当前位置:文档之家 > 航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

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/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;

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。

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

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。

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

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。

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10米量级,因此ADS-B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。

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

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–Broadcast,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。

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。

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

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:

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

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基于点对点模式的航空电信网(ATN)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(Aircraft 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

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

1.应用领域

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

1.机载设备

与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。

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1090MHz作为下行传输频率,“ES”是Extended 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。

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

1090 ES数据链主要性能参数:

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

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)。

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

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,建议首先考虑使用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:

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

双规发展规划图:

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

5.2 欧洲

由EUROCONTROL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

欧洲由于雷达覆盖比较完善,对ADS-B发展的态度并不十分积极,首先试验将ADS-B应用于机场场面监视。

5.3澳大利亚——高空空域项目(UAP)

ADS-B在大陆FL300以上空域全部覆盖,并正式运行。如图:

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

通过使用ADS-B,澳大利亚可将原来的航空器最小间隔标准由程序管制下的10分钟(约为80海里)缩小到5海里,大大增加空域容量,实现主动监视,提高运行安全水平。

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

5.4 加拿大

加拿大计划在不具备雷达覆盖的哈德森湾进行ADS-B OUT运行实验,要求从2008年11月20日起,飞跃哈德森湾地区的飞机必须安装ADS-B OUT设备。飞行高度层为FL330至FL370,将来扩展到FL290以上。

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

加拿大大西洋海岸,哈德逊湾和格陵兰岛ADS-B覆盖区域。

5.5 中国

2005年开始,民航飞行学院开始使用UAT系统,完成设备加装。已经能完成对本场训练的教练机进行实时、准确的跟踪监控,飞机之间也可以互相了解对方的位置和高度。采用1090ES,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,将在成都至九寨航路实现全程ADS-B监视。

今后目标:

1) 西部重点航路和三亚情报区航路8400米(含)以上实施ADS-B运行。

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

2) 在部分支线机场(含高高原机场)实现ADS-B监视运行

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

3) 在新疆地区实施全空域ADS-B运行示范。

4) 基本实现东部地区高空航路ADS-B OUT地面设备监视覆盖。

1.飞行计划

6.1航空器ADS-B 相关能力描述

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

6.2 填写方法

当FPL 报文编组10 的广播式自动相关监视部分选择了“B1”或“B2”,则二次监视雷达S 模式部分必须选择“E、L、H、I”中的一个作为匹配,否则提供的信息不完整。正确的报文填写格式可参照以下示例:

1) 航空器同时具备MODE S和1090 ES的ADS-B OUT能力,编组10应为“S/HB1”;

2) 航空器同时具备MODE S ES和1090 ES的ADS-B IN能力,编组10应为“S/LB2”。

3) 在管制单位有要求时,航空器运营人提交飞行计划时应将航空器的24位地址码以16进制的形式,在领航计划报第18 编组中添加如下字段进行说明:如“CODE/7C432B”。

例如:A346/H-SDE2E3FGHIJ5M1RWY/LB1,表示该航空器具有MODE S 1090ES 能发送超长电文的ADS-B OUT功能

6.3 ADS-B运行的注意事项:

对于飞行机组来说:

1) 在实施ADS-B运行之前,飞行员应对ADS-B 运行有必要的了解和准备,掌握相应的ADS-B 运行空域、航路等情况,确认ADS-B机载设备、二次应答机设备以及与ADS-B运行相关的机载设备处于正常工作状态,保证航空器识别信息与飞行计划一致,能熟练应用ADS-B运行陆空通话用语,熟练操作ADS-B机载设备并准确执行

管制指令。在直接准备阶段,检查在ICAO飞行计划第10项机载设备与能力数据项B中描述监视设备与能力2) 当初始化登录时,航班号需要与飞行计划中的航班号(项目7) 完全一致

如FPL-CES586-IS 在MCDU中的起始页面正确的输入为:

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

而以下几种输入格式都是错误的:

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

3) 如果机载设备指示显示ADS-B系统的广播的位置出错(例如GPS故障),或者发送的位置数据不能满足完好性、连续性以及水平位置延迟的要求,飞行机组应及时通知空管部门;

4) 如果ADS-B功能的开启和关闭与ATC应答机之间无独立的飞行仪表板操控选择,机组必须明白禁用ADS-B 功能也会导致禁用ACAS(TCAS)功能;

5) 飞行机组必须了解并遵守所要飞经的ADS-B 区域所要求的相关监视规定、实施计划和相关程序。

1.陆空通话术语

7.1. 要求确认航空器的ADS-B 能力

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

7.2. ADS-B 识别

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

注:机组在初始化FMS时,可能输入错误的航班号如应输入CES123,而错误的输入MU123或者CES0123。有些FMS在发动机启动之后不能修改航班号,此时应向ATC说明。

7.3. ADS-B 服务终止

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

7.4. ADS-B 失效

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

7.5. 终止ADS-B 发送

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

7.6. ADS-B 设备降级

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

7.7. 恢复ADS-B 运行

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

7.8. 发送高度信息

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)

7.10. ADS-B RAIM 信息

航空器ADSB自动相关监视系统.(DOC)