广播式自动相关监视（ads-b）.ppt

二0一四年七月,广播式自动相关监视（ADS-B）,成都区域管制中心 李 磊,目 录,第一章 广播式自动相关监视（ADS-B）系统介绍 第二章 广播式自动相关监视（ADS-B）在国外的应用 第三章 广播式自动相关监视（ADS-B）我国政策及发展情况 第四章 ADS-B监视项目评估系统介绍 第五章 成都ADS-B运行情况介绍,第一章 广播式自动相关监视（ADS-B）系统介绍,ADS-B系统介绍,雷达监视方法 一次雷达 二次雷达 ADS-B监视方法 ADS-B概念介绍 ADS-B数据链介绍 ADS-B技术的应用 ADS-B OUT应用 ADS-B IN应用,雷达监视方法,航管雷达主要分为：一次监视雷达（PSR）和二次监视雷达(SSR) 一次监视雷达是反射式雷达 二次雷达为询问—应答式 A/C模式雷达 S模式雷达,一次监视雷达,一次雷达工作方式： 雷达发射无线电波，经空间传播至目标，目标被电波照射后辐射二次电波并沿雷达发射反方向返回，雷达接收机接收返回信号，确定目标位置,雷达到目标的距离是由电磁波从发射到接收所需时间来确定的,一次监视雷达,一次雷达的缺点： 发射功率高，雷达站造价高 可显示飞机以外的其它固定目标，干扰目标多 不能识别飞机 不能显示飞机当时的速度 飞机完全处于被动发现状态，不能建立数据通信,ADS-B系统介绍,雷达监视方法 一次雷达 二次雷达 ADS-B监视方法 ADS-B概念介绍 ADS-B数据链介绍 ADS-B技术的应用 ADS-B OUT应用 ADS-B IN应用,二次监视雷达,二次监视雷达工作方式： 二次雷达由地面询问雷达发射一定模式的询问信号 应答机收到询问信号后经过信号处理、译码，然后由应答机发送回答信号 地面雷达收到回答信号后，经过信号处理，把装有应答机的飞机代号、高度、方位和距离显示在平面位置显示器上,二次监视雷达,A/C模式雷达： 只能询问和处理飞机的飞机代码和高度码，高度码和飞机代码均为 12个bit A/C模式二次雷达的缺陷： 有效作用区内，应答机均可作近似同步的回答，可能造成显示屏信号重叠紊乱，同时增加应答机工作负荷 机动飞行时，由于遮蔽效应，可能造成回波瞬时中断 飞机必须要安装应答机，限制了其在某些地区的使用 方位精度较差 编飞机代码少（4096）,二次监视雷达,S模式雷达： 为了克服现有A/C模式雷达系统的缺陷， S模式二次雷达系统应运而生 S模式雷达系统采用了单脉冲、选择性询问模式和数据通信等改进技术 它与现用的A/C模式SSR的根本区别是，装有离散选址信标系统S模式应答机的飞机，都有自己单独的地址码，即编有地址的飞机对地面的询问也用本机所编的地址码来回答，因而每次询问都能指向所选定的飞机,二次监视雷达,S模式询问即选择性询问，是S模式二次雷达通过一个独一无二的飞机地址来对飞机进行询问，相应唯一的飞机进行应答的通信方式。

这个独一无二的飞机地址即24位地址码，询问和应答格式称为上行格式（UF）和下行（DF）,,ADS-B系统介绍,雷达监视方法 一次雷达 二次雷达 ADS-B监视方法 ADS-B概念介绍 ADS-B数据链介绍 ADS-B技术的应用 ADS-B OUT应用 ADS-B IN应用,ADS-B技术概述,ADS-B 含义： 自动(Automatic)：不需要人工的操作，不需要地面的询问 相关(Dependent)：信息全部基于机载数据 监视 (Surveillence)：提供位置和其它用于监视的数据 广播(Broadcast)：数据不是针对某个特殊的用户，而是周期性的广播给任何一个有合适装备的用户,ADS-B技术概述,广播式自动相关监视（ADS-B）是一种监视技术，即航空器通过广播模式的数据链，自动提供由机载导航设备和定位系统生成的数据，包括航空器识别、四维定位以及其他相关的附加数据 地面和其他航空器可以接收此数据，并用于各种用途，如在无雷达覆盖地区提供ATC监视，机场场面监视以及未来空-空监视等应用服务,ADS-B系统介绍,雷达监视方法 一次雷达 二次雷达 ADS-B监视方法 ADS-B概念介绍 ADS-B数据链介绍 ADS-B技术的应用 ADS-B OUT应用 ADS-B IN应用,ADS-B数据链,ADS-B技术可选的数据链技术有以下三种： Mode S 1090 ES 国际民航组织规定使用的国际通用的数据链 UAT 美国为满足自身发达的通用航空的发展需要，为ADS-B技术量身订做的一种满足空地及空空广播需求的数据链 VDL MODE 4,ADS-B数据链,支持ADS-B的2种数据链对比,ADS-B数据链,支持ADS-B的2种数据链对比（续）,ADS-B数据链,我国数据链使用考虑 鉴于国际民航组织亚太区的建议和在全球范围内的互操作性，我国在西部实施利用ADS-B技术提供类雷达监视服务时，首先考虑使用1090 ES作为数据链路技术,ADS-B数据链,国外数据链使用情况 美国： 商用航空为1090 ES，低空及通用航空为UAT 澳大利亚：1090 ES 欧洲：主用1090 ES ICAO： 推荐采用1090 ES，将来可能需要第二数据链,ADS-B系统介绍,雷达监视方法 一次雷达 二次雷达 ADS-B监视方法 ADS-B概念介绍 ADS-B数据链介绍 ADS-B技术的应用 ADS-B OUT应用 ADS-B IN应用,ADS-B OUT,ADS-B NRA :ADS-B用于无雷达覆盖区域 在无雷达空域、在中低流量地区和无雷达地区提供空管监视（盲区填补） ADS-B RAD : ADS-B用于雷达覆盖空域 在雷达空域，在中高流量和有雷达空域提供空管监视，作为雷达的补充或潜在替代手段 用于淘汰多余的提供相同等级监视服务的二次监视雷达 取代雷达成为主要的监视方式，而雷达作为备用方式 ADS-B ASS : ADS-B用于机场地面活动区交通监视 为先进地面移动引导和控制系统（A-SMGCS）提供新的监视信息源 小型机场也能具有基本机场监视，并为跑道入侵报警提供支持 成为监视机场场面活动新工具,ADS-B OUT,ADS-B ASS 在机场场面移动的飞机、车辆都安装ADS-B发射设备 机场场监系统可以利用场面移动目标送出的ADS-B消息，监视其运动，有效提高机场安全性,ADS-B OUT,加拿大：在哈德逊湾附近 无雷达覆盖区域执行：2010年11月 初次运行：2009年1月 澳大利亚： 无雷达覆盖区域执行：2013年 欧洲： 无雷达覆盖区域和雷达覆盖区域执行：2013年，2015年（可能推迟一年） 需满足DO260B 美国： 无雷达覆盖区域和雷达覆盖区域执行：2020年 美国与欧洲要对要求达成一致,ADS-B OUT,ADS-B RAD区引入ADS-B，管制系统考虑的若干问题 航迹融合 飞行计划相关 坐标转换（空间统一） 更新率不同（时间统一）,ADS-B系统介绍,雷达监视方法 一次雷达 二次雷达 ADS-B监视方法 ADS-B概念介绍 ADS-B数据链介绍 ADS-B技术的应用 ADS-B OUT应用 ADS-B IN应用,ADS-B IN,ITP(In-Trail Procedures)概念 ITP是为无雷达的海洋或偏远地区设计的 ITP允许以更小的纵向间隔标准条件下进行高度层改变 ITP能使飞机更加频繁的改变飞行高度层 优点： 通过ITP可以使飞机更多的在其最优高度层上飞行或在顺风的高度层上飞行，以达到减少燃料消耗和CO2释放 通过ITP可以尽可能的离开高飞机密度或气流不稳定的高度层，提高安全性,ADS-B IN,M&S(Merging and Spacing)概念 M&S是航路和终端区域中利用新技术和新程序来增强归并和排序操作 M&S操作中主要参与的人员有AOC、ATC、机组人员 M&S可以执行持续降落程序（CDA） 整个M&S分为两个过程：ABESS和FDMS ABESS：Airline Based En-route Sequencing and Spacing FDMS：Flight Deck-Based Merging and Spacing,ADS-B IN,M&S的两个阶段示意图,ADS-B IN,ABESS阶段 AOC利用ABESS Tool为多条航路上的飞机制定速度和方向 保证每架飞机以合理的间隔和顺序到达合并点，为FDMS建立基础 FDMS阶段 在ABESS结束阶段，ABESS为具备FDMS能力的飞机制定相应的参数，并上传给飞机 参数包括：要跟踪的飞机的Flingt ID（TTF）、合并点、需要保持的距离（SI）,ADS-B IN,,说明： 此这两个阶段中，ATC的职责不变，仍是空中飞机间隔保持的主要责任单位。

在必要情况下，ATC可以介入，直接引导飞机，修改速度等以保持间隔 为避免AOC和ATC的间隔标准冲突，两个部门每天都需要协调，保证有一致的间隔标准 引入的M&S好处： 降低管制员的工作量； 减少无线电频率的拥塞； 增加容量； 可以执行CDA，降低油耗、噪声、污染排放ADS-B IN,AIRB(Airborne Surveillance)概念 在飞行过程中，机组能通过机载显示系统显示空域内附近航空器及其相关信息 使用AIRB，不改变地面设备的结构和管制人员的工作内容 优点 提高飞行安全,ADS-B IN,URF(AirporSt Surface)概念 SURF帮助机组在机场地面上掌握滑行、跑道运行中的相关信息 例如在驶入滑行道口、进入活动的跑道前、起飞前等，机组可用CDTI，观察周围活动物体的动态，避免冲突 使用SURF，不改变地面设备的结构、机组和管制人员的工作内容 优点 减少跑道和滑行道的入侵 减少冲突 提高了机载人员对周围交通态势的了解 在低能见度情况下，优势明显 降低管制人员和机组人员的工作量,ADS-B IN,CDA(Continuous Descent Approach)定义 不同于“阶段式”下降，CDA以基本固定的角度（例如：3度）持续性下降，以近似“慢车”状态下降 优点 降低油耗，减少废气排放 减少地面噪声污染，降低对机场附近居民的干扰 节约飞行时间 减少管制员的工作量,ADS-B IN,CDA的利用,连续下降进近程序（CDA）的好处,机场容量,ADS-B IN,以上各种ADS-B IN都要求机载拥有相应的设备 ADS-B接收天线 ADS-B数据处理系统 场景显示设备,第二章 广播式自动相关监视（ADS-B） 在国外的应用,内容简介,,美国ADS-B进展情况,美国ADS-B进展情况 FAA从2000年开始在阿拉斯加实施CAPSTONE项目，对ADS-B进行试验和评估。

该地区通用航空非常发达 ，但地理环境和气象条件恶劣，不利于雷达站的建设 大约180多架飞机由国家拨款加装了基于UAT的ADS-B设备，2001年1月，FAA批准在西阿拉斯加无雷达覆盖区为加装ADS-B设备的飞机提供“类雷达”服务 截至2003年，阿拉斯加的飞行事故率降低了86%，死亡事故率降低了90%,ICAO的工作情况,ICAO对ADS-B的研究现状 ICAO定期召开的专家组会议研讨ADS-B： OPLINK : 已经开发出了ADS-B的运行概念 SASP : 正在制定5海里间隔标准 SCRSP : 继续完善模式S技术标准 ACP : 已经制定了VDL Mode 4技术标准，正在制定UAT技术标准,ICAO的工作情况,ICAO对ADS-B的研究现状 ICAO考虑从2010年开始要求其成员国强制安装“ADS-B OUT”机载设备，自愿安装“ADS-B IN”机载设备和座舱显示器 ICAO预期1090 ES将能在未来至少十年内满足ADS-B服务的要求，未来可能需要另一种ADS-B数据链补充或替代1090 ES，以满足对ADS-B服务更高的运行需求ICAO的工作情况,ICAO对ADS-B的研究现状 ICAO亚太区航行规划和实施小组决定首先侧重于地空监视应用，特别是在那些目前尚没有被任何监视手段所覆盖的区域。

选择1090 ES作为ADS-B数据链 建议。