ADS—B的應用與空中交通流量

摘 要 本文通過對ADS-B概念及性能的介紹，闡述了ADS-B的應用對空中流量的影響。并指出了當前存在的問題及發展方向。

關鍵詞 ADS-B；ICAO；流量；機組 ；新航行系統

中圖分類號[U8] 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）93-0208-02

0引言

隨著中國經濟的迅猛發展，全球航空運輸業的持續發展，日益壯大，各航空公司都在不遺余力的加大客貨運輸量。此時此刻，如果落后的航管設備，不能保證管制人員與飛機的正常通訊，無法適應快速增長的飛行流量，勢必造成管制人員對空中的飛機進行過多的干預和限制，成為引起航班延誤的因素之一，甚至引發航空事故，制約航空業的發展。，為解決隨著航空運輸業的日益發展和壯大與現行航行系統在航空運輸中的安全、容量和效率不足問題，ICAO（國際民航組織）提出新航行系統，即在飛機、空間和地面設施三個環境中利用由衛星和數字信息提供的先進通信（C）、導航（N）和監視（S）新航行系統技術。ADS-B憑借高數據更新率、豐富的機上和空中信息使其在精確性、可靠性、完整性和運行成本等各方面都具有突出優勢，成為新航行系統中的重要組成部分。

1 ADS-B的技術

1.1 ADS-B的概念

ADS-B叫廣播式自動相關監視系統，“自動”是指監視是自動的，不需要人為（地面管制人員和空中的飛行員）的參與，“相關”是指信息發送依賴于機載設備，也即由航空器（飛機）提供其飛行的信息，監視是指提供的是航空器的監視信息，如：航空器的位置、速度、高度等相關監視信息。

1.2 ADS-B的主要特點

ADS-B技術是指由機載星基導航和定位系統生成精確的航空器及其它動態目標自身定位信息，通過特定數據鏈和格式利用空地、空空數據通信完成空中交通監視和信息傳遞的一種監視技術，管制員和飛行員均可以利用ADS-B提供的信息對所在區域的飛機運行情況了如指掌，隨時相互進行信息溝通，大大提高了空中交通管理的安全性和準確性。

相比于傳統雷達技術，ADS-B提供的數據定位精度高、刷新率快，能提供比傳統雷達提供的監視手段更多的飛行動態信息，能提供更加準確和實時的飛機的監視信息，特別是在無雷達覆蓋區域使用ADS-B，可以增加無雷達區域的空域容量，在有雷達覆蓋的區域使用ADS-B，可以減少有雷達區域對雷達信號多重覆蓋的要求，大大減少了空中交通管理的費用。

1.3 1ADS-B系統的組成

ADS-B系統由以下幾部分組成：天空的GNSS導航系統、空中的飛機機載設備和地面的收發設備、傳輸和相關的數據處理與應用系統，其中GNSS導航系統包括美國的GPS系統、中國的北斗系統、歐洲伽利略系統、俄國的格洛納斯系統等?？罩械娘w機機載設備包括機載GNSS接收機和記載ADS-B收發信機和機載飛行員ADS-B顯示設備等。

1.4 ADS-B的含義

ADS-B是飛機利用廣播的方式發送有關位置、高度等數據，所有航空器都能夠接收這些數據，根據飛機ADS-B信息發送方向，飛機發送的ADS-B的位置、高度等數據從功能上可叫發送（OUT），既ADS-B OUT，飛機接受別的飛機發送的ADS-B數據從功能上可叫接收（IN），即ADS-B IN。其中ADS-B OUT送出的位置、高度等信號被地面ADS-B設備接收后，經過數據處理，起到了類似雷達信號的作用，可為管制員提供監視空中交通狀況。ADS-B IN信號經過機載ADS-B設備數據處理后提供給機組實時動態的空中交通情景，大大提高了安全保障。

2空中飛行流量管理

2.1 ADS-B IN的應用

1） M&S（Merging and Spacing）概念

M&S是航路和終端區域中利用新技術和新程序來增強歸并和排序操作；整個M&S分為兩個過程：ABESS和FDMS；

ABESS：Airline Based En-route Sequencing and Spacing

FDMS：Flight Deck-Based Merging and Spacing

ABESS階段

AOC利用ABESS Tool為多條航路上的飛機計算速度和方向；通過ACARS給機組上傳速度及方向報文，機組按照收到的報文飛行，并給AOC發送確認報文，保證每架飛機以合理的間隔和順序到達合并點，為FDMS建立基礎。

FDMS階段

在ABESS結束階段，ABESS為具備FDMS能力的飛機制定相應的參數，并上傳給飛機；參數包括：要跟蹤的飛機的Flingt ID（TTF）、合并點、需要保持的距離（SI）；機組人員將收到的信息輸入到機載FDMS系統，FDMS系統會計算出飛機的飛行速度，機組人員可根據此速度飛行以保持相應的飛行間隔。

在這兩個階段中，ATC的職責不變，仍是空中飛機間隔保持的主要責任單位。在必要情況下，ATC可以介入，直接引導飛機，修改速度等以保持間隔。

為避免AOC和ATC的間隔標準沖突，兩個部門每天都需要協調，保證有一致的間隔標準。

2） CDA（Continuous Descent Approach）定義

就現階段而言，飛機的進近方式是“階段式”下降，如下圖虛線描述，先下降一個高度，然后保持，接著再下一個高度，然后再保持，依次下到跑道滑行。而CDA以基本固定的角度（例如：3度）持續性下降，如下圖實線描述，以近似“慢車”狀態下降，即以平滑的斜線持續下降，一直到跑道滑行。

2. 2 CDA及 M&S的特性

降低管制員的工作量；

減少無線電頻率的擁塞；

增加容量；

降低油耗，減少廢氣排放；

減少地面噪聲污染，降低對機場附近居民的干擾；

節約飛行時間；

減少管制員的工作量。

2.3 ADS-B in的應用對空中流量的影響

可見，利用ADS-Bin功能支持空中航空器之間相互監視，自我保持間隔，可有效增大空域利用率，實現空空協同，減少飛行員通過話音的位置報告作為目標監視依據，通過利用機載設備提供的數據來增強空管自動化能力，提高飛行安全性、減少延誤、增加空域和機場能力；改進的流量管理可防止過度擁擠情況發生；終端和航路ADS-B功能結合起來，為出入終端區提供平滑的交通流量；管制員將能夠建立更有效的進近流量。

3 結論

目前，民航總局已經對ADS-B的建設進行統一的規劃，分布實施。我國計劃在最近的5年內，在無雷達地區強制將ADS-B作為主要監視手段，到2020年，根據運行需求完善ADS-B地面基礎設施，實現全國民用航路的ADS-B多重覆蓋，到2030年，根據航路變化情況，根據情況補充ADS-B地面設施建設，將ADS-B作為主用監視手段。因此，實施ADS-B系統已成為我國民用航空建設的必然趨勢。ADS-B系統在航空中的應用將對航空運輸的安全性、有效性、靈活性帶來巨大的變革，使民用航空進入新的發展時代。

4發展方向

目前，我國的航空運輸在高速發展，空域范圍在不斷擴大，飛機型號多，空管設備也將進一步完善，我們將面臨的問題是：我們自已研發ADS-B技術還是引進外國先進國家的ADS-B技術，同是ADS-B技術的全面啟用，現行的不具備ADS-B功能的機載設備的加裝改造也勢在必行，地面站設施及傳輸網絡的建設完善也不容忽視，再有就是空管自動化系統的改造也迫在眉睫，還有，就是我們的ADS-B系統能否使用中國的北斗系統，我認為也至關重要，所有這些都必須協調，互相改進，互相兼容，希望國家的政策取向能啟到引導作用。

參考文獻

[1]民航數據通信ADS-B技術介紹.

[2]中國民航大學空管監視新技術介紹.