ADS-B技術及其在空管中的發(fā)展與應用

　　中國航空在發(fā)展新航行系統(tǒng)和改進空中交通監(jiān)視技術方面開展了建設性的活動，取得了一些成果，但總體上沒有突破ADS-C的技術框架。因此，對解決空管的突出問題，改善安全與效率，效果并不明顯。ADS-B技術的逐步成熟，將為我們尋求新的突破提供了機會。當今ADS-B技術發(fā)展已經進入實用階段，而我國仍在ADS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(jiān)視技術取代雷達技術時，我們還在加緊部署雷達網絡。過去十年，航空空管在發(fā)展主義的旗幟下實現了規(guī)模的擴張，但是，發(fā)展質量不容樂觀。一個重要的事實是極具說服力的：澳大利亞全境部署的雷達數量大致與上海飛行情報區(qū)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ADS-B技術的超前規(guī)劃和大膽應用。相比之下，我們在ADS-B的實用技術研究、機載設備配備、地面系統(tǒng)建設、飛行和管制人員的操作技能培訓等多方面，都還缺乏現實可行的規(guī)劃安排。

　　可喜的是相關當局開始考察該技術的運行狀況，并表示進一步開發(fā)、利用這項新技術，對推動我國航空活動發(fā)展提供了現實可行性。

　　技術體制問題

　　在ADS-C的技術體制內，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(tǒng)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，將用戶約定的報告內容通過空/地數據鏈和地面?zhèn)鬏斁W絡送達用戶端。因此，ADS信息的使用是契約制的。也就是說，空管或航空公司簽派等地面用戶要想獲得所需的ADS報告，必須逐架飛機、逐條航路(或航段)約定報告信息，同時還必須與經營空-地、地-地數據鏈傳輸業(yè)務的運營商定制信息傳輸服務。用戶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。在這樣的技術體制下(附加了“第三方服務”成本)，雖然在低密度航路上，基于ADS監(jiān)視技術的空中交通服務和航空公司運行管理都能夠實現，但高額的運行成本卻讓空管和航空公司等用戶望而卻步，航空器已配置的先進機載設備、配套建設的空-空數據鏈、地-空數據鏈和地面用戶設備也只能束之高閣。

　　技術兼容問題

　　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，而我國用來進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，其同步性和實時性都不能滿足高密度飛行管制服務需求，無法與ADS-B技術兼容。

　　其次是數據鏈容量的差異。ADS-B所使用的數據鏈應能滿足高密度飛行監(jiān)視的要求，因此對數據長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端。而現有系統(tǒng)中，通過RGS或衛(wèi)星截獲的下行數據，須轉換為面向字符的SITA報文格式，經低速的自動轉報網傳輸到用戶端。這種信息傳輸方式的低效率以及傳輸時延不確定性，不能適應高密度飛行監(jiān)視。

　　解決現有系統(tǒng)與ADS-B技術兼容問題，關鍵是選擇新的空-空、地-空數據鏈系統(tǒng)。數據鏈是ADS-B技術重要的組成部分，當前，許多國家和組織出于不同的開發(fā)意圖，開發(fā)出了多種多樣的數據鏈，從中選擇適合我國實際的數據鏈類型，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，但主流意見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;其核心技術為SOTDMA協(xié)議，不足是現在VHF頻段資源緊張。(2)萬能電臺數據鏈(UAT)--美國較流行，多用于通用航空飛機;采用二進制連續(xù)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;采用選擇性詢問、雙向數據通信，不足是已出現頻譜過度使用的危機。這三種數據鏈技術概貌見表1。