ADS-B技术应用风险与对策

文/余江帅

ADS-B是广播式自动相关监视技术，ADS-B系统利用机载设备以一定周期广播式的发送航空器的各种相关飞行信息，地面可以建立对飞机的连续监视，同时该技术还可以实现飞机之间的信息互通，帮助飞行员建立空中交通情景意识，方便飞行员更好的了解周围的空域条件，缓解空中交通管理的压力。

1 ADS-B技术应用概述

ADS-B的应用主要分为ADS-B OUT和ADS-B IN两种。ADS-B OUT即飞机周期性的广播相关飞行信息，地面接收后建立连续的监视。ADS-B OUT应用于无雷达区，作为唯一的监视源，可以实现监视补盲。ADS-B OUT应用于雷达区，可以作为雷达监视的有效补充，高刷新率和高精度有利于缩小空域内航空器的最小间隔标准，提高空域的利用。ADS-B OUT应用于机场场面监视，可以实现对机场场面的交通监控，防止跑道入侵。ADS-B IN可以使飞机接收对方的飞行相关信息，这种交互式的信息共享能大大优化飞行的环境。它可以为飞行员建立空中交通状况情景，帮助飞行员做出正确的飞行决策，它还可以实现飞行员对指定飞行间隔的保持，减轻空中交通指挥压力，同时具有ADS-B IN功能的飞机还可以接收地面发来相关的飞行信息，为机组获取飞行运行信息开拓了新的途径。

2 ADS-B应用存在风险

2.1 1090ES数据链信道拥塞风险

目前我国民航ADS-B系统均采用1090ES数据链，1090ES数据链是基于S模式数据链发展起来的，对于机载设备仅需要升级应答机的软件，同时加装一条与GPS的连线就可以改造为支持ADS-B功能的飞机。随着近几年硬件的升级和改造，基本上实现了机载设备ADS-B功能的全面覆盖。1090ES数据链和二次雷达使用的频率都在1090频段上，在航路繁忙区域，容易出现信道拥塞的问题，信号在空中交织，ADS-B地面站无法完全处理接收到的信号，出现目标丢点情况，导致地面站无法形成连续的航迹。

2.2 GNSS定位精度风险

ADS-B系统本身就是基于GNSS才能够实现对航空器位置这一关键信息进行采集，所以GNSS的完好性是确保位置信息准确性的前提条件。但是，由于ADS-B本身并不附带验证功能，所以一旦出现GNSS定位精度不准确，航空器广播的自身位置必然存在错误，将导致地面站接收的位置信息存在错误，提供给管制员使用的话会造成错误指挥，引发一系列后续问题。同时由于目前的机载GNSS依靠的是美国的GPS系统，一旦发生某些不可控因素，造成该系统在某些区域的的人为关闭，那么也将产生不可预估的后果。

2.3 潜在的ADS-B目标欺骗风险

正常飞行中，飞机广播的ADS-B报文的数据准确性对飞行安全十分关键，但是由于ADS-B技术目前的设计，还存在潜在的信息安全问题。由于ADS-B的广播性质，持有能够接收1090ES数据链接收机的非法用户可以轻易的接收到相关飞机的识别信息、位置信息、飞行意图信息等敏感信息。同时非法用户可以伪造ADS-B信息，进行电子欺骗，还可以对接收到的信息进行记录，并大面积发射，干扰地面站的正常接收。这些潜在的问题，均会对正常的飞行秩序造成严重的影响。

3 ADS-B应用风险对策

3.1 1090ES数据链信道拥塞风险对策

伴随着国内民航运输量的日益提高，在繁忙路段，ADS-B信号和二次雷达A、C、S模式应答信号在空中交织的情况会愈加严重。针对这一情况，可以改善ADS-B地面站接收天线的性能，更多的采用多通道定向天线接收，同时优化ADS-B地面站的解码性能，提高接收机的抗交织能力。对于航路繁忙地区，还可以增加ADS-B地面站的布点，通过更多站点的多重覆盖和信号融合来避免目标航迹丢点情况，实现对目标的连续监视。

3.2 GNSS定位精度风险对策

目前GNSS定位精度风险的主要是由于某些区域的卫星数量不足所导致的。同时在一些卫星出现故障或者意外关闭的情况下也会出现卫星数量不足的情况，影响定位的精度。随着我国北斗系列导航卫星的发射，我国大多数区域内定位精度都可以得到满足，目前具有GPS系统和北斗系统的双模卫星导航接收产品也日益增多，北斗系统在民航上的应用指日可待。在现有GNSS情况下想实现可靠的航路监视，就必须建立ADS-B数据中心，对接收到信息的完整度和准确度进行评估，通过和雷达数据比对、依靠报文时间戳进行TDOA验证等方式，验证数据的有效性，避免出现风险问题。

3.3 ADS-B目标欺骗风险对策

由于ADS-B报文中目标位置与ADS-B信号的方位具有相关性，可以通过测向天线，得到ADS-B信号的到达方位（DOA），再和接收到的ADS-B报文中位置信息进行校验，检测出目标报告位置与实际接收到的目标DOA是否存在不一致的情况，从而进行假目标的剔除。利用测向天线的DOA验证可以有效的解决ADS-B目标欺骗的发生。还可以发展1090ES数据链的用户身份管理和信号传输加密等技术来避免大面积目标欺骗的发生。

4 总结

综上所述，本文对ADS-B技术应用进行了介绍，同时就ADS-B应用中的风险进行了分析并就相关的应对策略进行了探讨。随着ADS-B技术在我国的应用，一定要关注该技术在应用中出现的问题，并进行妥善合理的解决，才能保证ADS-B技术助力我国由民航大国向民航强国的腾飞。