制约ADS_B应用的两个关键技术问题分析_李丹

ADS-B的制约因素浅析

通信导航监视／ＣＮＳ

制约ADS-B应用的

两个关键技术问题分析

Analysisoftwotechnologicalissuesconstraining

ADS-Bapplication

西南空管局

李

丹

引言

伴随着空中交通流量的迅速增长，以及对空管监视能力要求的不断提高，ADS-B技术应运而生。ADS-B的基本工作原理是：航空器依靠星基GNSS来确定航空器的精确定位信息，结合其它一些信息

，（如速度、高度及飞行意图数据）通过适当的数据链（S模式

1090MHz、UAT或VDLM4）从航空器广播出来，视距内的地面基站和约150海里内的航空器就能接收到这些信息。ADS-B数据的更新速率最高可以达到1次/0.5秒，远高于传统的一/二次雷达或合同式自动相关监视（。因此，ADS-C）

利用ADS-B数据，管制员可以在自动化系统的屏幕上看到更加精确的更新更快的空中态势和中期冲突告警等信息，机组也可以从机舱显示器中看到周围航空器的情况，从而主动规避飞行冲突。

相对于传统的一/二次雷达，应用ADS-B技术的另一个突出的优点是建设成本低廉，建设一个ADS-B地面站的成本约相当于一个二次雷达站的10%～20%。因此，ADS-B技术也特别适合于解决山

AirTrafficManagement/2011(4)

区、荒漠、边远地区机场等不适合雷达建设区域的对空监视问题。ADS-B技术的应用也拉近了人们与“自由飞行”梦想之间的距

自由飞行”的理念，飞离。根据“

行活动由主动管制变为被动管制，

管制员不再主动引导飞机飞行，只有在飞机间隔可能小于标准，存在潜在冲突时才介入。在“自由飞行”体系中，飞行计划被用于提供流量控制信息，而不再用于飞行间隔。这样做的意义在于完成飞行中的战略间隔（基于飞行线路）向战术间隔（基于位置和速度矢量）的一大转变。

正如前文所论述的，ADS-B作为一种高效、经济、相对可靠的监视技术，具有广阔的应用前景，但是其全面取代传统的一/二次雷达成为最主要的监视数据提供源的时代还远没有到来，原因之一就是有2个制约ADS-B技术应用的关键问题还没有解决，下面将就这2个问题进行详细的分析并尝试提出解决建议。

一、ADS-B航迹与飞行计划相关问题

通过任何一种数据链接收的

ADS-B信息通常都需要传送到管制中心，由独立的ADS-B信息终端处理显示或经由空管自动化系统处理显示，提供管制人员参考。

符合标准格式（如AstrixCat21）的ADS-B数据通常都带有相当丰富的目标信息，如航班呼号、24位地址码、各种标准经纬度、各种标准高度、空速、上升/下降率等，但这些信息都还不足以提供管制的所有参考，而那些来自于飞行计划的信息（如起飞/落地机场、时间、航路、航空器机载设备信息）是各种报文发送、管制移交和各种告警探测必不可少的依据，因此ADS-B航迹与飞行计划相关是ADS-B信息处理的重要环节。对于传统的具有3/A模式二次代码的雷达航迹来说，在飞行计划状态正确的情况下，二次雷达航迹与飞行计划相关通常考虑以下2个因素：

（1）雷达航迹的二次代码与飞行计划中设定的二次代码一致或至少与飞行计划中PSSR和ASSR两个二次代码中的一个一致；

（2）雷达航迹要处于飞行计划航路模型范围之内。

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专业探索

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含24位地址码，但可以通过FPL

报内机尾号与24位地址码的一一对应关系在飞行计划内填入24位地址码，从而实现利用ADS-B数据中24位地址码与飞行计划相关的目的。因此，在自动化系统内建立机尾号与24位地址码的对照表是利用24位地址码相关的有效办法。

４．通过位置、航向等相关通过飞机位置、航向等信息实现ADS-B航迹与飞行计划航迹相关。在前后同向飞机的时间、航向等信息较为接近时，容易错误相关，因此位置、航向因素只应该作为其他相关条件（二次代码、航班呼号、24位地址码）的补充因素。

综上所述，在附加一定条件下，利用24位地址码或二次代码实施ADS-B航迹与飞行计划相关是相对可行的办法，同时通过位置、航向等因素进行辅助判断。二、ADS-B航迹与雷达航迹融合处理的问题

在考虑ADS-B航迹与雷达航

迹融合处理之前，我们以成都本场1090ESADS-B地面站的评估数据来看看ADS-B的精度情况。

根据2008年12月19日国航西南航正常运行在成都—九寨航线上的A319飞机上采集飞机真实位置的数据，对ADS-B和SSR测量位置数据关于相应时刻真实位置之间的差值统计特性分析，得出如图1所示误差分布。

经过计算得出ADS-B数据和雷达数据的误差特性参数，如表1所示。

依据表1所示，ADS-B误差分布均值的绝对值低于雷达，ADS-B圆概率95%的误差包络半径小于雷达，可以认为ADS-B数据相对基准数据的误差特性优于雷达数据。此外，ADS-B航迹的位置、高度等信息的更新速率一般为0.5～1秒/次，远高于雷达航迹4秒/次的更新率，这将为系统航迹更新提供更加丰富的基础信息。

从上面的分析可以看出，如何利用ADS-B航迹位置精度优于雷

但是，对于ADS-B航迹与飞行计划相关需要考虑的因素可能更多。

１．通过二次代码相关通过二次代码相关原本是最直接有效的方式，但是实际投入使用的很多1090ES数据链ADS-B信息中并不包含二次代码，如成都—九寨ADS-B项目和成都—拉萨ADS-B项目的情况均是如此。

解决此问题的办法是在1090ES数据链地面站加装S模式询问机，通过该询问机对机载设备进行UF=4询问，机载收到询问后下行DF=4格式应答，其中包含了SSR码和24位地址码。再运用24地址码将DF=4和DF=17格式消息进行相关，获得SSR码。最后提取ADS-B数据源的SSR码和飞行计划的SSR码进行相关。

２．通过航班呼号相关

针对无SSR码的ADS-B数据，可以考虑采用航班呼号相关，但需确保航班呼号的正确性。而从目前对ADS-B数据解析结果来看，航班呼号经常出现使用二字码、缺位、无航空公司代码等错误。由于ICAO等组织对航班呼号正确性、规范性无强制规定，因此通过航班呼号相关会出现部分航迹相关不上的问题。

３．２４位地址码相关

在S模式1090ESADS-B数据中，询问信号和应答信号都包含有56位二进制（短报文）或112位二进制（长报文）的数据块，数据块的前24位规定用于飞机的地址编码，即24位地址码，理论上飞机的识别码数量可达1677万个，是现行的A/C模式的46000多倍，完全可以实现对全球每一架飞机进行唯一标识。

虽然现行的FPL报内并不包

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图１表１

监视数据种类

雷达ADS-B

３１９飞机ＡＤＳ－Ｂ和ＳＳＲ位置误差分布图３１９飞机ＡＤＳ－Ｂ和ＳＳＲ位置误差特性参数表

纬度误差分布均值

-0.0096210.005050134

圆概率95%的误差包络

半径（单位：度）0.00254825200540410.001762246020271849

经度误差分布均值-0.000125370.000028999

空中交通管理》２０１１年第４期

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迹融合，必将带来位置精度的丢失。

综上所述，提高系统航迹位置精度的主要思路是减少坐标转换次数。由于ADS-B航迹位置已经由WGS-84坐标系的经纬度值表示，因此可以考虑在自动化系统中

处理结果在管制席屏幕上直接显示出来。

２．优化航迹跟踪处理方法在有些自动化系统里，ADS-B数据被当作了一部普通雷达数据对待（只是更新得更快），使用传统的多雷达 …… 此处隐藏：4500字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……