ADS-B在民航空管系统中的应用

2021-11-17中国民用航空西南地区空中交通管理局云南分局刘云鹏

电子世界 2021年20期

中国民用航空西南地区空中交通管理局云南分局刘云鹏

本文在论述ADS-B技术原理及其应用优势的基础上，探究了国内外ADS-B技术在民航空管系统中的应用现状，并深入研究了国民航空管系统中ADS-B技术在高精度雷达定标中的应用，最后探究了未来较长时间内ADS-B技术的推广前景和应用展望，旨在为我国快速提升民航空管系统中ADS-B技术应用水平带来更多参考和启迪。

随着我国普通民众生活水平的快速提升，航空交通运输产业在较强的技术支撑下得到了前所未有的发展机遇，航空交通产业需求逐步增强，社会公众和政府部门对航空交通运输的需求量不断增加，该需求增加与可利用的航空资源不足之间的矛盾进一步加剧，反向体现了航空资源的应用优势。ADS-B技术作为融合定位技术和航空通信技术的重要技术类别，能为缓解上述需求与资源的矛盾作出应有贡献，在此条件下，本文对ADS-B技术在民航空管系统中应用现状的探讨和未来发展趋势的研究，也就具备重要理论意义与现实价值。

1 ADS-B技术及优势

1.1 ADS-B技术

民航空管系统中的ADS-B技术，也就是通常人们所说的广播式自动相关监视技术，该技术是航空运输交通体系发展的重要技术成果，更是为国际社会解决空中交通路线规制和得到运营效率最大化的技术，该技术基于GPS全球卫星定位技术以及空-空数据链、地-空数据链技术，将三类技术融为一体，由航空器运行并监视整个飞行过程，为民航通信系统中的空中航线管制提供更加扎实的信息支撑。

1.2 ADS-B的原理及优势

ADS-B技术系统是由通信系统、监控系统融为一体的全新信息管理系统，包括信息源、信息传输通道、信息处理中心和显示中心三大部分内容。其中，ADS-B主要通过飞机经度、纬度、飞行高度以及飞行时间，甚至包括飞行过程产生的关于冲突警告信息、飞行员输入信息、飞机航线、拐点信息甚至飞行航迹、拐脚等其他附加信息所组成的全部的飞机识别信息系统，甚至进一步涵盖了广义条件下的诸如航空位置、风速、空中时速、风向、外界环境温度等诸多附加信息，该类附加信息能够藉由ADS-B技术信息处理中心和显示中心，使飞机运行过程中的冲突得到规避，从而为飞机航线带来经济效益和社会效益的增加。

在此过程中，ADS-B技术应用于航空交通管制过程，能够在无法部署雷达的部分区域为飞机高空飞行提供优于雷达的判别标准的虚拟雷达管制服务，从而拓宽雷达的实际覆盖范围，也就是在不建设其他雷达基础设施条件下，以较低的成本增强整个飞机管控系统监控能力，提高飞机航行路线的整体容量，表1即为ADS-B技术与雷达技术应用的对比分析。

表1 ADS-B技术与雷达技术应用对比

2 ADS-B在民航空管系统中的应用现状

ADS-B技术在未来较长时间内，将作为我国民航空管系统中的全新技术类别，更是我国大力推行的全新技术类型，通过运行测试，并借由该技术发展力量，使其成为国际世界第三大航空产业地空数据链路连接的重要通信技术，为我国大规模实行ADS-B地面站设施搭建打下扎实的技术基础，表2即为ADS-B技术在某航线应用时的数据示例。

表2 ADS-B技术应用数据示例

3 ADS-B在民航空管系统中的应用优化

3.1 位置精度分析

就普通的gps数据接收设备而言，飞机导航系统服从一定正态分布，通过平均值滤除实际精度误差，而不可补偿的时延则需ADS-B技术进行补偿，其整个定位测量和数据信号发送过程如图1所示。由此可知，ADS-B技术能够通过标定雷达系统的误差值而将其以计算后的参数值作为靠近真值部分的数据，满足误差标定精度需求。

图1 ADS-B技术定位测量和数据信号发送处理示意图

3.2 数据联合修正

就民航空中管制系统中ADS-B技术与雷达系统之间的数据联合修正问题而言，想要利用ADS-B技术对雷达系统进行误差标定，就必须消除ADS-B技术技术固有误差，使该技术应用精度较雷达系统高五倍以上。由图2可知，当飞机飞行处于1位置时，飞机回波中心和接收设备获取的位置数据重合，而雷达系统获取数据信息斜率差距和ADS-B技术获取数据信息斜率差能用高度距离和相应的角度表示，当飞机处于2位置时，飞机回拨中心处于飞机设备的中部，雷达斜距和ADS-B技术所计算的斜率之差近似为零，当飞机飞行于位置3时，飞机回波中心处于飞机的尾部，此时的雷达斜距与ADS-B技术所计算的斜距之差趋近于1，由此可利用公式推导得到ADS-B技术技术测定的斜距与雷达斜距之差，最后通过飞机从位置一到位之三的方位参数变化得到雷达系统的方位和ADS-B技术计算方位的差值，再利用飞机从一位置到三位置时雷达系统的仰角和ADS-B技术计算的仰角，得到最终所有误差参数，进而修正整个ADS-B技术应用条件下的位置误差。