波音747-8飞机ADS-B OUT功能简介及故障处理

2021-11-28白涛

科技与创新 2021年16期

白涛

（北京飞机维修工程有限公司，北京100621）

1 ADS-B技术简介

ADS-B技术在应用中，通过空中飞行飞机对于自身位置的实时报告，也可以获取临近飞机的飞行参数，从而对之间的位置和行踪进行了解，驾驶员自身也就具备有空中交通间隔的管理责任，在此过程中可以降低对地面雷达监视以及管制的依赖性。

ADS-B技术在应用中，与两达监视系统相比，不但能够进一步提升数据更新速度，也能够提高数据的精确度，同时和雷达监视系统相比安装以及适用成本偏低。基于ADS-B系统定义分析，组成主要包括三部分，分别为信息源、信息处理与显示、信息传输通道，即属于集通信和监视为一体的信息系统。信息源则主要为飞机的四维位置信息和附加信息、识别信息以及类别信息，具体为经度、纬度、时间、航线拐点、冲突告警信息等。对于飞行中所获取的相关信息可以通过全球卫星导航系统（GNSS）等航空电子设备得到。

2 ADS-B原理

ADS-B技术是飞机飞行中定期传输状态向量和参数信息的技术。在应用中的含义主要有：①自动（Automatic）。可实现全天候运行，整个过程不用值守。②相关（Dependent）。单纯借助于GNSS定位数据即可实现。③监视（Surveillance）。可以提供监视服务，同时和雷达相比更具有优势，能够得到飞机位置、航向和高度等相关参数。④广播（Broadcast）。不用应答机，通过广播方式在传输范围内，即可以实现飞机和飞机或飞机和地面站的数据相互传播，对于用户来讲只要飞机上安装有ADS-B设备，以上信息均可以接收并实施处理。

结合飞机信息传递的方向，ADS-B技术能够被分成两大类，分别为发送（ADS-B OUT）和接收（ADS-B IN），本文主要对ADS-B OUT功能进行阐述。

2.1 ADS-B OUT

ADS-B OUT即为飞机ADS-B发射机在固定周期内将位置或其他附加信息向其他飞机或地面站实施发送，其中在发送的信息中主要包括有飞机识别信息、速度、高度和位置等相关参数。机载ADS-B设备的一个基本功能即为OUT。飞机上ADS-B设备发送的OUT信息在被地面站接收后，能够实现对空中交通现状的监视，这一功能和雷达监视有一定类似，但是效果比雷达监视更好。

2.2 机载设备配置

应用中在只需要具备有ADS-B OUT功能的情况下，就需要GNSS接收机（即为机载GPS接收机）、S模式1090ES应答机（主要功能为ADS-B功能）这两个主要电子设备。

2.3 信号格式

ADS-B OUT采用1090ES信号格式。1090ES信号格式与S模式应答机发射信号格式雷同，1090ES DF17格式的扩展断续振荡信息，可以及时将飞机相关参数发送给地面和机载监视系统，其中GPS接收机获取导航信息发送中接收者为S模式应答机，可以将其进行组合转变成为适合S模式应发及传输的报文格式，借助于ATC天线采用固定速率实施广播，以能够确保地面接收站以及其他飞机可以获取这些信息并处理，在此过程中也就可以及时了解飞机的飞机轨迹和状态，实现对飞机的完整空地—地空监视功能。

ADS-B信息传输通道是ADS-B报文形式，在传输过程中的数据技术包括有三种，分别为：①模式4VDL，在欧洲地区比较普及，应用中的缺点即为甚高频频段资源紧张发生率高；②1090ES，即为中国采用的形式，同时也得到了国际民航组织的推荐，应用功能主要为选择性询问以及双向数据通信；③UAT，在美国的应用比较普及，应用中存在的不足主要是容易和DME（测量飞机与导航台距离的导航设备）出现严重干扰。

3 故障处理

自B747-8飞机启用ADS-B功能以来，在与飞行机组交流体会后，在使用过程中得到机组积极肯定的答复。但在具体维护过程中，由于飞机制造厂家维护手册资料并没有详细的维护说明，以往的排故经验不足以解决现阶段的具体问题，造成维护人员在排除故障时无从下手，无法从根本上解决问题。

机组在飞行过程中曾报告，左ATC在主EICAS出现咨询信息，ADS-B功能不可用，转换成右ATC系统后正常工作。5 min后，左、右ATC系统均显示故障的咨询信息。落地后，机务人员检查左、右ATC系统工作正常，地面测试无相关信息。继续执行航班任务后，该故障现象未发生。机组在飞机推出滑行时，出现ATC-L、ATC-R状态信息及ATC应答机L/R咨询信息，循环ATC-L、ATC-R跳开关后，信息清除，继续执行航班，后续该故障未出现。B747-8飞机在进入机库进行维修时，曾多次出现ATC-L、ATC-R状态信息及ATC应答机L/R咨询信息，但飞机中央维护计算机（CMC）未监控到该系统故障，机务人员根据故障隔离手册，循环系统跳开关无效，更换ATC应答机地面测试系统正常，测量线路正常，但信息始终无法清除，而且ATC应答机前面板系统状态指示灯显示红色故障。当飞机拖出机库后，ATC-L、ATC-R状态信息及咨询信息自动消失，进行ATC系统测试时系统工作正常，ADS-B功能正常。在询问boeing技术部门得到明确答复，该故障现象是由于ADS-B Out功能失效从而引起的，具体阐述如下。

当一架选装DO-260B型号ATC应答器（柯林斯厂家型号为TPR 901-205）的B747-8飞机出现机载GPS信号丢失或损坏时，ADS-B Out功能失效是会出现飞机驾驶舱效应（FDE）级别的信息。ADS-B Out功能故障的目的是通知机组，由于GPS数据接收中断，ATC应答器无法实现ADS-B Out功能，无法进行广播。但此时，是符合FAAAC 20-165B和EASA CS-ACNS ADS-B Out要求的必要条件，此要求为ADS-B Out功能失效后进行飞行任务提供理论支持。

在使用过程中，B747-8飞机的ADS-B Out功能失效是通过以下方式表示出来以提醒机组和维护人员的：ATC应答器L/R咨询信息在主EICAS上显示，此时TCAS系统仍在工作（主飞行仪表中导航显示上没有TCAS关闭信息），ATC应答机控制面板上的ATC系统状态指示红色故障灯也将点亮。

系统在正常工作过程中，当提供给ATC应答器的GPS数据中断10 s时，ADS-B Out功能故障的咨询信息将会在驾驶舱主EICAS上显示出来。如果ATC应答机的L/R咨询信息持续显示60 s，则在辅助EICAS上显示ATC L/R状态信息。此时，虽然由于GPS数据信号无效造成ADS-B Out功能失效从而引起ATC应答机L/R咨询信息，但TCAS系统工作正常，不会显示故障信息，与之配对的ATC系统询问和应答的功能也不会失效。

由于各种变化的外部条件影响，飞机在飞行过程中和地面停放及维护过程中会有GPS数据信号中断的情况发生。GPS数据信号中断可能由飞机姿态、飞机操纵、卫星中断、太阳风暴、故意干扰、信号阻塞（建筑物、门等）等多种情况造成。一旦脱离外部条件的影响，GPS数据信号重新捕获，ADS-B Out系统就会恢复，ADS-B Out信息的广播功能也会恢复。

当ADS-B Out功能在飞行过程中出现故障时，机组人员可以在ATC控制面板切换应答器选择，但两个应答器都有可能受到GPS数据信号中断的影响，此时不建议采取进一步的行动，因为转换过程中会造成两部ATC应答机故障同时出现，造成一定的不安全因素。飞机左边的ATC应答器连接到左侧的MMR/GPS接收机，右边的ATC应答器连接到右侧的MMR/GPS。如果GPS数据信息中断同时影响左右MMR/GPS接收机，两个ATC应答器都会产生应答器咨询信息。

因此，可以说明，由于ADS-B Out功能故障引起的主EICAS上显示的ATC应答器L/R咨询信息和辅助EICAS上显示的ATC L/R状态信息，与维护信息无关，因此，不建议在当地采取任何维护工作。但是，请注意，ATC应答器的L/R故障信息也可能是由其他情况触发，包括TCAS系统故障、ATC天线故障、ATC应答器内部故障和ATC控制面板故障。当在中央维护计算机（CMC）上检查到有相关故障信息时，请根据故障信息代码参照故障隔离进行排故工作。