ADS-B技術(shù)及其在空管中的發(fā)展與應(yīng)用

　　中國(guó)航空在發(fā)展新航行系統(tǒng)和改進(jìn)空中交通監(jiān)視技術(shù)方面開(kāi)展了建設(shè)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(duì)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(jī)會(huì)。當(dāng)今ADS-B技術(shù)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段，而我國(guó)仍在ADS的概念階段徘徊不前。當(dāng)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(shù)取代雷達(dá)技術(shù)時(shí)，我們還在加緊部署雷達(dá)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(xiàn)了規(guī)模的擴(kuò)張，但是，發(fā)展質(zhì)量不容樂(lè)觀。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(dá)數(shù)量大致與上海飛行情報(bào)區(qū)可用的雷達(dá)資源相當(dāng)。澳大利亞同行的優(yōu)勢(shì)，很大程度上得益于ADS-B技術(shù)的超前規(guī)劃和大膽應(yīng)用。相比之下，我們?cè)贏DS-B的實(shí)用技術(shù)研究、機(jī)載設(shè)備配備、地面系統(tǒng)建設(shè)、飛行和管制人員的操作技能培訓(xùn)等多方面，都還缺乏現(xiàn)實(shí)可行的規(guī)劃安排。

　　可喜的是相關(guān)當(dāng)局開(kāi)始考察該技術(shù)的運(yùn)行狀況，并表示進(jìn)一步開(kāi)發(fā)、利用這項(xiàng)新技術(shù)，對(duì)推動(dòng)我國(guó)航空活動(dòng)發(fā)展提供了現(xiàn)實(shí)可行性。

　　技術(shù)體制問(wèn)題

　　在ADS-C的技術(shù)體制內(nèi)，ADS的航跡報(bào)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(biāo)下傳的位置、姿態(tài)和航行信息的內(nèi)容基本一致。機(jī)載ADS報(bào)告系統(tǒng)對(duì)報(bào)告信息的要素選項(xiàng)、重復(fù)報(bào)告周期、發(fā)送選址都是可以預(yù)設(shè)的。飛機(jī)在收到地面發(fā)送的上行申請(qǐng)電文后發(fā)送ADS下行電文，將用戶(hù)約定的報(bào)告內(nèi)容通過(guò)空/地數(shù)據(jù)鏈和地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)送達(dá)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(bào)告，必須逐架飛機(jī)、逐條航路(或航段)約定報(bào)告信息，同時(shí)還必須與經(jīng)營(yíng)空-地、地-地數(shù)據(jù)鏈傳輸業(yè)務(wù)的運(yùn)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(fù)報(bào)告周期越短，支付的信息服務(wù)費(fèi)就越高，而且按照SITA格式電報(bào)計(jì)量的通信費(fèi)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ADS監(jiān)視技術(shù)的空中交通服務(wù)和航空公司運(yùn)行管理都能夠?qū)崿F(xiàn)，但高額的運(yùn)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(jī)載設(shè)備、配套建設(shè)的空-空數(shù)據(jù)鏈、地-空數(shù)據(jù)鏈和地面用戶(hù)設(shè)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(guó)用來(lái)進(jìn)行航跡跟蹤和管制數(shù)據(jù)通信的地空數(shù)據(jù)鏈，采用美國(guó)ARINC公司的AEEC618/AEEC622協(xié)議方式，屬應(yīng)答式雙向通信。此通信制式的數(shù)據(jù)刷新率受應(yīng)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(shù)據(jù)鏈容量的差異。ADS-B所使用的數(shù)據(jù)鏈應(yīng)能滿(mǎn)足高密度飛行監(jiān)視的要求，因此對(duì)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和通信速率都有很高的要求。國(guó)際航空組織推薦的全球可互用的ADS-B的廣播數(shù)據(jù)鏈-1090MHzS模式擴(kuò)展電文數(shù)據(jù)鏈(1090ES)，最大下行數(shù)據(jù)長(zhǎng)度達(dá)到112位，最大數(shù)據(jù)率達(dá)到1兆比特/秒。而我國(guó)現(xiàn)用的RGS地-空數(shù)據(jù)鏈，最大下行數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為32位，最大數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)串，下行數(shù)據(jù)到達(dá)地面后，必須透明地傳輸至航空管制或航空運(yùn)行簽派等地面用戶(hù)端。而現(xiàn)有系統(tǒng)中，通過(guò)RGS或衛(wèi)星截獲的下行數(shù)據(jù)，須轉(zhuǎn)換為面向字符的SITA報(bào)文格式，經(jīng)低速的自動(dòng)轉(zhuǎn)報(bào)網(wǎng)傳輸?shù)接脩?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(yīng)高密度飛行監(jiān)視。

　　解決現(xiàn)有系統(tǒng)與ADS-B技術(shù)兼容問(wèn)題，關(guān)鍵是選擇新的空-空、地-空數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)。數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)茿DS-B技術(shù)重要的組成部分，當(dāng)前，許多國(guó)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(shù)據(jù)鏈，從中選擇適合我國(guó)實(shí)際的數(shù)據(jù)鏈類(lèi)型，是確定機(jī)載設(shè)備性能和發(fā)展地面設(shè)施的前提。各國(guó)對(duì)ADS-B數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(xiàn)在VHF頻段資源緊張。(2)萬(wàn)能電臺(tái)數(shù)據(jù)鏈(UAT)--美國(guó)較流行，多用于通用航空飛機(jī);采用二進(jìn)制連續(xù)相移鍵控CP-FSK，不足是和DME地面設(shè)備的互相干擾嚴(yán)重。(3)1090MHzS模式擴(kuò)展電文數(shù)據(jù)鏈(1090ES)--國(guó)際民航組織推薦;采用選擇性詢(xún)問(wèn)、雙向數(shù)據(jù)通信，不足是已出現(xiàn)頻譜過(guò)度使用的危機(jī)。這三種數(shù)據(jù)鏈技術(shù)概貌見(jiàn)表1。