-
航空器
ADS-B
自动相关监视系统是指什么？
1.
ADS-B
概述
广播式自动相关监视（
ADS-B
）是利用空地、空空数据
通信完成交通监视和信息传递的一种航行新技术。
与雷达系统相比：
ADS-B
能够提供更加实时和准确的航空器位置等监视
信息
;
建设投资只有前者的十分之一左右，并且维护费用低，
使用寿命长
;
使用
ADS-B
可以增加无雷达区域的空域容量，减少有雷达区域对雷达多重覆盖的需求，大大降低空中交通<
/p>
管理的费用
;
ADS-B
可以为航空器提供交通信息，传递天气、地形、空域限制等飞行信息，使机组更加清晰地了解周边
交通情况，提高情景意识，并可用于航空公司的运行监控和管理，为安全、高效的飞行提供保
障
;
ADS-B
还可以用于飞行区的
地面交通管理，是防止跑道侵入的有效方法。
ADS-B
的应用将是保障飞行安全、提高运行效率、增大空中交通流量、减少建设投资的重要技术手段
。
2.
基本原理
ADS-B
（
Automatic
Dependent Surveillance - Broadcast
）一种监视
技术，使航空器、机场机动车辆及其他
目标能够自动发送和
/<
/p>
或接收数据，例如识别信息、四维位置以及其他适合广播模式的超越数据链之外的附
加信息。对于航空器和机场机动车辆而言，这些信息是从机载导航和定位系统获得的。包含了以
下几层含
义：
自动（
Automatic
）：数据传送无需人工干预；
<
/p>
相关（
Dependent
）：航空器的
设备决定了数据的可用性，数据发送依赖于机载系统；
监视（
Surveillance
）：提供的状态数据适用于监视的任
务；
广播（
Broadcast
）：采用广播方式发送数据，所有用户都可以接收这些数据。
根据相对于航空器的信息传递方向，机载
ADS-B
应用功能可以分为发送（
OUT
）和接收（
IN
）两类。
1)
ADS-B OUT
ADS-B OUT
是指航空器发送位置
信息和其他信息。机载发射机以一定的周期发送航空器的各种信息，包括：航
空器识别信
息（
ID
）、位置、高度、速度、方向、和爬升率等。地面系统
通过接收机载设备发送的
ADS-B
OUT
信息，监视空中交通状况，起到类似于雷达的作用。
<
/p>
ADS-B
发送的航空器水平位置一般源于
GNSS
系统，高度源于气压高度表。
目前
GNSS
系统的定位精度已经达到了
< br>10
米量级，
因此
ADS-B<
/p>
的定位分辨率也可达到
10
米量级。
而雷达设备
因为有固有的角分辨率限制，监视精度相对较低，且无法
分辨距离过近的航空器。
2)
ADS-B IN
ADS-B
IN
是指航空器接收其他航空器发送的
ADS-B OUT
信息或地面服务设备发送的信息，为机组提供运行支
持。
ADS-B IN
可使机组在驾驶舱交通信息显
示设备（
CDTI
）上
―
看到
‖
其他航空器的运行状况，从而提高机组的空中
交通情景意识。
ADS
-B
地面站也可以向航空器发送信息，具体分为两类：空中交通情报服务广播（
Traffic Information
Service-
Broadcast,
TIS-B
）和飞行信息服务广播（
Flight
Information Service
–
Broadcas
t
，
FIS
–
B
）。
TIS-B: ADS-B
地面站接收航空器发送的
ADS-B
位置报文，将这些数据传递给监视数据处理系统（
Surveillance
Data Processing
System, SDPS
）
,
同时<
/p>
SDPS
也接收雷达和其他监视设备的数据，
SDPS
将这些数据融合为同
意的目标位置信息，
并发送至
TIS -
B
服务器。
TIS - B
服务器讲信
息集成和过滤后，
生成空中交通监视全景信息，
再通过
ADS-B
地面站发送给航空器。这样机组就可以获得前面而清晰的空中
交通信息。
TIS - B
的应用可以使
ADS-B
不同数据链类型的用户获得周边空域运行信息，从而做到间接互相可见。<
/p>
FIS-B
：
ADS-B
地面站想航空器传送气象、航行情报等信息。这些
信息可以是文本数据，也可以是图像数据。文
本格式的气象信息包括日常报（
METAR
）、特选报（
SPECI
）、机场天气预报（
TAF
）等。图像格式的信息包
括雷达混合图像、临时禁飞区和其他航行信息。
FIS - B
使机组可以活的更多的运行相关信息，及时了解航路气
象状况和
空域限制条件，为更加灵活而安全的飞行提供保障。
ADS
-B
如同雷达一样，有
―
视野
‖
的限制，根据航空器与地面基站的高度，距离，障碍物等因素的不同，
其视野最
大可达
250NM
，如图：<
/p>
2.1 ADS-A/ADS-C
与
ADS-B
的区别
自动相关监视
–
寻址式（
Automatic Dependent
Surveillance
–
Addressed
，
ADS-A
）；
自动相关监视
–
合同式（
Automatic Dependent
Surveillance
–
Contract
，
ADS-C
）是等同的概念。
ADS-C
的工作方式与
ADS-B
有本质上的不同。
ADS-C<
/p>
基于点对点模式的航空电信网
（
ATN<
/p>
）
数据链信道，
ADS-C
需要数据收发双方约定通信协议，如使用航空器通信寻址与报告系统（
Air
craft Communication Addressing and
Reporting System, ACARS
）。
ADS-B
采用广播式方案，收发双发不需要另行约定通信协议。
正常情况下，
ADS-C
监控一般由地面站发起。空中交通服务部门（
ATS
）通过
ATN
通信网络，一般是卫星通
信
（
SATCOM
）或
VHF
，向航空器发送监控报文。机载设备接收报文后，通过
< br>ATN
数据链按照
ATS
和航空
器约
定的通信协议将航空器的位置信息发送给
ATS
。
ATS
接收航空器回复的信息，将其显示在监视
设备上，从而达
到对空中交通进行监视的目的。
ADS-C
一般应该在海洋和内陆边
远等没有监视的区域，或者应用在航空交通流量较小的空域。
2.2
监视技术比较
1.
应用领域
1.
与<
/p>
ADS-B
功能有关的主要机载设备包括数据链系统、
GNSS
接收机和
IN
功
能所需的
CDTI
等。虽然一些二次监
视雷达（
SSR
）的机载应答机可以用于发送
< br>ADS-B
信号，但不包含
SSR
应答机功能、独立的
ADS-B
机载电子
系统也可以满足
ADS-B
的功能要求。
< br>
机载设备
ADS-B
的
OUT
和
IN
功能都是基于数据链通信技术，共有三种数据链路可供
ADS-B
用户选择使用，其中，
1090ES
、
UAT
、和
VDL-4
三种数据链互不兼容。
4.1 1090 ES
数据链
1090 ES
数据链是
ICAO
推荐采用的用于
ADS-B
系统的数据链，
―1090‖
是指系统使用
1090M
Hz
作为下行传输频
率
，
―ES‖
是
Extend
ed Squitter
，表示相对原有报文长度的扩展（
56
到
112
比特）以及自动广播的特性。
1090
ES
数据链主要性能参数：
4.2
通用访问收发机（
UAT
）
美国专门设计用来支持
ADS-B
功能的收发系统。具有从地面站上行广播的功能，接入方式为时分复用，在
1
秒
长的帧中，
前
188
毫秒分配给地面广播服务，
后
812
毫秒分配给
ADS-B
下行使用，
下行部分采用随机接入方式，
数据
传输率为
1Mbit/s
。
特点：
专
为
ADS-B
设计
系统结构简单、稳定性强
工作于单一宽带信道
1Mbps
传送速率
4.3
VDL
模式
4
VDL
模式
4
数据链的基本原理是数据链用户利用
GNSS
进行定位和时间同步，
并通过
VDL
模式
4
数据链将其
位
置报告广播发送出去。这些位置报告可以为通信链路上的各种链路管理和应用进程所用
，通过这些信息实现链路
管理。
VDL
模式
4
数据链既可用于数据、位置广播通信，又可用于用户间的
选址通信（
ADS-C
）。
鉴于国
际民航组织亚太区的建议和在全球范围内的互操作性，我国在西部实施利用
ADS-B<
/p>
技术提供类雷达监视
服务时，建议首先考虑使用
< br>1090 ES
作为数据链路技术。但由于
UAT
数据链性能优越、成本低等特点，可以把
它用于通用航空。
1.
应用情况
5.1
美国
1090ES
和
UAT
两种技术同时使
用
（
UAT
主要用于
< br>GA
航空器）
在
NEXTGEN
计划中
ADS-B
会取代
SSR
作为主要的监视方式，而
SSR
作为备份。
哈德逊湾与墨西哥湾已经正式运行
ADS-B
，如图：
双规发展规划图：
5.2
欧洲
由
EU
ROCONTROL
牵头开展了一项名为
CRISTAL
的
ADS-B
试验。
试验基于一个安装在图卢兹机场的
1090 ES
地面站，结果
显示
ADS-B
对
200
海里甚至
250
海里内的飞机监视效果良好