摘要：ADS-B是未來航空監(jiān)視的主要手段，它的主要功能可以分為ADS-B IN與ADS-B OUT兩個方面。ADS-B OUT用于向外廣播飛行器自身的位置等信息；ADS-B IN用于接收來自其它飛行器以及地面的交通信息，幫助飛行員更好地了解周圍環(huán)境情況。目前在中國，ADS-B OUT技術(shù)已經(jīng)獲得了初步應(yīng)用，而ADS-B IN技術(shù)卻絲毫沒有獲得應(yīng)用。該文介紹了ADS-B技術(shù)的基本概念以及在中國的應(yīng)用現(xiàn)狀，著重介紹了ADS-B IN技術(shù)在國外的發(fā)展與應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上指出了ADS-B IN技術(shù)在中國的應(yīng)用前景，并在飛機防撞系統(tǒng)、輔助進近、交通態(tài)勢感知以及小型航天器的應(yīng)用等幾個方面分別進行了論述。
　　關(guān)鍵詞：ADS-B；ADS-B IN；防撞系統(tǒng)；輔助進近；交通態(tài)勢感知
　　中圖分類號：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)03-0704-03
　　 1 ADS-B技術(shù)簡介
　　1.1 ADS-B技術(shù)的概念
　　ADS-B（Automatic Dependent surveillance- Broadcast）廣播式自動相關(guān)監(jiān)視，是一種基于飛機的監(jiān)視系統(tǒng)，它將飛機的經(jīng)度、緯度、高度、時間、識別信息和其它矢量信息以廣播的方式向外發(fā)送，提供給周圍的飛機和地面用戶接收和顯示。這種監(jiān)視系統(tǒng)可以提高對空域的利用率，減小云層及視覺能見度的限制，增強機場的場面監(jiān)視能力，進而可以提高飛行安全。
　　ADS-B系統(tǒng)包括多個地面站和機載站，以網(wǎng)狀、多點對多點的方式完成視距范圍內(nèi)的雙向數(shù)據(jù)通信。ADS-B不僅可以實現(xiàn)地面對飛機的監(jiān)視，也可以實現(xiàn)飛機與飛機之間的互相監(jiān)視，這使得飛行員在防止空中沖突方面的能力由被動變?yōu)橹鲃?，因此有著不同尋常的意義。
　　在ADS-B系統(tǒng)的實際運行中，可以分為具備廣播和接收雙向能力的ADS-B設(shè)備、只接收ADS-B設(shè)備和只廣播ADS-B設(shè)備。
　　1.2 ADS-B OUT子系統(tǒng)
　　ADS-B OUT屬于基礎(chǔ)功能，指航空器向外發(fā)射其位置信息和其他信息。機載發(fā)射機以一定的周期發(fā)送航空器的各種信息，以供其它飛機或地面用戶接收。ADS-B OUT子系統(tǒng)由消息產(chǎn)生模塊和消息發(fā)送模塊組成。發(fā)送功能是機載ADS-B系統(tǒng)所具備的基本功能，地面系統(tǒng)通過接收機載設(shè)備發(fā)送的ADS-B消息，監(jiān)視空中交通狀況，可以起到類似于雷達(dá)的作用。
　　1.3 ADS-B IN子系統(tǒng)
　　ADS-B IN屬于擴展功能，指航空器接收其他航空器發(fā)送的ADS-B OUT信息或者地面服務(wù)設(shè)備發(fā)送的信息，為機組提供運行支持。ADS-B IN可以使航空器獲得其他航空器的運行情況，從而提高機組的空中安全。ADS-B IN升級后可以提供類似于TCAS（機載防撞系統(tǒng)）的功能。
　　 2 ADS-B在中國的應(yīng)用現(xiàn)狀
　　ADS技術(shù)在中國航空應(yīng)用的起步并不晚。1998年，中國航空為了探索新航行系統(tǒng)發(fā)展的道路，促進西部地區(qū)航空運輸業(yè)的發(fā)展，啟動了國內(nèi)第一條基于ADS技術(shù)的新航行系統(tǒng)航路L888。中國航空在發(fā)展新航行系統(tǒng)和改進空中交通監(jiān)視技術(shù)方面開展了很多建設(shè)性的活動，也取得了一些成果。而ADS-B技術(shù)的逐步成熟，為尋求新的突破提供了機會。
　　現(xiàn)在發(fā)達(dá)國家ADS-B技術(shù)發(fā)展已經(jīng)進入實用階段，而我國仍在ADS的概念階段和初期階段。我國在ADS-B的實用技術(shù)研究、機載設(shè)備配備、地面系統(tǒng)建設(shè)、飛行和管理人員的操作技能培訓(xùn)等很多方面，還需要進一步發(fā)展和完善。
　　我國針對當(dāng)前ADS-B的發(fā)展情況展開的應(yīng)用前期研究主要包括：初步完成了我國機隊ADS-B能力的調(diào)查；在中國民航飛行學(xué)院開展了UAT模式的ADS-B實驗；在成都、九寨溝開始進行S模式的ADS-B監(jiān)視應(yīng)用工程研究。
　　2005年6月和11月，中國民航飛行學(xué)院在廣漢分院的兩架西門諾爾飛機上驗證了ADS-B的使用。2006年民航總局在中國民航飛行學(xué)院將ADS-B應(yīng)用于通用航空飛行，目前已經(jīng)可以實現(xiàn)四川機場區(qū)域的全面監(jiān)控、洛陽本場監(jiān)控和廣漢至洛陽航路全面監(jiān)控。這提高了空中交通管制和塔臺指揮飛機的監(jiān)控水平，提高了飛行訓(xùn)練質(zhì)量。2007年4月，中國民用航空局空中交通管理局在成都、九寨安裝了兩個基于1090ES的ADS-B地面站，實現(xiàn)對成都—九寨航線的ADS-B信號覆蓋，同時開發(fā)了一套ADS-B數(shù)據(jù)分析評估系統(tǒng)并進行校驗飛行，收集處理ADS-B信號并與相應(yīng)的雷達(dá)信號對比完成了ADS-B監(jiān)事信號性能及精度可靠性分析評估工作，ADS-B數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)精度，航跡的連續(xù)性方面都要優(yōu)于雷達(dá)數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)完好性方面，大多數(shù)ADS-B數(shù)據(jù)符合類雷達(dá)服務(wù)。
　　綜上可以知道，ADS-B技術(shù)在中國已經(jīng)獲得很好的發(fā)展，并在很多地方被初步運用。同時，我們也應(yīng)該注意到，ADS-B技術(shù)在中國的應(yīng)用還主要局限在在ADS-B OUT領(lǐng)域，ADS-B IN技術(shù)在中國尚未獲得應(yīng)用。
　　 3 ADS-B IN技術(shù)在國外的應(yīng)用情況
　　ADS-B IN技術(shù)可以讓飛行器接收周圍飛行器及地面的交通信息，幫助飛行員更清楚的掌握外界情況及環(huán)境。目前ADS-B IN技術(shù)已經(jīng)在歐洲、美國、澳大利亞等國家和地區(qū)獲得了較為廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用于一般航空器的防撞功能、輔助進近、交通態(tài)勢感知以及小型通用飛機上。
　　3.1國外的ADS-B IN技術(shù)現(xiàn)狀概述
　　為了搶占先機，美國、歐洲、澳大利亞率先在ADS-B IN技術(shù)展開了大膽試驗，并實現(xiàn)了ADS-B IN技術(shù)的應(yīng)用。
　　美國FAA將ADS-B IN技術(shù)確定為下一代空中交通運輸系統(tǒng)的基石之一，以提高航空系統(tǒng)運行的安全性，減少航班的延誤。從2000年開始FAA在阿拉斯加進行了ADS-B技術(shù)試驗和評估。2000年1月，F(xiàn)AA批準(zhǔn)在西阿拉斯加無雷達(dá)覆蓋區(qū)域為加裝ADS-B IN設(shè)備的飛機提“偽雷達(dá)”服務(wù)。2002年7月，美國FAA公布了一項關(guān)于ADS-B鏈路的決定，在美國開始采納ADS-B服務(wù)，進一步推進了ADS-B IN技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，目前ADS-B IN技術(shù)已經(jīng)在美國投入使用，并將在2013年實現(xiàn)全美范圍內(nèi)覆蓋。
　　澳大利亞目前也已經(jīng)成功實施了ADS-B IN技術(shù)，為飛機航行提供空中監(jiān)視服務(wù)。澳大利亞由于地廣人稀，雷達(dá)覆蓋區(qū)域不到全國空域的1/3，以往空中交通管制只能采用程序管制，管制效率非常低下，在這樣的條件下，由于引入了ADS-B IN技術(shù)，成功地把全國航路管制間隔縮小到5海里，再一次證明了ADS-B IN技術(shù)的優(yōu)勢。
　　在歐洲，由于疆土分制，要推進統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的空中交通管理系統(tǒng)非常困難，但是歐洲緊密結(jié)合歐洲大陸的空管需求，以改進陸地區(qū)域和高密度飛行區(qū)域空中交通管理系統(tǒng)的整體監(jiān)視能力為目標(biāo)，在很多地方采用了ADS-B IN技術(shù)作為主要監(jiān)視手段，并獲得了成功。
　　3.2國外主要的ADS-B IN技術(shù)相關(guān)的產(chǎn)品
　　目前國外有很多公司都在致力于ADS-B IN相關(guān)設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)，包括法國的Thales公司、美國的Garmin公司、意大利的SELEX公司、美國的Sensis公司、美國的Honeywell公司、德國的COMSOFT公司等。這些公司作為ADS-B IN技術(shù)進步的主要推動者，已經(jīng)推出了許多市場化的產(chǎn)品。
　　1) Thales公司提供一整套ADS-B IN產(chǎn)品，用以支持從空中到地面的一系列應(yīng)用方案。比如，該公司的EUROCAT產(chǎn)品能將接收到的ADS-B數(shù)據(jù)及雷達(dá)數(shù)據(jù)完全融合在一起，以支持CDTI功能；該公司的STREAMS能將接受到的AS680地面站數(shù)據(jù)和機場場面監(jiān)視傳感器數(shù)據(jù)進行融合，以提高飛行員的情景意識，改善空域容量。
　　2)美國Garmin公司率先在通用航空領(lǐng)域推出認(rèn)證的ADS-B數(shù)據(jù)鏈接收機，該公司開發(fā)的ADS-B IN設(shè)備GDL 90采用UAT數(shù)據(jù)鏈技術(shù)，集ADS-B消息的發(fā)射和接收功能于一體。其接收機內(nèi)置WA-AS GPS傳感器，精度高達(dá)2米。
　　3)美國Sensis公司開發(fā)的基于1090ES的ADS-B收發(fā)機和基于UAT數(shù)據(jù)鏈的ADS-B收發(fā)機，都運用了ADS-B IN技術(shù)，已經(jīng)在世界范圍內(nèi)進行了廣泛的ADS-B試驗，并被美國FAA接納。目前，該公司的產(chǎn)品已經(jīng)在美國、加拿大、歐洲等市場獲得了應(yīng)用。
　　 4 ADS-B IN在中國的應(yīng)用前景
　　從前面可以看出，ADS-B IN技術(shù)在國外已經(jīng)取得了廣泛且成功的應(yīng)用。然而，目前中國對ADS-B技術(shù)的應(yīng)用還僅僅局限在ADS-B OUT方面，在ADS-B IN方面的應(yīng)用幾乎還是空白。作為一個幅員遼闊、人口眾多的大國，為了提高空中交通管理監(jiān)視能力，改善航空器的協(xié)同避撞性能，中國必須充分利用ADS-B IN技術(shù)的優(yōu)勢，盡早實現(xiàn)ADS-B IN技術(shù)的應(yīng)用。綜合國內(nèi)外的現(xiàn)狀，ADS-B IN技術(shù)在中國的應(yīng)用前景將主要集中在以下幾個方面。
　　4.1防撞系統(tǒng)
　　在中國，目前飛行員的航情意識主要來自空管員的語音通報，對于與臨近飛機的相互位置只能依靠空間想象。在采用ADS-B IN技術(shù)后，飛行員可以通過CDTI明確地“看到”臨近飛機的位置、飛行方向、速度等信息，有效避免碰撞事故的發(fā)生。
　　此外，ADS-B IN技術(shù)還可以與TCAS系統(tǒng)整合，屆時飛機將可以通過機載的高精度GPS接收器解算出飛機的精確位置，再加上速度以及氣壓高度，與其它飛機共享彼此的信息。一方面，由于ADS-B系統(tǒng)的空中有效距離較大，可以給飛行員足夠的預(yù)警和反應(yīng)時間；另一方面，在發(fā)生決斷咨詢警告的情況下，由于可以獲得其它飛機的位置、航向等信息，沖突飛機直接不僅僅可以進行垂直方向的避讓，還可以水平方向避讓，即四維空間碰撞預(yù)警。
　　4.2輔助進近
　　飛機在進近的時候，為了使飛機能平穩(wěn)降落到跑道上，飛機的高度和速度必須足夠低，以確保飛行員清楚地知道飛機的位置和跑道的位置。目前我國大多數(shù)飛機場都安裝有儀表著陸系統(tǒng)，在有平行跑道的情況下，如果兩條跑道同時進近，為了避免儀表著陸系統(tǒng)的相互干擾，相鄰跑道的橫向間隔要求不小于4300英尺。若采用ADS-B IN系統(tǒng)，則飛行員可以通過CDTI進行相互監(jiān)視，因此就不再需要這么大的橫向間隔，平行跑道的間隔可以縮小到2500英尺，大大提高機場的使用率。
　　4.3交通態(tài)勢感知
　　交通態(tài)勢感知是指對周圍交通態(tài)勢信息的增強掌握，其目的是增強飛機在空中和地面交通的安全和效率，一般包括空域交通態(tài)勢信息和間隔保持進近，而這些都是以ADS-B IN為核心技術(shù)的。在中國航空運輸中應(yīng)用ADS-B IN技術(shù)，將大大增強飛行安全，實現(xiàn)國家空域資源和機場資源的優(yōu)化。
　　1) ADS-B IN將促進空域資源優(yōu)化。將ADS-B IN應(yīng)用于交通態(tài)勢感知，可以讓飛行員在空中能時刻了解周圍情況，改善飛行的安全性和飛行操控能力，通過機載交通信息顯示輔助飛行員，構(gòu)建他們的飛行交通態(tài)勢感知，這在提高飛行安全性的同時，也可以減小飛機對空間的占用率，提高空域資源的利用率。
　　2) ADS-B IN將促進機場資源的優(yōu)化。將ADS-B IN應(yīng)用于交通態(tài)勢感知，可以提高飛機在地面運行的安全性，可用于管制與非管制的機場、跑道、滑行道以及飛機著陸或起飛的過程中。另外，ADS-B IN技術(shù)的應(yīng)用還將支持目視進近和所有氣象條件下的飛機進近和起飛。這樣，在時間和空間上同時提高了機場的利用率。
　　4.4 ADS-B IN在小型通用飛機上的應(yīng)用
　　隨著社會經(jīng)濟水平的發(fā)展，我國出現(xiàn)了一些以娛樂飛行為主的私人飛機，以及進行農(nóng)林作業(yè)、消防、教學(xué)等飛行為主的小型航空器。我國目前對于通用航空飛行的監(jiān)控還比較薄弱，主要原因是通用飛機的飛行高度一般比較低，往往低于雷達(dá)覆蓋的高度，空管單位無法進行有效的監(jiān)控。此外，我國目前低空領(lǐng)域基本還沒開放，幾乎任何飛行必須提前申請，這不僅限制了低空飛行，也使得一些非法飛行增加，反而不利于空中安全。
　　在引入ADS-B IN設(shè)備后，這些問題都可以迎刃而解。比如，可以將ADS-B IN安裝在消防飛機上，這樣可以通過地面對救災(zāi)直升機進行現(xiàn)場指揮；在私人飛機上安裝ADS-B IN系統(tǒng)后，飛機彼此之間可以直接看到彼此，也可以提高飛行安全。
　　 5總結(jié)
　　作為未來航空監(jiān)視的主要手段，ADS-B技術(shù)近年來在國內(nèi)外都取得了長足的發(fā)展與進步。然而，在國內(nèi)的應(yīng)用卻仍然局限于ADS-B OUT方面。隨著技術(shù)的進步，作為ADS-B重要組成部分的ADS-B IN技術(shù)將很快在中國顯示出強大的生命力，尤其是在飛機防撞系統(tǒng)、輔助進近、交通態(tài)勢感知以及小型航天器的應(yīng)用等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。主要表現(xiàn)在：1)增強飛機防撞系統(tǒng)的可靠性，提高飛行安全；2)輔助飛機進近，減小跑道間距，節(jié)約機場空間；3)用于交通態(tài)勢感知，促進空域資源和機場資源的優(yōu)化；4)應(yīng)用于小型通用飛機，提高小型飛機的安全性和可控性，擴大小型飛機的應(yīng)用范圍。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]李耀.基于模式S的ADS-B系統(tǒng)研究[D].成都:電子科