浅谈珠江三角洲低空监视设计

2016-10-31黄广悦中国民用航空中南地区空中交通管理局

大陆桥视野 2016年14期

黄广悦 / 中国民用航空中南地区空中交通管理局

浅谈珠江三角洲低空监视设计

黄广悦 / 中国民用航空中南地区空中交通管理局

依据相关政策，文章阐述了发展通用航空的重要性，依据珠江三角洲空域中航路航线的特点和监视现状，提出了通航飞行的低空空域监视覆盖的不足。介绍了广播式自动相关监视（AD S-B），通过现场勘查和模拟仿真，提出了解决空域覆盖不足的办法，为低空空域开放提供了相关经验。

低空；ADS-B；覆盖

前言

珠三角地区作为我国最重要的三大经济区域之一，近年来地区内的通用航空业务量发展非常迅猛。2011年国务院、中央军委做出了加快推动低空空域管理改革的重大决策，启动了低空空域改革的序幕。随着国家低空空域改革的深入，相关空域改革政策陆续颁布，通用航空将进一步解除发展束缚，迎来快速发展的新局面。ADS-B监视技术作为目前低空空域信号覆盖的最好技术手段，可以为通用航空提供可靠、准确的航空监视服务。

1.通航简介

通用航空（General Aviation），是指利用民用航空器从事公共航空运输以外的民用航空活动。通用航空具有机动灵活、快速高效等特点，其应用范围十分广泛，我们熟知的通用航空有以下几种：航空摄影、医疗救护、气象探测、空中巡查、人工降水等。其他类型包括海洋监测，陆地及海上石油服务，飞机播种，空中施肥等。另外公务机飞机和私人飞机都属于通用航空范畴之内。在国家民航局、国家空管委的大力推动下，中国通用航空迎来发展机遇期。我国从2013年开始全面推进了通用航空领域通信指挥和对空监视设施的建设，逐步形成政府监管、行业指导、市场化运作、全国一体化的低空空域管理运行和服务保障体系。通用航空是民航事业的两翼之一，已被列入中国国家战略性新兴产业。随着国家在低空空域管理改革层面上的破冰，通用航空产业发展迎来了一个难得的历史机遇期。

2.ADS-B简介

广播式自动相关监视（ADS-B）是一种监视技术，发展至今已有二十余年历史。航空器通过收发信号频率为1090Mhz广播模式的地空数据链，自动提供由机载导航设备和定位系统生成的数据，包括航空器识别、四维定位以及其他相关的附加数据， ADS-B地面站和其他航空器可以接收此数据用来定位，并应用于多种用途，如ATC监视，机场场面监视以及未来空-空监视等应用服务。美国、澳大利亚等民航技术领先国家早已对其开展研究和应用工作。可供ADS-B系统传输数据使用的数据链路模式目前已发展为四种；ADS-B IN和ADS-B OUT的理念已被广泛接受，成为新一代航管监视技术的核心理念；许多国家地区已完成相当规模的ADS-B系统建设。

根据民航空管系统发展规划叙述， ADS-B设备的建设目标是：完成全国范围布局建设，完成ADS-B数据与雷达数据混合应用，满足运输航空与通用航空监视需求。ADS-B具体工作原理如下图所示：

图1　4.1 ADS-B系统工作原理图

3.珠江三角洲空域现状

3.1珠江三角洲空域现状

珠三角地区包含5个民用运输机场，3个通用航空直升机场，从地理位置上可以将它们划分为两个机场群。一个是以广州白云机场为中心的北部机场群，主要包括广州白云国际机场、佛山机场和白云通航番禺沙湾基地等。另一个是以深圳机场为中心的南部机场群，主要包括深圳宝安国际机场、香港赤邋角国际机场、澳门国际机场、珠海机场、深圳南头直升机场、珠海九州直升机场等。

珠三角地区的空域结构由以下几个层次构成：飞行情报区（责任区）、高空管制区、中低空管制区、终端（进近）管制区和塔台管制区，对应的管制单位分别为广州区域管制室、广州及珠海进近管制室和广州、深圳、珠海等机场塔台管制室。高空管制区的高度范围为6000（不含）米以上；中低空管制区的高度范围为6000（含）米至进近（终端）管制区和塔台管制区的上限高度；进近（终端）管制区的高度范围要根据实际情况确定，但通常低于6000米；塔台管制区的高度范围根据具体情况确定。

3.2珠江三角洲航管监视现状

经过多年的建设布局，目前珠三角地区的民航空管一次雷达共有4套，民航空管二次雷达有6套。根据珠三角地区航管雷达的信号覆盖模拟分析，珠三角地区在900米高度层以上已基本实现雷达三重覆盖。

由于航管雷达工作原理的天然缺陷，航管雷达信号对低空区域的覆盖范围不佳，有一定的信号覆盖盲区，根据珠三角地区300米高度层的雷达信号覆盖模拟图所示，部分区域为雷达盲区，尤其东部盲区较大；部分地区有雷达一重和两重覆盖；只有小部分地区有雷达三重覆盖。

图2　珠三角地区300高度层雷达信号覆盖图

4.低空监视设计

为满足通航业务的发展需求，结合珠三角地区低空区域监视现状和飞行流量的实际情况，经过多次图上作业和现场选点踏勘，遵循建设原则充分利用现有设施，选取广州白云机场、广州雷达站、广州番禺大夫山联通通信基站、深圳雷达站、珠海甚高频台5个地点建设ADS-B地面接收站。这几个台点都是经过多年运行的站点和场所，所处的地理位置比较优越，配套设施，如机房、道路、供电线路、通信线路、接地网、避雷针等都比较完善，工程实施和管理十分便利。

ADS-B地面站标准单元内部安装ADS-B的解码器和数据提取单元，并工作于二次雷达接收频率1090MHz，接收信号灵敏度满足接收距离120海里（220公里）的要求。ADS-B使用全向天线标准的数据格式输出（Asterix Cat 021），输出接口为RJ45、通过IP封包的Asterix Cat 21数据。可以直接输出至其他的处理系统（如THALAS，RAYTHEON等）。接收设备可以根据情况安装在室内或室外。ADS-B地面站站址设备安装的技术要求包括：1、地面站天线（ADS-B和GPS天线）固定在合适加装的钢管上；2、ADS-B地面站设备安装现有的雷达机房建筑内；3、供在天线和设备之间的的电缆管；4、在天线和设备架之间必须使用低损电缆接头，总损耗衰减4dB；5、电源应当接至地面站、站监视器和低噪放大器。

建成后的ADS-B信号覆盖模拟图如下所示：

图3　珠三角地区300米高度层布点ADS-B信号覆盖模拟图

ADS-B地面站负责接收和处理来自飞机的ADS-B数据信号，将它们转化成标准化格式，并将这些数据信号通过通信线路传送到管制自动化系统。ADS-B地面站的工作区域视地形情况而定，最大覆盖范围为以地面站为中心半径220公里区域。图中红色部分区域为三层以上信号覆盖区域，蓝色部分区域为两层以上信号覆盖区域，浅蓝色部分区域为单层以上信号覆盖区域。根据以上ADS-B信号覆盖模拟图分析，选取的站点启用后将在珠三角绝大部分地区实现三重信号连续覆盖，并在南中国海海域也有一定的覆盖。