关键词：广播式自动相关监视；飞行间隔；所需性能；飞行安全
引言 随着我国民航的快速发展，我国飞行流量迅速增长。不断增长的飞行流量和有限的空域资源之间的矛盾日渐突出，由此还导致了大量的航班延误。因此如何解决有限的空域资源和快速增长的飞行流量之间的矛盾，即如何提高空域资源的利用率，是我国民航当前迫切需要解决的重要课题。通过合理的缩小飞行间隔，既可以保证飞行安全，又可以更加充分利用有限的空域资源[3]。然而间隔的缩小必须建立在通信、导航、监视等硬件设备的发展和飞行员、管制员技术水平不断提高的基础上，否则盲目地进行间隔缩小必然会对飞行安全构成巨大威胁。广播式自动相关监视ADS-B系统作为一项日益成熟的航行新技术，能够显著加强对航空器的运行监视，提升飞行安全水平，增加空域容量，有利于缓解我国民航日益增长的交通流量与有限空域资源之间的矛盾以及减少航班延误。
1广播式自动相关监视ADS-B的含义
A—Automatic自动:数据传送无需人工干预，即不需要人工操作和地面的询问。D—Dependent相关：航空器的设备决定了数据的可用性，数据发送全部基于机载系统。S—Surveillance监视：提供位置和其它用于监视的数据，完成监视任务。B—Broadcast广播：周期性地广播发送数据，这些数据不是针对某个特定的用户，所有用户都可以接受这些数据。
2广播式自动相关监视ADS-B的功能
广播式自动相关监视ADS-B系统是一个集通信、监视两种技术为一体的系统，它由四部分组成，分别为信息源、信息传输通道、信息处理和显示部分。广播式自动相关监视ADS-B 只需航空器或地面车辆装备有全球定位系统GPS接收机、数据链收发机及其天线、驾驶舱冲突信息显示器 CDTI，不需要其他地面辅助设备就可以完成相关的空-空、地-空监视功能。广播式自动相关监视ADS-B具有 ADS-B OUT 和 ADS-B IN 两种功能。
2.1广播式自动相关监视ADS-B的发送功能
ADS-B OUT是指航空器发送其4维位置信息，即经度、纬度、高度和时间以及其他可能附加信息。这些附加信息可以包括冲突告警信息、飞行员输入的信息、航迹角、航线拐点等信息，也可以是航向、空速、风速和飞机外界温度等信息。这些信息可以来自于：惯性导航基准系统INS、全球卫星导航系统GNSS、惯性参考系统IRS、飞行管理计算机FMC以及其它传感器。机载发射机以一定的周期，通过空-空、空-地数据链发送包含了航空器的识别信息、高度、位置、方向和速度等信息的报文。广播式自动相关监视ADS-B地面站接受机载设备发送的ADS-B OUT报文信息，通过信息处理和显示单元，形成直观、清晰的背景地图和航空器航迹、交通态势等信息，最后以类似于雷达的画面的方式实时地提供给管制员其他相关地面人员，用来监视空中交通状况，起到类似于二次雷达SSR的作用。
2.2广播式自动相关监视ADS-B的接受功能
ADS-B IN是指航空器接受其他航空器发送的ADS 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可使机组在驾驶舱中的驾驶舱冲突信息显示器CDTI中“看到”其他航空器的运行状况，比如其他装备有广播式自动相关监视ADS-B的航空器的位置、相对高度以及高度变化趋势，从而提高机组在空中交通情景意识。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆广播式自动相关监视ADS-B的ADS-B IN功能与空中防撞系统TCAS的区别在于，广播式自动相关监视ADS-B是自动广播，而空中防撞系统TCAS是主动询问。
3广播式自动相关监视ADS-B所需机载设备
广播式自动相关监视ADS-B的ADS-B IN和ADS-B OUT功能的实现需要一定的机载设备的支持，这些机载系统主要有以下设备：数据链系统、GNSS 接收机、驾驶舱冲突信息显示器CDTI等。
2.3.1数据链系统
广播式自动相关监视ADS-B的ADS-B IN和ADS-B OUT功能是基于空-空、空-地数据链通信技术。目前国际上有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-4三种数据链路可供ADS-B用户选择使用。
3.2 GNSS接收机
广播式自动相关监视ADS-B系统采用的航空器位置信息理论上可以来自于飞行管理系统FMS、惯性系统INS/IRS和全球卫星导航系统GNSS,但目前成熟的产品和技术规范都将全球卫星导航系统GNSS作为ADS-B的唯一位置信息来源。所以全球卫星导航系统GNSS是广播式自动相关监视ADS-B机载设备的另一个重要组成部分。全球卫星导航系统GNSS直接关系着广播式自动相关监视ADS-B的定位精确性和可信性。如果全球卫星导航系统GNSS失效，广播式自动相关监视ADS-B 将无法提供航空器位置。目前全球卫星导航系统GNSS基本是使用美国的全球定位系统GPS。
3.3驾驶舱交通信息显示设备CDTI
具有IN功能的广播式自动相关监视ADS-B设备还需要装备安装与之交联的驾驶舱交通信息显示设备CDTI。驾驶舱交通显示设备CDTI直观地为飞行员提供各种信息，帮助飞行员了解周围的交通情况。驾驶舱交通显示设备CDTI可以是手持式显示器，也可以借助机载的ACAS/TCAS的显示设备或仪表板上已有的显示设备，并且通常以移动地图作为显示背景。
4自动相关监视ADS-B在管制运行中的应用
雷达管制下的飞行间隔标准比程序管制下的飞行间隔标准小，而广播式自动相关监视ADS-B监控下的飞行间隔标准暂时参照雷达管制下的飞行间隔实施。因此，在仍在使用程序管制的空域推广广播式自动相关监视ADS-B，可以缩小该空域的飞行间隔，即从40公里或20公里减小至5海里（10公里），增大空中交通流量，降低航班延误率和延误程度。由于广播式自动相关监视ADS-B的性能远优于二次雷达SSR的性能，因此，在实施雷达管制的空域推广广播式自动相关监视ADS-B，有助于提高监控的精确度，从而提高飞行安全品质，进而进一步维护我国民航的飞行安全水平。
广播式自动相关监视ADS-B系统作为一项日益成熟的航行新技术，能够显著加强对航空器的运行监视，提升飞行安全水平，增加空域容量，有利于缓解我国民航日益增长的交通流量与有限空域资源之间的矛盾以及减少航班延误。目前，我国现有传统路基导航设施具备了一定的规模，但在导航布局、设备数量、覆盖范围、导航精度等方面还远远不能满足当前的飞行需要。我国的国土面积略大于美国，2020年我国的航空运输总量将相当于美国目前的规模，而美国现有的陆基导航监视设施数量却是我国的4倍左右。如果按照传统的飞行模式和陆基台站建设方法，我国需要投入的通信导航监视系统投资将超过千亿元，加上西部大部分地区根本不具备安装使用陆基系统的条件，每年的运行维护成本将非常高。而采用基于卫星导航的 ADS-B地面站，不仅成本仅为雷达的十分之一，而且作为一项日益成熟的航行新技术，它能显著加强对航空器的运行监视，提升飞行安全品质，增加空域容量，对于我国民航的未来发展具有重要的作用。
参考文献
[1] 匡江红 飞行技术专业实践教学的思考[J]. 科技信息；2013年18期。
[2] 吴建勋 仪表着陆系统浅谈[J]. 科技资讯；2012年05期。
[3] 赵文智 提高民航安全性的研究[D]. 天津大学；2006年。
论文作者:彭博
论文发表刊物:《科技中国》2018年3期
论文发表时间:2018/8/6
标签：空域论文; 信息论文; 数据链论文; 驾驶舱论文; 系统论文; 航空器论文; 管制论文; 《科技中国》2018年3期论文;