ADS—B监视技术在南中国海的应用研究

2022.10.28

郑瑞

摘要：随着科学技术的不断创新和发展，航空技术领域近年来获得迅猛发展。航班量激增，广大人民对空域的需求和空域资源缺乏的矛盾日益凸显。航线密集、流量集中、空域复杂的问题不可避免，这就需要对监视设备及覆盖范围提出更高的要求。在国家的大力支持下，以ADS-B技术为代表的新技术在民航领域得到了广泛应用。对于在南中国海建设更大范围的监视项目而言，ADS-B拥有着多方优势，本研究就这一项目的起点、规划以及涉及到的具体技术进行探讨，旨在深入领会ADS-B监控技术的在实际应用中的精髓。

关键词：ADS-B技术；南中国海；应用

0前言

前言与雷达系统相比，ADS-B能够提供更加实时和准确的航空器位置等监视信息，建设投资只有前者的十分之一左右，并且维护费用低，使用寿命长。使用ADS-B可以增加无雷达区域的空域容量，减少有雷达区域对雷达多重覆盖的需求，大大降低空中交通管理的费用。ADS-B监视技术可以建立更加便捷、快速、低成本的实时监控系统，可以充分的将信息在空一地，地一地、空一空之间进行交流。南中国海在地里位置上有着十分重要的作用，对其进行空间监控可以有效的了解南中国海的实况，帮助海域安全的维护。该技术在监控项目中的应用前景广阔，值得深入研究了解。

1 ADS—B监视技术概述

1.1 ADS-B技术简述

广播式自动相关监视（ADS-B）的基本原理是飞机（航空器）通过空地、空空数据链，采用全向广播方式，自动发送机载设备所生成的监视信息，包括航空器的识别号、呼号、位置（经纬度、高度）、速度及意向信息等，ADS-B地面站自主接收空中ADS-B信息，进行相应信号处理和数据处理，提取有效信息，形成目标航迹数据，以规定格式提供给管制系统使用。ADS-B监视技术是近些年发展较为成熟的监视技术之一，其特点是不需要人工询问，系统按照一定时限对相关监视信息进行播报。并且，ADS-B采用的是GNSS技术进行通信，通信速度较一次雷达与二次雷达来说都要高效。

1.2 ADS-B技术特点讨论

ADS-B监视的技术的典型特点体现在一下三个方面，其通信方式采用广播自动式，可以大幅度的降低信息沟通量，在一定程度上减少了空间通信的拥挤，降低了信息传输的错误率，并且能够提供的信息服务面更广。低成本一成本和设备成本以及后期维护成本都远远低于雷达监视，尤其是地面基站的建设和维护成本。这也是ADS-B能够广泛应用在实际监视的原因之一。

2建设南中国海ADS-B基站的必要性

对于一个国家而言，要保护自己的领土、领空、领海不受侵犯，是维护国家权益的基础，是保障国家安全稳定的前提。并且，作为我国重要的战略海域，南中国海在地理位置、资源勘探、治安维护等方面都发挥着举足轻重的作用。ADS-B监视技术的特点之一就是适应性强，尤其是对于地域偏僻、环境情况复杂的空间，通过GNSS的高传输率能够很好的实现监视的全覆盖。海上的气候环境对ADS-B监视的影响较小，及时在恶劣天气也不会造成设备损失，综上所述，建立南中国海全面监视覆盖是十分必要的，对于国家的发展有着重要意义，而ADS-B技术的引进对于这一项目有着事半功倍的效果，能够最大限度的实现监控区域全覆盖并且极大的降低成本，实现原有系统的全面升级，建设更加具有高强度、高效率的监视系统。

3 ADS-B基站布设及信号覆盖

3.1 ADS-B基站组成

完整的ADS-B监视系统主要由ADS-B地面站为主要设备系统，配合自动化系统的使用，形成全套的监视系统，执行信息采集、处理、传输和接收的工作。基站建设的核心是地面站的建设，包括有室内外单元、信标机、信息传输处理设备以及防雷供电等系统。地面站往往需要根据具体的地理环境和监视需要进行科学合理的设定，帮助实现全面覆盖的监视网络。仪表系统的主要功能是进行信息接收与处理分析，现有的ADS-B系统基站中，主要采用的有s模式的信号发生模拟器与便携式数据分析仪，能够实现数据的及时接收与处理。在基站建设中，还有很大一部分建设是在维护设备上，包括有本地的故障维护设备与远程的设备维护，在实际的应用中，这一部分的建造质量直接关系着整个系统的高效运行和无错误工作，是基站建设的重要组成。

3.2 ADS-B监视技术的信号系统

ADS-B信号系统的建设与传统的信号系统建设相似，包括有信号的采集、处理、传输、接收与分析。在信号的采集获取上，需要对GPS系统和北斗授时定位信息进行检测，对于采集到的信息进行预处理，包括去除干扰信号、纠正错误解码等。信号系统的核心是信号处理系统，在地面站中有相关的专业设备进行预先设定程序的数据处理分析，提取并形成有效的可读信息，一般包括对目标的航向、地速、高度数据的采集，实时位置信息获取等。在信号的输出过程中，可以根据实际应用需求进行处理，如建立航迹图等多种方式。

4三亚区管ADS-B信号接入方案

4.1地面站建设方案

在三亚南山雷达站和马岭雷达站、西沙雷达站建设海南地区及南中国海ADS-B地面站。ADS-B地面站主要由天馈单元、信号数据处理单元、保障单元、通信单元、监控维护单元等组成。经无线电委员会检测以及中国民航校验中心飞行校验，各基站周围电磁环境较好、接收数据与实际情况吻合、覆盖效果好，工作环境适应性强，场地规范，地面站布站合理、有效。在地面站的建设中，需要考虑防雷装置的建造，保证地面天线必须在直击雷防护区，避免雷电造成重大损失。

4.2 ADS-B信号在三亚区管的接入

由于ADS-B数据量较大，如果将三亚南山、马岭和西沙1、西沙2四个ADS-B基站直接接入自动化系统，势必给自动化系统造成很大负担，同时，基站传输的信号质量不佳也会直接影响自动化系统的正常工作。对此，我们采用对ADS-B信号进行集中处理的方式来解决以上问题。在三亚建设ADS-B信息处理中心，对四个站发出的信号进行集中处理，包括筛选、纠错、融合等，然后将处理后的信号按需传输至三亚区管中心。

三亚区管中心通过信号转发器将ADS-B信息处理中心传输来的信号进行分配。由于ADS-B采用广播的方式接入系统，为了防止网络风暴的发生，在接入系统前，需要将信号接入交换机，交换机在要发送的端口进行速率限制，这样就可以有效防止网络风暴的发生。

海南空管分局主用自动化系统为美国Telephonics Aero Trac自动化系统。新版自动化软件最多可以支持十六路ADS-B信号接入。从ADS-B交换机分配的ADS-B直接接入RDP中，经过相关配置就可以将目标显示在雷达屏幕上。

4.3维护、保障设备建设方案

ADS-B的完整建成并运行需要对维护管理与保障设备进行建设，维护装置主要包括本地终端与远程终端以及便携式终端的维护。维护设备对ADS-B系统的建设有着重要的保护与自我监控作用，在广泛的应用中，需要对设备的运行情况进行了解，使得设备在出现异常时得到及时的告警，保障设备的建设意义也在于此，能在异常发生时提供快速有效的备用应急系统，防治整个信号系统崩溃。远程终端设备维护与便携式终端设备维护都以计算机设备作为硬件支持，在软件上支持多种软件与程序，包括有监视信息处理、运行状态自我监视以及对不同级别用户的管理，使得系统在安全性能与监视质量上都有所提升，在故障发生时可以远程、便携进行人工干预操作，帮助ADS-B系统恢复正常运转。

5总结与展望

ADS-B技术用于空中交通管制，可以在无法部署航管雷达的大陆地区和近海区域为航空器提供雷达管制服务；在雷达覆盖地区，可以增强雷达系统监视能力，提高雷达管制的保障水平；多点ADS-B地面设备相关监视，可以补充场监雷达盲区，配合场监雷达为飞机提供更优质的管制服务；利用ADS-B技术还在较大的区域内实现飞行动态监视，以改进飞行流量管理；利用ADS-B的上行数据广播，还能为运行中的航空器提供各类情报服务。ADS-B技术在空管上的应用，预示着传统的空中交通监视技术即将发生重大变革。