ADS-B技术在民航飞行训练中的应用

周跃飞 林琳 杨成 中国民航飞行学院广汉分院机务部 618307

ADS-B技术在民航飞行训练中的应用

周跃飞 林琳 杨成 中国民航飞行学院广汉分院机务部 618307

运用广播式自动相关监视（ADS-B）技术进行空中交通管制的成本较低，同时结合已较为成熟的计算机和网络技术，在民航飞行训练领域应用ADS-B技术实施空中交通管制在精度、可靠性、经济性方面均有较大的优势。

引言

当前，中国民航业处于快速成长期，机队规模在迅速扩大，机型在不断更新，传统空管设施需要进一步改造和完善。广播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，ADS-B）技术与传统雷达监视技术相比，具有使用成本低、精度误差小、监视能力强等明显优势，对于高密度飞行区域的空中交通服务也有着广泛的应用前景。中国民航飞行学院（以下简称飞院）在国内首先将ADS-B技术用于飞行教学训练中，并取得了可喜的成果。

1.概述

ADS-B技术是基于卫星定位和地/空数据链通信的飞机运行监视技术，核心是把来自机载设备的飞机位置数据通过地空数据链自动传送到地面交通管制部门。ADS-B技术的工作原理简单说就是，首先机载设备收到GPS信号，进行实时定位，然后把飞机位置等数据以一定的间隔向外广播，周围飞机和地面基站收到这样数据广播，同时本飞机也收到空域中其它飞机的数据广播。这样飞机和地面基站通过软件处理可同时看到地面和空中的飞机。

地空数据链是ADS-B技术重要的组成部分。各国对ADS-B地空数据链选择各持己见，但主流意见基本倾向于以下三种：甚高频数据链模式（VDL Mode），在欧洲较流行；通用访问收发机数据链（Universal AccessTransceiver，UAT）在 美国较流行，目前发展较快；1090MHz S模式扩展电文数据链（1090 ES）根据国际民航组织建议，主要用于商用飞机。由于UAT方式的数据链仅用于广播式的服务，机载电子设备数据链接口就仅需支持自带寻址信息的服务，不用规定地址或通信的连接模式。这些修改可优化机载收发机数据接口，使其简单化，提高数据流的功效，且建设成本相对较低。飞院采用UAT方式的ADS-B技术。

图2.1 ADS-B项目验证飞行的实时监控画面（广汉机场）

2.系统组成及建设

UAT方式ADS-B系统分机载系统和地面站系统两大部分。

单套UAT方式机载ADS-B系统主要包括以下设备：

1)GDL90收发机（UAT）一台（内置GPS接收机）；

2)GPS天线一个；

3)气压高度编码器一台；

4)通信天线两个；

5)机载显示器一套。

单套地面站系统的硬件组成如下：

1)GBT（地面收发机）一套；

2)GPS天线一套、L波段通讯天线一套；

3)防浪涌保护器三个；

4)GBT直流电源一套、网络交换机一台；

5)ADS-B数据服务器一台，15吋液晶显示器一台；

6)控制显示客户端计算机一台，20吋高分辨率液晶显示器一台；

在完成机载设备和地面基站的系统设计及安装调试后，ADS-B系统即可正常运行，单架飞机上通过自己配置的显示器即可了解周围其他安装了ADS-B的飞机的即时飞机信息，其他飞机同时接收到该架飞机的即时信息，飞机之间可以相互知道对方的位置，飞行趋势，避免危险接近，实现自主导航。但是飞院日出机量大，平均每天有近80架飞机在各机场上空盘旋，而每一架飞机都需要在塔台调度员的指挥监控下飞行。如何让塔台指挥人员和其他相关人员适时地掌握空域内所有飞机的飞行动态，为此，针对飞行调度和指挥的需求，开发了ADS-B系统的空管客户端软件——“纵目”飞行监控和指挥系统软件。在飞院广汉分院建立了第一台ADS-B地面站进行试验，同时在两架西门诺尔飞机上验证ADS-B的使用情况。图2.1为ADSB项目验证飞行的实时监控画面（广汉机场）。

目前，学院已完成七种机型（TB20、TB200、172R、小鹰500、西门诺尔、夏延3A、CJ1）共234架飞机的机载设备加装，在学院所属新津、广汉、洛阳和绵阳分院，遂宁航站完成5个地面基站的建设以及基站间的网络连接工作。ADS-B系统通过在学院近五年的使用，累计飞行约70多万小时，括机载和地面部分的整个系统工作稳定。

3.意义

ADS-B技术在飞行训练上的应用，具体来说有以下的意义：

3.1 在国内率先实践应用ADS-B技术

采用UAT方式的ADS-B技术，在飞院范围内的五个机场全面建设地面基站，在飞院执管的全部主力机型上加装机载设备，并开发适用的中文应用软件，在飞院内空中交通管制中使用ADS-B设备试运行作为管制的辅助手段，协调空管、机务、飞行、网络等各部门，在实际应用中采集各方面的使用信息、校验设备的具体性能参数，从设计、使用各方面对UAT方式的ADS-B技术进行实践。

3.2 ADS-B技术能够真正实现多机场飞行信息共享

单个地面站的作用距离为200公里左右，适用于机场附近空域的飞机监控。如果在需要监视的较大范围内建立多个地面站，通过网络传输各个地面站的监控数据，由主服务器进行多个地面站监控数据的综合，实现大面积电子地图的无缝连接，可实现较大空域的连续监控，对多个地面站覆盖范围内的飞机实现全过程的实时监控。系统通过进一步开发，可与目前通用的二次雷达系统进行信号交联和共享。飞院通过使用ADS-B系统，实现学院内各个机场空域范围内的ADS-B系统独立监视，使得多个机场地面台站监视数据的联网共享，从而实现对飞院在川内机场范围内飞行的飞机从地面开车到起飞、本场、空域、转场、落地的全过程联网监控。飞院的几个分院地面站之间的数据综合和共享如图3.1所示。

图3.1各分院地面站数据综合和共享示意图

3.3 提高空中管制和塔台指挥飞机的监控水平

安装ADS-B系统后，即使在没有地面二次雷达的机场也可准确的对空中和地面的飞机进行实时跟踪定位，实现自动监控和警告，避免飞机危险接近、减小了飞机的间隔，从而扩大飞行容量，提高了空域和机场的利用率，提高空管指挥的管理水平，保证飞行训练的安全性。

3.4.扩大培训能力

ADS-B系统改变了学院传统的空管指挥方式，系统覆盖学院所有训练机场、空域和地面飞机滑行监控,有助于缩小飞机间距，增加飞机密度，扩大培训能力，同时可用于学院空管专业学生的教学。以学院广汉分院1999年到2009年期间的飞行训练时间为例，见图3.2，从表中我们可以看见从2006年起，教学训练时间年年都创新高。

图3.2广汉分院2000-2009年期间的飞行训练时间统计

4.结论

ADS-B技术在飞院的全面应用，实现了对空中和地面的飞机进行实时跟踪定位，有助于减小飞机的间隔，从而扩大飞行容量，提高空域和机场的利用率，达到有效提高空中交通管制水平、保证飞行安全的目的。另外，在学院范围内，利用学院机场相对独立，飞机数量多，飞行密度大的特点，在一定范围内成规模应用ADSB技术，为该技术在全国空管行业的进一步推广应用积累经验、打下基础。

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周跃飞，硕士，助理工程师，主要研究

领域为计算机软件工程。

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.20.052

广播式自动相关监视（ADS-B）;通用访问收发机（UAT）;空中交通管制