摘要：介绍了新一代空中交通监视应用ADS-B的基本概念和发展情况，与旧的雷达监控方法进行了比较，展示了ADS-B的应用前景，并以西沙为例，研究了目前ADS-B技术在我国的应用和实现方式。
关键词：ADS-B;空中管制;雷达监控
中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号：1672-7800（2012）003-0040-02
作者简介：陈惠锋（1984-），男，广东广州人，中国民用航空中南地区管理局通信网络中心助理工程师，研究方向为通信技术。
0引言
目前我国空中交通管制中广泛使用的传统雷达监视手段，在一定时期内保障了空中交通的安全，但随着航空领域呈现前所未有的发展形势，传统的雷达监视手段已渐渐不能够满足军事及民用航空日益增长的空管监视的需求，对空域资源的需求和可用的空域资源紧缺的矛盾日益突出，急需发展新的监视手段来适应空管的发展。广播式自动相关监控（ADS-B），是国际上解决空中交通管制最行之有效的方法，它是一种基于GPS全球卫星定位系统和空-空、地-空数据链通信的空中交通监视应用。
1ADS-B技术
ADS-B系统主要利用GPS定位和数据链技术，对空、地目标进行监视和指挥，其包含了以下含义：A－自动：不需要人工操作和地面的询问；D－相关：信息全部基于机载设备；S－监视：提供位置和其它用于监视的数据；B－广播：数据不是针对某个特定的用户（在ADS-C中是这样），而是周期性地广播给任何一个有合适装备的用户。
图1表示具有同类设备飞机之间的相互监视以及地面对空监视的工作原理。ADS-B使用机载导航系统得到飞机精确的位置和速度信息，利用机载电子设备向外周期性地广播飞机的呼号、位置、高度、速度和其他一些参数，即可以被附近同样装载ADS-B设备的飞机接收到，可实现空空监视；也可以通过地空数据链被ADS-B地面站接收到，并传给管制中心，实现地空监视。ADS-B地面站接收下行监视信息后发送到数据转发-融合系统，该系统同时接收雷达和其它监视设备的数据并将这些数据融合为统一的目标位置信息，一方面发送给空管自动化中心，一方面发送至TIS-B 服务器，TIS-B 服务器将信息集成和过滤后，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全面而清晰的空中交通信息。同时ADS-B 地面站还向航空器传送气象、航行情报等信息，可以是文本、图像数据。
图1同类设备飞机之间相互监视以及地面对空监视工作原理
传统的雷达系统自身具有很多局限性：雷达波束的直线传播形成了大量雷达盲区；无法覆盖海洋和荒漠等地区；雷达旋转周期限制了数据更新率的提高，从而限制了监视精度的提高；无法获得飞机的计划航路、速度等态势数据，限制了跟踪精度的提高和短期冲突告警STCA（Short Term Conflict Alert）的能力。
使用ADS-B技术能够有效解决上述问题，可以在无法部署航管雷达的大陆地区或洋区为航空器提供优于雷达间隔标准的虚拟雷达管制服务；能够提供更加实时（每0.5秒发送一次位置数据，更新快）和准确的航空器位置等监视信息，并且由于精度的提高；可以减小航空器的间隔标准，优化航路设置，提高空域容量，而且相比传统的雷达系统，建设投资只有前者的1/10左右，并且维护费用低，使用寿命长。此外ADS-B还可为航空器提供相关交通信息，传送天气、地形、空域限制等飞行信息，使机组更加清晰地了解周边的交通情况，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。
国际民航组织（ICAO）将其确定为未来监视技术发展的主要方向，国际航空界正在积极推进该项技术的应用，一些国家已投入实用。
ADS-B的OUT和IN的功能都是基于地空数据链通信技术，目前用于ADS-B的地空数据链技术主要有以下几种：S 模式的基于异频雷达收发机的1090ES 数据链、通用访问收发机（UAT）、模式4甚高频数据链（VDL-4）。其中UAT是FAA 提出的一种数据链路格式，专为ADS-B设计，机载和地面收发机均采用978MHz，可双向传输。VDL-4是瑞典民航局于1994 年提出的数字数据链路，目前主要在欧洲展开试验。而1090ES是基于SSR的S模式扩展电文(ES)的功能，是唯一被批准可在全球运行使用频谱的ADS-B 数据链，也是被欧洲、美国共同认可并强制推行的ADS-B 技术，同时，该种技术也在SSR、TCAS系统中得到成功应用，其相关标准协议及规范已由ICAO、RTCA 等国际组织正式颁布，并不断修订完善。此数据链目前在TCAS、SSR等领域得到了广泛的应用，技术比较成熟。
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技术提供类雷达监视服务时，首先考虑使用1090 ES作为数据链路技术。
2目前ADS-B在我国空管行业的应用
从1998年开始，中国民航便在不断探索与测试ADS-B技术，目前民航局空管局已在成都双流机场、九寨机场各安装了一套ADS-B 地面试验设备，还计划在西部一些航路实施ADS-B 监视。在南中国海的ADS-B西沙站点已于2009年完成建设，当前信号已传至三亚ACC使用。湛江地区江洪、下洋ADS-B地面站及传输设备也于2011年完成建设。
ADS-B的应用除了有地-空数据链技术的要求外，地-地数据链同样重要。ADS-广播电文是面向比特的数据串，下行数据到达地面后，必须透明地传输至航空管制或航空运行签派等地面用户端。在以前我国的空管系统中，接受了下行数据后，须转换为面向字符的SITA报文格式，经低速的自动转报网传输到用户端。这种信息传输方式的低效率以及传输时延不确定性，不能适应高密度飞行监视，必须使用新的数据网络。目前中南地区空中交通管理局大力发展的FA36网络与ATM网络都为ADS-B技术搭建了很好的平台。其中FA36设备是华三通信技术有限公司面向企业核心及行业、运营商网络的高性能、高可靠性需求而开发的新一代智能业务传输接入设备，已在中南地区组网运行，设备运行稳定对并IP业务有较好的支持。ATM设备是CISCO公司开发的基于信元交换的MGX8850和8830核心交换机，其采用双电源输入，双主控板热备份方式，具有较高的系统稳定性。
以西沙为例介绍ADS-B信号的引接。西沙的ADS-B信号通过以太网口接入西沙的FA36设备，并通过FA36网络传输至三亚ACC落地。落地后的ADS-B信号使用ADS-B信号转发器进行分发，其中1路通过ATM网络上开通的MPLS通道传输至广州区管。
由于ADS-B信号为2层局域网广播信号，无法使用传统的IP路由方式进行传输，目前从西沙传送至三亚ACC的ADS-B信号是使用本地FA36网络的透明网桥方式实现。此方式下自动化系统和ADS-B处于同一广播子网，一旦出现广播风暴或网络病毒可能会导致自动化系统无法正常工作，这种风险会随着香港等其他地方自动化系统的接入而大大增加。因此在三亚ACC增加带网络安全功能的信号转发器，该信号转发器由中南空管局网络中心系统开发室自主定制研发，实现信号的单向传输和引接系统的隔离，达到ADS-B信号安全接受转发的目的。
3结束语
ADS-B技术代表着航空监视技术的发展方向，其在航空飞行管理中的应用优越性是显而易见的，替代航管监视雷达是迟早的事情。虽然国内在ADS-B的应用与规划方面相对落后，但是民航局和空管局已先后颁布了行业规范、标准和发展路线图，将ADS-B建设作为未来民航监视技术的主导发展方向。随着需求的增长以及民航局给予了高度重视，研究发展力度不断加大，同时伴随着各种数据链技术不断创新进步，ADS-B技术在国内必将得到广泛的应用，并带动新一代空中交通管理体系的发展。
参考文献：
\[1\]张天平,郝建华,许斌,于丹.ADS-B技术及其在空中交通管制中的应用和发展\[J\].电子产品世界，2009（6）
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\[3\]周跃飞.浅谈ADS-B技术在民航空管中的应用和前景\[D\].成都：成都电子科技大学，2009.
\[4\]何先桥.多模式防撞协同监视仿真系统研究\[D\].广汉：中国民用航空飞行学院，2011.
（责任编辑：余晓）