盧志鵬（中國民用航空華北地區(qū)空中交通管理局天津分局，300300）

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多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視與ADS-B的對(duì)比研究

盧志鵬
（中國民用航空華北地區(qū)空中交通管理局天津分局，300300）

摘要：本文重點(diǎn)探討多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)和ADS-B技術(shù)的原理以及在空中交通監(jiān)視中的應(yīng)用，在兩種技術(shù)對(duì)比應(yīng)用的條件下，更好地發(fā)展和創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)；ADS-B技術(shù)；對(duì)比；監(jiān)視

我國在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和低空空域開放的條件下，空中交通流量正在呈指數(shù)倍增，這種空中交通流量的現(xiàn)狀導(dǎo)致空中交通管理和安全運(yùn)行具有更高的要求，為了確保空中交通流量的安全，傳統(tǒng)的雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)實(shí)需求，因而，需要更為精密而準(zhǔn)確的監(jiān)視系統(tǒng)和技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)空中管制的空域和流量管理。在各種數(shù)據(jù)鏈技術(shù)和衛(wèi)星技術(shù)迅速創(chuàng)新發(fā)展的進(jìn)程中，多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)和ADS-B技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它以其精度高、刷新率快等優(yōu)勢(shì)成為了空管監(jiān)視技術(shù)的“寵兒”。

1　多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)及ADS-B技術(shù)的界定

1.1多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)。又名多基站測(cè)量定位技術(shù)，它是基于信號(hào)到達(dá)時(shí)差的前提下，對(duì)航空器準(zhǔn)確位置的監(jiān)視和計(jì)算，在地面多個(gè)基站接收同一應(yīng)答信號(hào)的過程中，由于各地面基站接收信號(hào)的到達(dá)時(shí)差有差異，根據(jù)這個(gè)時(shí)差加以解算并實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位目標(biāo)。利用3個(gè)地面站的數(shù)據(jù)可測(cè)得目標(biāo)的平面位置，4個(gè)地面站數(shù)據(jù)還可測(cè)得目標(biāo)的高度。這一技術(shù)可以應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)和車輛的監(jiān)視領(lǐng)域，其實(shí)質(zhì)是為ADS-B技術(shù)提供平滑的過渡。

在這個(gè)多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)的系統(tǒng)之中，有相關(guān)的硬件設(shè)備如：信號(hào)接收機(jī)、詢問信號(hào)發(fā)射機(jī)、參考應(yīng)答機(jī)、中央處理器服務(wù)器等?？梢杂脕肀O(jiān)視裝載S模式、A/C模式、ADS-B機(jī)載應(yīng)答機(jī)的飛機(jī)，在系統(tǒng)的應(yīng)答過程中，有被動(dòng)和主動(dòng)之別，如果在系統(tǒng)中沒有二次雷達(dá)信號(hào)詢問機(jī)，則系統(tǒng)是被動(dòng)地接收應(yīng)答信號(hào)，屬于被動(dòng)式的多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)；如果系統(tǒng)中有二次雷達(dá)信號(hào)詢問機(jī)，則系統(tǒng)要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行不同模式的詢問，并對(duì)應(yīng)答信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，這就成為了主動(dòng)式的多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)。通常而言，主動(dòng)式的多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)可以較靈活地彌補(bǔ)二次雷達(dá)的缺憾，可以最大程度地減少覆蓋盲區(qū)，從而提供精準(zhǔn)的定位性能。

1.2ADS-B技術(shù)。這一技術(shù)以先進(jìn)的空-地、空-空數(shù)據(jù)鏈為通信手段，實(shí)現(xiàn)空中交通監(jiān)視和信息傳遞。目前的ADS-B 技術(shù)有3種可選的數(shù)據(jù)鏈技術(shù) : 1090ES（ 1090 MHz Mode S Extended Squitter） 、UAT （ Universal Access Transceiver）、 VDL4（VHF Data Link MODE 4 ） ，其中: 1090ES 是國際民航組織（ICAO）規(guī)定使用的國際通用的數(shù)據(jù)鏈，在數(shù)據(jù)鏈技術(shù)下，可以獲得航空器識(shí)別、四維定位及附加數(shù)據(jù)信息。它以全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)信息為數(shù)據(jù)源，對(duì)物體實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的飛機(jī)信息識(shí)別和速度識(shí)別，并在實(shí)時(shí)的狀態(tài)下向地面站和空中的監(jiān)控終端將航班號(hào)、位置信息、S模式地址等信息進(jìn)行廣播，并在飛機(jī)之間相互感知的條件下，使管制員詳細(xì)掌控交通狀況，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)而有效的空中交通管制。

2　多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)與ADS-B技術(shù)的應(yīng)用比較

2.1多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)的應(yīng)用。多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)是一種獨(dú)立性、協(xié)同式的監(jiān)視技術(shù)，它的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于更高的刷新率（每秒1次）和更準(zhǔn)確的定位精度，同時(shí)，這多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)分布廣、冗余性良好，可以不受惡劣天氣的影響和干擾，具有更為安全可靠的性能，在正常的工作狀態(tài)下，多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視技系統(tǒng)無須頻繁的維護(hù)和保養(yǎng)，是一種低成本、低維護(hù)的技術(shù)，在復(fù)雜的地形狀態(tài)下，可以余留解決問題的空間。

多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)主要應(yīng)用于如下領(lǐng)域：（1）場(chǎng)面監(jiān)視。傳統(tǒng)的場(chǎng)面探測(cè)設(shè)備——雷達(dá)在實(shí)踐運(yùn)用中，發(fā)現(xiàn)了一些缺陷，如：大型機(jī)場(chǎng)的航站樓、機(jī)庫等障礙物會(huì)阻攔雷達(dá)的視線；巨大的金屬屋面會(huì)對(duì)雷達(dá)造成假信號(hào)；暴雨可能會(huì)干擾雷達(dá)的監(jiān)視功能等。而多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)則利用其布點(diǎn)靈活的特性，改善場(chǎng)面監(jiān)視的信號(hào)覆蓋狀況，還可以不受天氣因素的干擾，對(duì)位置精度和目標(biāo)識(shí)別進(jìn)行全覆蓋的監(jiān)視。（2）精密進(jìn)近。傳統(tǒng)的雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)無法掃描航空器在儀表飛行狀態(tài)下的平行進(jìn)近，航空器只有在平行的進(jìn)近航道上，保持足夠距離的交錯(cuò)飛行，才能確保安全，然而這卻在極大程度上制約了機(jī)場(chǎng)的吞吐量。而多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)則可以實(shí)現(xiàn)精確跑道的監(jiān)控，并且從成本上來看，具有更為低廉的效能。（3）廣域多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視。多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)可以針對(duì)特定區(qū)域和特殊航空器，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視的二次覆蓋，它可以提供更為廣域的監(jiān)視覆蓋范圍，并且精度更高，具有傳統(tǒng)雷達(dá)監(jiān)視技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢(shì)。

2.2ADS-B技術(shù)的應(yīng)用。這一技術(shù)是一種非獨(dú)立性、協(xié)同式的監(jiān)視技術(shù)，它以全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)為前提，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的準(zhǔn)確定位，可以在機(jī)載導(dǎo)航定位系統(tǒng)的裝備前提下，對(duì)航空器的識(shí)別碼、位置、飛行意向、速度等信息進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)廣播和接收，是未來主要的監(jiān)視技術(shù)的發(fā)展方向，這一技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于：可以比二次雷達(dá)提供更為全面的監(jiān)視目標(biāo)信息，具有更新快、精

度高、成本低、簡(jiǎn)便而靈活的特點(diǎn)，然而，它也具有一定的缺點(diǎn)，即：其自身不具備對(duì)目標(biāo)的驗(yàn)證功能，而必須依賴于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，一旦全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)失靈，則ADS-B系統(tǒng)無法正常使用。

ADS-B技術(shù)系統(tǒng)目前僅支持ADS-B OUT功能，通過廣播方式對(duì)航空器實(shí)施監(jiān)視，其應(yīng)用領(lǐng)域主要表現(xiàn)為：（1）不便安裝雷達(dá)的海島或近海區(qū)域；（2）雷達(dá)覆蓋不完善的地方，用該技術(shù)作為補(bǔ)充和輔助；（3）用于地面輔助監(jiān)視的機(jī)場(chǎng)運(yùn)行區(qū)域。

2.3多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)和ADS-B技術(shù)的比較

這兩種技術(shù)都在較大程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)雷達(dá)技術(shù)上的缺憾，具有互補(bǔ)的特性，共同具有定位精度高、刷新率快的優(yōu)勢(shì)，而多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)無須依賴于附加的全球衛(wèi)星航空系統(tǒng)或設(shè)備，可以對(duì)ADS-B技術(shù)進(jìn)行更好的補(bǔ)充。而ADS-B技術(shù)又可以彌補(bǔ)多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)需要多個(gè)接收站的不足，可以說，這兩種技術(shù)的融合、互補(bǔ)性使用，可以極大地提升實(shí)時(shí)的監(jiān)視能力，可以在終端航線上設(shè)置多個(gè)ADS-B地面站，而這些多個(gè)ADS-B地面站又可以共同組成多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)，可向機(jī)組和管制員們提供精確而又穩(wěn)定可靠的沖突信息，以此來提高飛行安全。在兩者的完美融合之下，實(shí)現(xiàn)對(duì)空中航空器的位置和速度的準(zhǔn)確定位。

3　結(jié)束語

綜上所述，在現(xiàn)代空中交通日益發(fā)展的形勢(shì)下，傳統(tǒng)的二次雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)實(shí)需求，在現(xiàn)實(shí)需求之下催生出多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)和ADS-B技術(shù)，它們是增強(qiáng)空域利用率的安全有效的工具，可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的位置定位和速度定位，具有精度高、刷新率快的優(yōu)勢(shì)，然而，多點(diǎn)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)和ADS-B技術(shù)在具體應(yīng)用方面，還有一定的差別，需要在比較的狀態(tài)下加以合理的運(yùn)用，并且注重將兩種技術(shù)融合使用，可以更為高效地提升定位效率。

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A comparative study of multi point correlation monitoring and ADS-B

Lu Zhipeng
（Tianjin branch of China Civil Aviation North China Air Traffic Management Bureau， 300300）

Abstract：This paper mainly discusses the principle of multi point monitoring technology and ADS-B technology and the application in air traffic monitoring，in the two kinds of technology under the conditions of contrast，better development and innovation.

Keywords：multi point correlation monitoring technology；ADS-B technology；contrast；surveillance

作者簡(jiǎn)介

盧志鵬，男，出生于1991年1月，籍貫河北省泊頭市，就職于中國民用航空華北地區(qū)空中交通管理局天津分局，雷達(dá)導(dǎo)航機(jī)務(wù)員，助理工程師。