ADS-B技術(shù)及其在空管中的發(fā)展與應用

　　中國航空在發(fā)展新航行系統和改進(jìn)空中交通監視技術(shù)方面開(kāi)展了建設性的活動(dòng)，取得了一些成果，但總體上沒(méi)有突破ADS-C的技術(shù)框架。因此，對解決空管的突出問(wèn)題，改善安全與效率，效果并不明顯。ADS-B技術(shù)的逐步成熟，將為我們尋求新的突破提供了機會(huì )。當今ADS-B技術(shù)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段，而我國仍在A(yíng)DS的概念階段徘徊不前。當別人尋求以成本更低、效率更高、用途更廣的新航行監視技術(shù)取代雷達技術(shù)時(shí)，我們還在加緊部署雷達網(wǎng)絡(luò )。過(guò)去十年，航空空管在發(fā)展主義的旗幟下實(shí)現了規模的擴張，但是，發(fā)展質(zhì)量不容樂(lè )觀(guān)。一個(gè)重要的事實(shí)是極具說(shuō)服力的：澳大利亞全境部署的雷達數量大致與上海飛行情報區可用的雷達資源相當。澳大利亞同行的優(yōu)勢，很大程度上得益于A(yíng)DS-B技術(shù)的超前規劃和大膽應用。相比之下，我們在A(yíng)DS-B的實(shí)用技術(shù)研究、機載設備配備、地面系統建設、飛行和管制人員的操作技能培訓等多方面，都還缺乏現實(shí)可行的規劃安排。

　　可喜的是相關(guān)當局開(kāi)始考察該技術(shù)的運行狀況，并表示進(jìn)一步開(kāi)發(fā)、利用這項新技術(shù)，對推動(dòng)我國航空活動(dòng)發(fā)展提供了現實(shí)可行性。

　　技術(shù)體制問(wèn)題

　　在A(yíng)DS-C的技術(shù)體制內，ADS的航跡報告是有條件選擇發(fā)送的[9]。ADS-B與ADS-C之間除合約和通信協(xié)議的管理控制方式不同外，目標下傳的位置、姿態(tài)和航行信息的內容基本一致。機載ADS報告系統對報告信息的要素選項、重復報告周期、發(fā)送選址都是可以預設的。飛機在收到地面發(fā)送的上行申請電文后發(fā)送ADS下行電文，將用戶(hù)約定的報告內容通過(guò)空/地數據鏈和地面傳輸網(wǎng)絡(luò )送達用戶(hù)端。因此，ADS信息的使用是契約制的。也就是說(shuō)，空管或航空公司簽派等地面用戶(hù)要想獲得所需的ADS報告，必須逐架飛機、逐條航路(或航段)約定報告信息，同時(shí)還必須與經(jīng)營(yíng)空-地、地-地數據鏈傳輸業(yè)務(wù)的運營(yíng)商定制信息傳輸服務(wù)。用戶(hù)約定的飛行航跡越多、信息要素越多、重復報告周期越短，支付的信息服務(wù)費就越高，而且按照SITA格式電報計量的通信費用特別昂貴。在這樣的技術(shù)體制下(附加了“第三方服務(wù)”成本)，雖然在低密度航路上，基于A(yíng)DS監視技術(shù)的空中交通服務(wù)和航空公司運行管理都能夠實(shí)現，但高額的運行成本卻讓空管和航空公司等用戶(hù)望而卻步，航空器已配置的先進(jìn)機載設備、配套建設的空-空數據鏈、地-空數據鏈和地面用戶(hù)設備也只能束之高閣。

　　技術(shù)兼容問(wèn)題

　　首先是雙向通信制式的差異。ADS-B的通信制式是廣播式雙向通信，而我國用來(lái)進(jìn)行航跡跟蹤和管制數據通信的地空數據鏈，采用美國ARINC公司的AEEC618/AEEC622協(xié)議方式，屬應答式雙向通信。此通信制式的數據刷新率受應答協(xié)議制約，其同步性和實(shí)時(shí)性都不能滿(mǎn)足高密度飛行管制服務(wù)需求，無(wú)法與ADS-B技術(shù)兼容。

　　其次是數據鏈容量的差異。ADS-B所使用的數據鏈應能滿(mǎn)足高密度飛行監視的要求，因此對數據長(cháng)度和通信速率都有很高的要求。國際航空組織推薦的全球可互用的ADS-B的廣播數據鏈-1090MHzS模式擴展電文數據鏈(1090ES)，最大下行數據長(cháng)度達到112位，最大數據率達到1兆比特/秒。而我國現用的RGS地-空數據鏈，最大下行數據長(cháng)度為32位，最大數據率僅2400比特/秒，顯然不能與ADS-B廣播電文兼容。

　　再則是傳輸技術(shù)上的差距。ADS-B廣播電文是面向比特的數據串，下行數據到達地面后，必須透明地傳輸至航空管制或航空運行簽派等地面用戶(hù)端。而現有系統中，通過(guò)RGS或衛星截獲的下行數據，須轉換為面向字符的SITA報文格式，經(jīng)低速的自動(dòng)轉報網(wǎng)傳輸到用戶(hù)端。這種信息傳輸方式的低效率以及傳輸時(shí)延不確定性，不能適應高密度飛行監視。

　　解決現有系統與ADS-B技術(shù)兼容問(wèn)題，關(guān)鍵是選擇新的空-空、地-空數據鏈系統。數據鏈是ADS-B技術(shù)重要的組成部分，當前，許多國家和組織出于不同的開(kāi)發(fā)意圖，開(kāi)發(fā)出了多種多樣的數據鏈，從中選擇適合我國實(shí)際的數據鏈類(lèi)型，是確定機載設備性能和發(fā)展地面設施的前提。各國對ADS-B數據鏈的選擇各持己見(jiàn)，但主流意見(jiàn)基本傾向于以下三種[10]：(1)甚高頻數據鏈模式4(VDLMode4)--歐洲較流行;其核心技術(shù)為SOTDMA協(xié)議，不足是現在VHF頻段資源緊張。(2)萬(wàn)能電臺數據鏈(UAT)--美國較流行，多用于通用航空飛機;采用二進(jìn)制連續相移鍵控CP-FSK，不足是和DME地面設備的互相干擾嚴重。(3)1090MHzS模式擴展電文數據鏈(1090ES)--國際民航組織推薦;采用選擇性詢(xún)問(wèn)、雙向數據通信，不足是已出現頻譜過(guò)度使用的危機。這三種數據鏈技術(shù)概貌見(jiàn)表1。