广播式自动相关监视.ppt

中国民航大学 电子信息工程学院广播式自动相关监视 （ADS-B）电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）2大纲v 引言v 自动相关监视v ADS-Bv ADS-B组成v ADS-B数据链技术电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）3引言v空中交通管制与自由飞行ATM（中心控制）自由飞行vADS-B技术的出现，为自由飞行提供了可能电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）4自动相关监视自动相关监视ADSvA －自动(Automatic)：不需要人工的操作，不需要地面的询问vD －相关(Dependent)：信息全部基于机载数据vS －监视(Surveillance)：提供位置和其它用于监视的数据电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）5自动相关监视自动相关监视ADSv分类：ADS-A/C、ADS-BvA/C ：寻址式/契约式，通过点对点寻址至签署了数据接收合同的地面站，是端对端通信vB ：广播式，以广播方式向全空域发送自身的位置报告电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）6自动相关监视vADS-A/C：电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）7自动相关监视vADS-A/C：§ 飞机与空管单位之间点对点通信连接§ 通信方式：甚高频数据链（VHF）、高频数据链（ HF）、移动卫星通信等§ 飞机向下报告的内容有：飞机识别号、经度、纬度 、高度、航路点、航向、速度等§ CPDLC ( Controller–pilot data link communications)-管制员飞行员数据链通信§ 与二次雷达不同，不需要询问。

电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）8ADS-B电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）9ADS-Bv ADS-B系统由多地面站和机载站构成，以网状、多点对多点方式完成数据 双向通信机载ADS-B通信设备广播式发出来自机载信息处理单元收集到 的导航信息，接收其他飞机和地面的广播信息后经过处理送给机舱综合 信息显示器机舱综合信息显示器根据收集的其他飞机和地面的ADS-B信 息、机载雷达信息、导航信息后给飞行员提供飞机周围的态势信息和其 他附加信息(如：冲突告警信息，避碰策略，气象信息) v ADS-B系统是一个集通信与监视于一体的信息系统，由信息源、信息传输 通道和信息处理与显示三部分组成ADS-B的主要信息是飞机的4维位置 信息(经度、纬度、高度和时间)和其它可能附加信息(冲突告警信息，飞 行员输入信息，航迹角，航线拐点等信息)以及飞机的识别信息和类别信 息 电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）10ADS-Bv优点地空监视 • 可覆盖无雷达区域 (改进的分离间 隔) • 增强的专用VFR运行空空监视 • 改进的飞行间隔 • 看得见的避让 • 增强的航路空空操作 场面监视 • 改进的飞行员态势感知 • 增强的场面交通控制管理 • 降低潜在的机场入侵、地面相撞电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）11ADS-BvADS-B 提高空管运行的安全性、效率和容量电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）12ADS-BvADS-B 提供全阶段的监视电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）13ADS-BvADS-B与雷达的比较电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）ADS-BvADS-B与雷达的比较*14电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）15ADS-B组成v基于ADS-B 的监视构架电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）16ADS-B组成vADS-B系统组成§ 地面站 § 机载设备 § 数据处理中心 § 数据传输网络以网状、多点对多点方式完成视距范围的数据 双向通信。

电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）17ADS-B组成vADS-B的扩展功能v 广播式交通信息服务（TIS-B）§ 将没有安装ADS-B设备的飞机的位置等相关信息通过广播式地空数据链向空中广播§ 数据转换和融合v 广播式飞行情报信息服务（FIS-B）§ 气象信息§ 飞行情报信息电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）18ADS-B组成vADS-B地面站§ 包括地面接收机、天线、数据服务器、显示单元、附属 网络和通信设备电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）19ADS-B组成vADS-B机载设备 § 包括GPS接收处理单元、ADS-B收发信机、监 视信息处理系统、CDTI等电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）20ADS-B信息及信息源§ 飞机识别码 § 飞机4维位置信息 § 航行意图 § 飞行速度 § 气象信息 § 交通信息§ 全球卫星导航系统(GNSS) § 惯性导航系统(INS) § 惯性参考系统(IRS) § 飞行管理器 § 其它机载传感器电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）21ADS-B信息传输ADS-B的信息传输以ADS-B报文形式，通过空-空 、空-地数据链广播式传播。

数据链技术包括： § Mode S 1090MHz ES （Extended Squitter） § 通用访问信机UAT（Universal Access Transceiver） § VDL-4（VHF Data Link） 1090 ES ：全球通用；UAT 和VDL-4：局部地区电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）22ADS-B组成vADS-B信息处理与显示 § 信息处理：飞机位置信息的估计、跟踪、报告 以及其他辅助信息的获取预处理 § 信息显示：在地面站以伪雷达的画面提供给管 制员，在飞机上由CDTI等提供给飞行员电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）23ADS-B组成vADS-B IN/OUTn ADS-B OUT ü 航电设备广播式发送ADS-B 信息如：飞机标识号, 位置, 趋势, 等等ü 所有ADS-B 应用的先决条件如：类似雷达监视n ADS-B IN ü 航电设备接收其他飞机发送的ADS-B OUT 信息ü 满足空对空应用的要求如：增强情景意识，保障空中间隔, 等等电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）24ADS-B组成vADS-B OUT机载发射机以一定的周期发 送航空器的各种信息，包括 ：航空器识别信息、位置、 高度、速度、方向和爬升率 等。

地面通过接收机载设备 发送的ADS-B OUT消息，监视空中交通状况 电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）25ADS-B组成vADS-B OUT应用n n ADS-B NRA :ADS-B NRA :用于无雷达覆盖区域用于无雷达覆盖区域 § 盲区填补 n n ADS-B RAD : ADS-B RAD : 用于雷达覆盖空域用于雷达覆盖空域 § 作为雷达的补充或潜在替代手段 n n ADS-B APP : ADS-BADS-B APP : ADS-B用于机场地面活动区交通用于机场地面活动区交通 监视监视 § 先进地面移动引导和控制系统的信息源 § 小型机场也能具有基本机场监视，并为跑道 入侵报警提供支持电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）26ADS-B组成vADS-B IN航空器通过ADS-B IN接收其 他航空器发送的ADS-B OUT信息或者地面服务设备发送 的信息，为机组运行提供支 持ADS-B IN可以使机组在驾驶舱交通信息显示设备（ CDTI）上“看到其他”航空器的运行状况，从而提高机组 的空中交通情景意识电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）27ADS-B数据链技术vADS-B数据链要求：信道容量大、传输速率快和 具有广播模式 vADS-B数据链分为：1090ES、UAT和VDL-4v美国和中国： § 商用航空采用1090ES § 通用航空采用UAT v欧洲：采用VDL-4电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）28v 1090ESADS-B数据链技术n频率：1090MHzn编码方式：PPMn发射信息：报头+数据块n接入方式：随机n报头模式：4脉冲序列，长度8µsn一次传输一个类型的消息n数据传输率：1Mb/s电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）29ADS-B数据链技术v 1090ES信息结构n 标准的ADS-B报告内容状态报告、模式报告和速度报告 n 一个信息包含：112bit数据电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）30ADS-B数据链技术v 1090ES信元格式电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）31ADS-B数据链技术v 1090ES ADS-B信息§ DF17：S模式应答机ADS-B消息§ 包含：下行数据链字段、能力字段、地址字段 、消息字段、校验字段。

电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）32ADS-B数据链技术§ CA：一个3比特信息位，用来报告基于S模式应 答机的ADS-B发射装置的能力和应答机状况通知§ AA：一个24比特信息位，包含发射装置的地址和地址的类型v 1090ES ADS-B信息电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）33ADS-B数据链技术v 1090ES ADS-B信息§ ME：一个56比特信息位，ADS-B信息的主要部分内容，包括：空中位置信息，机场场面位 置信息，航空器识别码(ID)和信息类型，机载速度信息，测试信息等§ PI：一个24比特信息位，包含均等覆盖的代码 标签(CL)和询问代码(IC)，组成联合奇偶校验和地址域电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）34ADS-B数据链技术vUATn频率：978MHzn编码方式：CP-FSKn发射信息：时隙，以帧为单位传输n接入方式：固定时隙（地面），随机 接入（移动）n数据传输率：1Mb/sn专为通用航空设计电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）35ADS-B数据链技术v UAT信息结构电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）36ADS-B数据链技术n一个UAT帧持续时间1秒n前32个时隙188ms供地面站广播TIS-B及FIS- B消息。

n后812ms分配给ADS-B报告，每秒一次，每个 ADS-B报告为16或32字节，其中地面广播部 分为时分复用并采用时间同步以减小信息重 叠，ADS-B部分采用随机接入的方式v UAT信息结构电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）37ADS-B数据链技术n比特同步：一个36位同步序列n信息数据块：支持基本UAT ADS-B信息 有144位，长UAT ADS-B信息有272位n前向纠错：产生于基于有规则的RS 256- ary代码n 发送时从左到右依次发送v UAT ADS-B信息电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）38数据段元素种类（Type）占用字节数（Bytes）信息头(HDR)4状态矢量(SV)13模式状态(MS)12AUX.状态矢量(Aux MS)5目标状态(TS)4轨道改变 +0(TC+0)12轨道改变 +1(TC+1)12¶ 每一帧的ADS-B数据信息都是由这几个种类的 数据组成的，区别在于每一帧包含的种类不同， 有的没有SV，有的则没有MSADS-B数据链技术v UAT ADS-B信息电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）39ADS-B数据链技术vVDL-4n 工作频率：108-136.975MHzn 多信道工作n 信道带宽：25kHzn 调制方式：GFSKn 采用STDMA和超长帧技术n 传输速率：19.2kb/sn 基于OSI 7层参考模型n 要求：严格的时间同步电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）40ADS-B数据链技术vVDL-4信息格式电子信息工程学院广播式自动相关监视（ADS-B）411234567时隙1被预约飞机A使用时隙3被预约飞机B使用时隙2被地面站使用ADS-B数据链技术vVDL-4时隙结构接入方式。