要。如今加快推廣應用ADS-B是我國由民航大國向民航強國邁進，建設新一代航空運輸系統的重要任務之一。而早在2005年7月，作為試點的中國民航飛行學院就引進了ADS-B技術，由此開啟了ADS-B技術在我國航空領域的應用，在之后幾年中建設了多個地面臺建設，并在所有飛機中安裝了使用該技術的機載設備。方便了塔臺對于飛機的監控與管制，提高了空域的利用率。

1 ADS-B概述

ADS-B是廣播式自動相關監視的英文縮寫，它自動地從相關設備中獲取參數，從而向其他飛機與地面站廣播飛機的高度、位置、速度、識別信號等信息，從而使管制工作人員可以更加清楚直觀的了解到飛機的信息，并對其進行監視。機載ADS-B應用功能可分為發送（OUT）和接收（IN）兩類。

ADS-B OUT 是指航空器向外發送信息。機載發射機以一定周期（每秒2次）發送航空器的各種信息，包括：航空器識別碼、位置、高度、速度、方向和爬升率等。OUT 是機載ADS-B 設備的基本功能，需要具備充分的監視數據提供能力、報文處理（編碼和生成）能力、報文發送能力。只要相關機載電子設備正確安裝且正常運行，ADS-B OUT系統一般無需飛行機組干預即可自動工作。

ADS-B IN是指航空器接收其他航空器發送的ADS-B OUT信息或地面服務設施發送的信息，為機組提供運行支持。ADS-B IN的一個典型應用是機組通過駕駛艙交通信息顯示設備獲知其他航空器的運行狀況，從而提高機組的空中交通情景意識。

2 ADS-B機載設備組成部分

目前飛行學院訓練飛機機隊所搭載的ADS-B系統通信的數據鏈有兩種。一種是172 R型和PA44-180型等飛機上所加改裝的ADS-B系統，這套系統的核心機載設備的是 GDL90通用收發機，GDL90通用收發機由美國Garmin公司生產，內置GPS接收機和數據鏈收發機。在ADS-B通用收發機的后面板上共有P1、P2、P3、P4、P5五個接口，用于輸入輸出數據和接入電源[1]。GDL90中的數據鏈收發機采用UAT數據，工作于單一寬帶信道，設計頻率為978 MHz，利用P4和P5接口與安裝于飛機上部和下部的收發機天線相連，收發廣播信息[1]。由飛機大氣數據計算機大氣數據計算機通過429數據總線，為GDL90提供氣壓高度數據，也可使用單獨的高度編碼器。GDL90可將接收到的數據通過GIA63處理后在飛機MFD上進行顯示[2]。

另一種ADS-B系統通信的數據鏈是1 090 MHz的S模式應答機擴展電文數據鏈，它是將應答機（ATC）與ADS-B系統的收發機集成在同一個Garmin設備（GTX345）內，并且它們使用共同的天線來收發信號，電源開關也由應答機開關控制，無法單獨控制。它所有數據信息均來自Garmin系統的各個部件。同時它也可將接收到的信息通過GIA63處理后顯示在MFD或PFD上。

3 機載ADS-B典型故障

日常飛行訓練過程中遇到ADS-B故障主要是978 MHz的ADSB系統的故障，具體的現象有下列幾種：

第一是飛機在MFD地圖頁面顯示黃色TRAFFIC FAIL警告信號，顯示器上沒有其他飛機顯示，塔臺和其他飛機也收不到該機的信號。

第二是飛機上無任何故障警告信息顯示，同時在地圖頁面可以接收并顯示他飛機信號，但是塔臺和其他飛機接收不到該機的信息。

對于這兩種情況最為常見，其首先可能的原因是由于GDL90收發機出現故障，或者是天線和同軸電纜沒有接好。首先在GDL-90 收發機面板上有6個發光二極管，通過這些二極管的狀態，可以了解系統的工作狀態[3]，判斷GDL90的故障情況（參考表1），同時也可以通過GDL90地面維護接口連接至電腦用軟件使用相應的指令可對GDL90設備進行自檢和對它的數據收發情況進行監控，來判斷問題存在的原因（參考表2），例如，GDL90收發故障、GPS信號故障、GDL90數據存儲模塊故障等都可以被檢測出來，通過更換相應的故障單元可排除該類問題。

其次，GDL90作為一個加裝系統接入到G1000系統，它需要在GIA63二部上進行軟件和構型的裝載和配置。如果GDL90的軟件和構型配置不正確或者GIA63二部出現故障也會導致ADS-B沒有目標顯示。

然而，有些時候上述故障現象會斷斷續續反復出現。多數情況是線路問題，由于某處線路磨損或是某些接頭處松動，在飛行過程中由于振動原因使得接觸不良或者短路，造成故障現象斷斷續續時有時無。這時我們應該認真檢查系統的線路有無磨損，接頭有無松動，天線有無積水、老化、腐蝕等現象。

第三是在某一些固定區域飛機ADS-B信號會丟失或某些特殊的天氣條件下ADSB信號失效。如果是所有飛機在固定區域出現ADS-B信號消失的情況可以考慮是附近地面有干擾設備，曾遇到過這種情況，飛機在進近過程中ADS-B信號集體消失，后查明原因是附近的某單位的設備對其造成干擾，關閉干擾源后恢復正常。同時某些惡劣的天氣也會對ADS-B系統造成一定的影響。若UAT天線的性能下降，會使得發射功率不夠，發射信號弱等都會導致飛機信號丟失。

第四是塔臺接收不到的飛機高度信息或高度誤差過大甚至高度信息出現負值。出現誤差的基本是單獨加裝的高度編碼器的飛機，這種高度編碼器的誤差值可通過其自身調節螺釘進行調節。ADSB系統本身允許高度信息存在著一定的誤差值，但對于超出可接受范圍的誤差值我們需要調節它的高度編碼器。對于無法調節至范圍內和出現負值的高度編碼器則需更換。偶爾也會存在地面塔臺接收設備故障造成信號不正確。

4 日常維護注意事項

雖然GDL90通用收發機不需要做定期檢查維修工作，其內置電池壽命可以達到10年，日常維護工作負荷較小，但是在維護過程中我們需要注意以下幾點：（1）由于GDL90加裝在后行李艙，在取放行李和尾部行李艙進行其他維護工作時應小心謹慎，防止撞到GDL90機器及后部線路。（2）在更換天線后要做好GDL90收發天線和GPS天線的密封防水工作，天線密封不好，清潔工作不到位等，都會造成雨水油污等聚集在天線內部對其造成腐蝕，以及外部的物理損傷都會造成天線的性能下降。（3）GDL90作為后期加裝設備，部分線路的走線方向、固定捆扎并非十分合理，線路防止磨損的措施要做好，避免造成短路、短路等情況。（4）在系統軟件方面，我們更換G1000系統的部件以后特別是二部GIA63，或者重新裝載G1000系統軟件和構型后，都需要對GDL90 進行系統和構型進行正確的裝載和配置。（5）GDL90 安裝后座中有一個飛機專用APM模塊來記錄和存儲GDL90的構形信息，因此如果更換GDL90后是不需要對它重新設置構形的，但是如果更換的了APM模塊，則需要對GDL90重新編程構型。

5 結束語

ADS-B作為一個重要導航監控系統，有效的提高了空域資源的利用率增加了安全性。但在日常使用過程中難免會出現各種故障現象，通過借鑒和參考一些維護經驗可以減少或避免某些故障的發生，以及可以快速的診斷出故障原因，節約排故時間，提高飛機的利用率。

參考文獻：

[1]向淑蘭，周躍飛，劉偉.ADS-B系統中GDL90通用收發機故障分析與排除[J].航空維修與工程，2009（3）：58-59.

[2]肖青.一種基于GDL90的ADS-B機載設備的研究[J].甘肅科技縱橫，2014（12）：31-32+42.

[3]何曉薇，張光明，任娜.基于UAT數據鏈的ADS-B機載設備的安裝及維護研究[J].航空維修與工程，2009（5）：55-57.