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      低空空域監(jiān)管中雷達(dá)、通信、導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用探討

      2017-01-06 13:42龐莉趙勇恒
      中國(guó)新通信 2016年21期
      關(guān)鍵詞:通信雷達(dá)監(jiān)管

      龐莉+趙勇恒

      【摘要】 最近幾年,我國(guó)的空中交通運(yùn)輸?shù)玫搅搜杆侔l(fā)展,從安全方面考慮,低空空域的監(jiān)管受到了越來(lái)越多的重視。本文主要針對(duì)雷達(dá)、通信和導(dǎo)航技術(shù)在低空空域監(jiān)管中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要探討,希望能夠?yàn)楸O(jiān)管水平的提高做出一定貢獻(xiàn)。

      【關(guān)鍵詞】 低空空域 監(jiān)管 雷達(dá) 通信 導(dǎo)航技術(shù) 應(yīng)用

      前言:

      就目前而言,在低空空域監(jiān)管中,比較常見(jiàn)的監(jiān)管方式有三種,一是人工監(jiān)管,二是自動(dòng)監(jiān)管,三是雷達(dá)監(jiān)管。人工監(jiān)管主要是利用專(zhuān)業(yè)的通訊設(shè)備,通過(guò)對(duì)航空器相對(duì)位置的分析,由管制員對(duì)航空器的飛行情況及空中交通狀況進(jìn)行引導(dǎo),對(duì)于人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)要求較高。因此,這里主要針對(duì)自動(dòng)監(jiān)管和雷達(dá)監(jiān)管中各種技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行討論。

      一、雷達(dá)監(jiān)控

      雷達(dá)監(jiān)控的基本原理,是利用雷達(dá)探測(cè),實(shí)現(xiàn)對(duì)于低空空域的有效監(jiān)管,具體來(lái)講,可以分為一次雷達(dá)監(jiān)視和二次雷達(dá)監(jiān)視。一次雷達(dá)主要是通過(guò)降低天線副瓣和波瓣,抑制地面雜波以及強(qiáng)化低速目標(biāo)檢波概率等措施,強(qiáng)化雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)于低空航空器的探測(cè)和監(jiān)管能力,不僅系統(tǒng)架設(shè)方便,而且具備較強(qiáng)的獨(dú)立工作能力。不過(guò),一次雷達(dá)監(jiān)視主要是利用無(wú)線電脈沖反射信號(hào)進(jìn)行探測(cè)和顯示,因此在顯示器上只能看到一個(gè)亮點(diǎn),相比較二次雷達(dá),這種監(jiān)視方式缺乏目標(biāo)識(shí)別碼和高度信息,而且很容易受到雜波、氣象等因素的干擾;二是雷達(dá)主要是利用地面雷達(dá)與飛機(jī)上設(shè)置的機(jī)載雷達(dá)相互配合,實(shí)現(xiàn)對(duì)于低空航空器的監(jiān)視。設(shè)置在地面的雷達(dá)會(huì)按照一定的周期,發(fā)射相應(yīng)的詢問(wèn)信號(hào),當(dāng)航空器接收到該信號(hào)后,機(jī)載雷達(dá)會(huì)自動(dòng)回復(fù)應(yīng)答信號(hào),信號(hào)中包括了航空器識(shí)別碼、高度代碼以及一些特殊的編碼信息。二次雷達(dá)不容易受到外界因素的影響,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于航空器的精準(zhǔn)監(jiān)視,從而在保證飛行安全的同時(shí),提高了低空空域的利用率。不過(guò),如果目標(biāo)過(guò)于密集,可能會(huì)出現(xiàn)應(yīng)答重疊問(wèn)題,而且系統(tǒng)建設(shè)周期長(zhǎng),監(jiān)視成本較高[1]。

      二、自動(dòng)監(jiān)控

      自動(dòng)監(jiān)控可以通過(guò)數(shù)據(jù)鏈通信以及導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn),其基本原理,是利用航空器上的機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng),自動(dòng)判斷位置信息,將其與航空器識(shí)別代碼以及一些關(guān)鍵信息一起發(fā)送到地面接收系統(tǒng),在顯示設(shè)備中顯示偽雷達(dá)畫(huà)面,方便空管人員的監(jiān)管。

      2.1 GNSS導(dǎo)航系統(tǒng)

      GNSS系統(tǒng)能夠獲取目標(biāo)的坐標(biāo)參數(shù),持續(xù)提供高精度的導(dǎo)航信號(hào),可以提供更加精準(zhǔn)的導(dǎo)航服務(wù)。基于FPS以及 GLONASS導(dǎo)航衛(wèi)星星座的第一代GNSS系統(tǒng)本身在導(dǎo)航精度、信息完整性及可用性等方面略有不足,而相關(guān)技術(shù)人員結(jié)合星基增強(qiáng)系統(tǒng)(SBAS)和地基增強(qiáng)系統(tǒng)(GBAS),對(duì)導(dǎo)航性能進(jìn)行了改善,同時(shí)結(jié)合PRN黃金編碼,減少了下行鏈路的干擾,進(jìn)一步強(qiáng)化了系統(tǒng)的性能。

      2.2 ADS-B數(shù)據(jù)鏈模式

      ADS-B指廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視,屬于自動(dòng)監(jiān)控的一種,融合了自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視、防撞系統(tǒng)以及場(chǎng)面監(jiān)視三者的優(yōu)勢(shì),是未來(lái)最為重要的航空監(jiān)視技術(shù)之一。在該技術(shù)中,數(shù)據(jù)的傳輸和接收都必須立足地空數(shù)據(jù)鏈通信技術(shù),其數(shù)據(jù)鏈模式有三種:一是UAT模式,支持包括ATM/CNS 等在內(nèi)的各種通信標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)也支持ADS-B的廣播通訊以及ATN功能,對(duì)于硬件設(shè)備沒(méi)有很高的要求,因此成本投入少,在機(jī)場(chǎng)以及各種空域中都有著廣泛的應(yīng)用[2];二是1090ES 模式,以PPM進(jìn)行信息編碼,航空器的應(yīng)答編碼為1090MHz,數(shù)據(jù)傳輸帶寬約為1Mbps,對(duì)于一些大型客機(jī),只需要針對(duì)原本的機(jī)載S模式應(yīng)答系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳?jí)改造,就能夠轉(zhuǎn)變?yōu)?090ES 數(shù)據(jù)鏈模式的ADS-B系統(tǒng),因此這種數(shù)據(jù)鏈模式在商業(yè)航班中有著良好的應(yīng)用潛力;三是VDL-4模式,該模式在最初的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中主要是針對(duì)ADS-B系統(tǒng),采用自組織式時(shí)分復(fù)用多路的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)視功能,為了強(qiáng)化其實(shí)用性,在一定程度上考慮了TIS-B以及FIS-B系統(tǒng),其也是唯一在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就將這兩種系統(tǒng)考慮在內(nèi)的通訊模式。在VDL-4模式中,ADS-B系統(tǒng)包括了地面部分和機(jī)載部分,所發(fā)送的信息電文分別為尋址類(lèi)和廣播類(lèi)。

      在上述三種數(shù)據(jù)鏈模式中,UAT模式專(zhuān)門(mén)針對(duì)ADS-B系統(tǒng),無(wú)論是地面還是機(jī)載系統(tǒng),采用的都是978MHz,可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸;1090ES模式是基于SSR的S模式擴(kuò)展電文功能,也是唯一全球通用的ADS-B數(shù)據(jù)鏈;VDL-4模式目前僅在歐洲地區(qū)試用,尚沒(méi)有得到普及[3]。

      三、結(jié)語(yǔ)

      綜上所述,在低空空域監(jiān)管中,雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用主要集中在雷達(dá)監(jiān)控,而導(dǎo)航技術(shù)和通信技術(shù)的應(yīng)用則體現(xiàn)在自動(dòng)監(jiān)控中,通過(guò)三種現(xiàn)代化技術(shù)的相互補(bǔ)充,能夠保證良好的監(jiān)管效果,促進(jìn)低空空域監(jiān)管水平的提高。

      參 考 文 獻(xiàn)

      [1]黃娟.空管新技術(shù)在低空空域管理中的應(yīng)用[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品,2015,(16):11.

      [2]劉紀(jì)紅,王倩倩,楊麗.“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在低空空域監(jiān)管系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電訊技術(shù),2012,52(1):18-22.

      [3]王惠倩.雷達(dá)、通信、導(dǎo)航技術(shù)在低空空域監(jiān)管中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代導(dǎo)航,2014,(4):270-271.

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