基于ADS-B对飞行的应用浅析
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基于ADS-B对飞行的应用浅析
【摘要】二十世纪以来，随着民航的飞速发展，空中交通流量越来越大，现有的管制技术和管制手段将不能满足要求。
解决的办法有：使用先进的技术；改变管制方法等。
Automatic Dependent Surveillance-Broadcast(ADS-B)广播式自动相关监视能满足用户的需求。
本文通过ADS-B与其他管制技术的比较，系统地论证，研讨ADS-B在我国发展的可能性和前景，并对它的管制间隔,管制方法进行研究。
【关键词】广播式自动相关监视；自动广播；目视飞行规则；管制间隔
1.ADS-B简介
依靠空中每架飞机自动广播自身位置报告，并接收邻近飞机的位置报告，互相了解对方处置位置和行踪，驾驶员自主地承担着维护空中交通间隔的责任，不再依赖地面雷达监视和管制，这就是最近发展中的广播式自动相关监视—ADS-B 所起的作用。
它将引起空中交通监视和管制上的革命，空中避撞责任将从管制员一方逐步交还给驾驶员自己承担。
2.飞机位置的自动广播
国际民航组织(ICAO)早就有意发展自动相关监视(ADS)来辅助雷达监视。
这种选址式自动相关监视(ADS-A)只是选定向该空域地面管制单位发送飞机位置报告，有助于管制单位了解该飞机精确位置后实施有效管制。
它属于空对地选址报告，供地对空监视和管制，非常适合于航线飞行上的班机以及海上飞行等运输航空。
对通用航空飞机以及目视飞行或非管制飞行上无能为力。
后来发展的广播式自动相关监视(ADS-B)不用选址，改用全向广播方式，主要采用空对空报告，供空对空自我监视，起到了延伸驾驶员肉眼视程的作用，有利于实施“见到后避让”原则，不论运输航空或通用航空都行之有效。
这就是近期大力发展ADS-B动力的源泉，而且发展势头很快，可谓后来者居上。
3.ADS-B的机载电子设备
ADS-B主要实施空对空的交通监视，一般情况下只需要机载电子设备，不需要任何地面设备。
飞机上的设备有三部分。
一是位置信息源，即GPS卫星导航接收机；二是ADS-B位置报告的收发机和天线；三是驾驶舱交通信息显示器。
全球定位系统(GPS)使用以来，飞机上很容易获得高精度的本机即时位置数据(经纬度)，作为ADS-B自发位置报告的数据源。
GPS的精度可在100米以内，目前约为30米左右(美国宣布撤除降精度的SA以后)。
由于航空上传统采用气压高度，所以高度报告数据仍依靠大气数据计算机或编码高度表的输出。
具有飞行管理计算机(FMC)的飞机上飞机位置、高度等数据都是通过FMC转送给飞机上的各种电子设备(包括ADS-B)；小飞机上可专设输出/输入接口提供。
ADS-B收发机将是VHF/UHF或L频段S 模式的收发机，具有专门的处理ADS-B电文的软件，
其天线只需一般的全方向天线，但应配置于机顶上和机腹下各一个。
4.ADS-B具有如下的特色
实施空对空相互监视为主，成为驾驶员延伸了视程的“见到后避让”能力的重要手段。
因而能提高驾驶员对空中交通的觉察能力，提高对安全间隔的自保持能力，有利于冲突检测和冲突解脱，取代了空中交通避撞系统的功能，有助于空中交通管制过渡到空中/地面避撞责任的分担和向自由航路、自由飞行发展。
提高飞机站位保持效率，允许缩减飞行间隔标准。
在航路上允许实施尾随间隔保持、尾随爬升/下降；在终端区低能见度情况下允许实施对跑道目视进近、允许在仪表着陆系统(ILS)引导下向平行跑道进近时，双跑道平行间隔可以从4300英尺缩减为2500英尺，且不需特别的精密跑道监视雷达(PRM)；也支持起飞/离场间隔的机上监视。
改善了空中交通监视源。
主要地能够实现空对空监视(从机上了解空中交通)，也能起到交通避撞系统(TCAS)的作用；当地面上装备了ADS-B接收设备处理和显示设备后也能实现地对空监视(从地面了解空中交通)也能起到监视雷达的作用；当场面活动车辆上装备了ADS-B收发机后，在终端区的飞机也能实现空对地监视(机上了解跑道附近和场面交通)，能检测到跑道和滑行道被其他飞机或车辆入侵占位情况。
提高了决策支持工具的性能(不论地面或飞机上的决策支持工具)，对驾驶员的自动化飞行运行和管制员的监视/管制都极为有利。
5.ADS-B使用的限制
使用ADS-B提供交通管制服务，应限制在ADS-B的有效范围类并符合空中交通管制单位规定的区域，提供ADS-B管制服务的单位应当在航行情报资料中发布有关运行方法的资料及影响交通管制实施的有关设备要求。
如果ADS-B位置显示的精确性通过监控设备或其他方式得到证实，在要求使用其他管制手段相结合的场合，而该方法是失效的，可以单独使用ADS-B，以便管制员和飞行员共同掌握航空器之间的间隔。
管制员应当使系统的工作能力以及所使用的监视器上所展示的信息达到足以执行任务的状态。
管制员应当报告设备故障情况及任何其他影响管制服务的情况。
同时接受管制服务的航空器的架次不得超过在繁忙情况下能安全处理的架次，并应当考虑下列限制因素：1、有关管制单位或扇区的结构所造成的复杂的局面。
2、在有关管制区或扇区内所使用的ADS功能。
3、对管制员的工作量及扇区接受能力的评估。
4、遇有设备失效或其他紧急情况需要改用设备或其他间
隔（如程序管制间隔）时，备用系统和通信系统的技术可靠性及可用性所能达到的程度。
6.ADS-B的情报可用于对航空器实施监视和提供间隔
监控：即管制单位在实施管制时，利用ADS-B监视航空器的活动，获取航空器的更新位置情报，偏离计划航径的情报。
根据上述情报，管制单位向航空器提供管制服务，在航空器偏离计划航径时提供咨询服务。
ADS引导：即管制单位在实施管制时，利用ADS向航空器提供航径指引，避免潜在的飞行冲突；协助航空器领航，避开危险天气，使航空器能迅速上升到巡航高度层，或由巡航高度层迅速下降到可以进近的某点，简化航空器的仪表进近程序。
ADS间隔，即管制单位在实施管制时，利用提供的位置情报，根据确定的ADS管制最低间隔标准，为航空器之间配备飞行间隔。
7.应急措施方面的优点
基于ADS-B的应急备份系统，为了防止系统失效，空管自动化设备必须配置备份系统。
通常，雷达管制系统的应急设备是基于雷达信号处理的，而澳大利亚人却巧妙地利用了ADS信号处理系统作为自动化系统的应急系统。
在“欧洲猫”空管自动化系统中，ADS信号处理机是独立于主系统的一个子系统，一旦主系统失效，或雷达探测系统失效，都不会影响ADS信号处理机独立工作，可见，这是一种既经济又实用的应急备份方法。
8.总结
ADS-B作为一种新兴的技术，将在未来的管制中发挥越来越重要的作用。
他将成为未来的发展趋势，它使“自由飞行”成为可能，而且在缩小航空器之间的间隔方面尤为出色，为空域的最大化使用提供了可靠的保障，但是它作为新技术，还有许多方面不够完善，为了保证民航运输的安全、经济、高效，我们任重而道远！。
