摘要：隨著民航事業(yè)的日益發(fā)展，針對民航的無線通信系統(tǒng)整體,，包括容量,、覆蓋范圍和數(shù)據(jù)的可靠安全性，ICAO提出了更高層次的要求,。1090MHz ES ADS-B是基于Mode S數(shù)據(jù)鏈的一種ADS-B技術,。該系統(tǒng)只需對現(xiàn)廣泛應用的機載Mode S應答機做少許改動，就能實現(xiàn)ADS-B消息編碼,。本文對現(xiàn)階段1090MHz ES ADS-B發(fā)射與接受系統(tǒng)結構作了探討研究,，為下步研究深層次ADS-B技術提供理論基礎。

關鍵詞：ADS-B技術 1090MHz ES ADS-B Mode S數(shù)據(jù)鏈

中圖分類號：P413

近年來,，我國民航事業(yè)取得了突破性的高速發(fā)展,，許多機場日均起降率超過200架次。航空事業(yè)的發(fā)展,，促使民航技術,，尤其是導航監(jiān)視技術的發(fā)展。ADS-B作為一項關鍵技術出現(xiàn),，用于空中交通管制,，可以在無法部署航管雷達的大陸地區(qū)和廣闊的洋區(qū)為航空器提供優(yōu)于雷達間隔標準的虛擬雷達管制服務；在雷達覆蓋地區(qū),，即使不增加雷達設備也能以較低代價增強雷達系統(tǒng)監(jiān)視能力,，提高航路乃至終端區(qū)的飛行容量；單一ADS-B接收地面站組網(wǎng),，可作為雷達監(jiān)視網(wǎng)的旁路系統(tǒng),，并可提供不低于雷達間隔標準的空管服務；利用ADS-B技術還在較大的區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)飛行動態(tài)監(jiān)視,，以改進飛行流量管理,。

ADS-B技術簡介及國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

ADS-B，即廣播式自動相關監(jiān)視,，是一種利用空地,、空空數(shù)據(jù)通信完成交通監(jiān)視和信息傳遞的航行新技術,，國際民航組織（ICAO）將其確定為未來監(jiān)視技術發(fā)展的主要方向，并正積極推進該項技術的應用,。

在傳統(tǒng)的航空管理領域有許多問題需要解決,，首要的問題是廣泛使用的雷達系統(tǒng)無法工作于非陸地區(qū)域、雷達盲區(qū)以及機場跑道,、滑行道上,，使得像沙漠、海洋的監(jiān)視管理工作很難進行,；同樣在大型機場的場面跑道,、滑行道的雷達監(jiān)視管理工作也很難進行。其次是航空通信方面,，傳統(tǒng)ATC系統(tǒng)中90%使用的都是語音通信,，這種通信模式會導致飛機之間、飛機與基站之間的通信不足,，存在安全隱患,。在導航方面,，如今的固定航線,、航線分配模式難以實現(xiàn)最短距離、最佳航線行駛,，這樣不僅浪費時間,、燃油，還造成嚴重污染,。在這種情況下ADS-B技術便應運而生了,。ADS-B技術除可以有效的解決上述問題外，還將是實施自由飛行的奠基石,。

ADS-B使用機載導航系統(tǒng),，通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)得到飛機精確的位置和速度信息，通過機載的電子設備自動廣播飛機的呼號,、位置,、高度、速度和其它一些參數(shù),，通常每500毫秒ADS-B設備廣播一次位置信息,。其它的飛機、地面站,、網(wǎng)關都可以通過數(shù)據(jù)鏈接收此數(shù)據(jù),，并用于各種用途。

我國民航總局也已經(jīng)將ADS-B技術的研究和實現(xiàn)提上了桌面,，這是因為ADS-B對我國來說是十分合適的一種空中交通監(jiān)視系統(tǒng),。首先我國國土,、空域遼闊，沿用傳統(tǒng)的雷達監(jiān)視需要大量投資,，而且也是不可能實現(xiàn)的,，需要一種新的有效的方法來完成空中交通監(jiān)視任務。其次我國西部高原,、沙漠,、地形復雜，還有南海的海洋環(huán)境,，均不具備空中交通管制設施的環(huán)境,，因此只有自動相關監(jiān)視能克服這些缺點。另外我國的航空事業(yè)正在發(fā)展,，空中交通管制事業(yè)剛剛起步,，地面通信、導航,、監(jiān)視等設備剛進入建設階段,，我們不必再花更多的資金，沿用老辦法去建設大量的地基系統(tǒng),，可一步進入自動相關監(jiān)視,，以節(jié)省大量的投資。再者根據(jù)我國民航當前空中流量,，以及未來十年發(fā)展,，采用自動相關監(jiān)視是適合中國空域密度的，安全是有保證的,。還有就是當前我國的空域利用率不高,，采用自動相關監(jiān)視后，空域的利用率可得到提高,，增強了飛行的安全性,；最后統(tǒng)一了全國陸空通信，減少飛行人員和航管人員通話,，減少了通話不清造成的錯誤,，統(tǒng)一飛行報告程序，統(tǒng)一飛行提供了條件,，對保證飛行安全,，提高效益是有利的。

1090 ES系統(tǒng)結構

目前ADS-B有三種系統(tǒng)工作架構,，即Mode S數(shù)據(jù)鏈ADS-B系統(tǒng),，VDL-4數(shù)據(jù)鏈ADS-B系統(tǒng)和UAT數(shù)據(jù)鏈ADS-B系統(tǒng)。這三種ADS-B系統(tǒng)有各自的優(yōu)缺點,，Mode S數(shù)據(jù)鏈ADS-B系統(tǒng)能提供高達1M Bits/s的數(shù)據(jù)傳輸帶寬,，且在原Mode S應答機基礎上,，只需做少量改動就能升級成ADS-B系統(tǒng)。是如今ICAO（國際民航組織）唯一推薦的標準,。

1090 ES（1090 MHz Extended Squitter）是基于S模式應答機的一種技術,。它的下行頻率是1090MHz，信息格式是簡單的脈沖位置編碼,。1090 ES用發(fā)射機和發(fā)射天線來傳送不同的消息,，包括24比特碼、高度,、呼號等,。由于消息格式簡單，承載信息能力較弱,，所以在一個編碼中只能傳輸一個特定類型的信息,。而這些消息的更新率也有所不同，位置消息和速度消息每0.4～0.6秒更新一次,，標識消息和類型消息每4.8～5.2秒更新一次,，意向改變消息每1.6～1.8秒更新一次。1090 ES消息接收單元收到來自空中接口的位置,、速度,、標識等信息，通過報告匯總生成單元形成標準的ADS-B報告（包括狀態(tài)報告,、模式報告和速度報告）,，并以脈沖位置編碼的數(shù)據(jù)格式發(fā)送至ADS-B數(shù)據(jù)用戶。

1090 ES ADS-B發(fā)射子系統(tǒng)

1090 ES發(fā)射子系統(tǒng)包括消息產(chǎn)生模塊和消息交換發(fā)射模塊,。發(fā)射消息內(nèi)容包括PVT（位置、速度,、時間）信息,，狀態(tài)信息（Status）和飛行意向（Intent）信息。這些消息來源于其余的機載系統(tǒng)和飛行員輸入的信息,。消息經(jīng)過編碼后經(jīng)Mode S擴展斷續(xù)震蕩廣播出去,。

消息產(chǎn)生模塊包括輸入接口、輸入緩沖,，消息收集和消息編碼子模塊,；消息交換模塊包括射頻模塊比如（調(diào)制器/發(fā)射器）和1090MHz發(fā)射天線。結構如圖1所示,。

在基于二次雷達模式S雷達的ADS-B系統(tǒng)中,，可以只做少許的軟件改動，就能直接使用Mode s調(diào)制器和1090MHz發(fā)射機,。但是天線則必須使用全向天線,。

4 1090 ES 接收子系統(tǒng)結構

1090MHz ADS-B接收子系統(tǒng)包括接收消息交換模塊和報告收集模塊,。該接收子系統(tǒng)接收ADS-B和TIS-B Mode S擴展斷續(xù)震蕩消息，并將處理過的消息傳送到其他記載設備上,。消息交換模塊包括1090MHz接收天線和射頻設備（接收機/解調(diào)器）等子模塊,。報告收集模塊包括：消息解碼，報告收集,，和輸出接口子模塊,。不同的ADS-B消息交換模塊和報告收集模塊配置，得到如下幾種不同的接收機種類：

1類ADS-B和TIS-B接收子系統(tǒng)：該系統(tǒng)接收ADS-B和TIS-B消息,，可以產(chǎn)生定制的ADS-B報告,。l類接收機是定制的可以產(chǎn)生面向應用的ADS-B報告。

2類ADS-B和TIS-B接收子系統(tǒng)：該系統(tǒng)接收ADS-B和TIS-B消息,，并可以產(chǎn)生全部ADS-B和TIS-B報告,。

ADS-B信號與二次雷達信號協(xié)調(diào)性問題

鑒于南海海洋環(huán)境，投入使用ADS-B設備將會增強民航空中交通管制保障力度,。目前,，南海1090MHz ADS-B發(fā)射接收系統(tǒng)建設完畢，已進入測試運行階段,。新的技術革新為空中交通管制工作帶來方便,。但是，ADS-B系統(tǒng)的投入,，也給原有的系統(tǒng)帶來一點小問題,。ADS-B信號與二次雷達信號協(xié)調(diào)性存在出入，將會對管制自動化系統(tǒng)帶來目標分裂,，給管制工作帶來不必要的負擔,。造成ADS-B信號與二次雷達信號不協(xié)調(diào)的原因有幾點：一、ADS-B系統(tǒng)本身存在著系統(tǒng)精度誤差,；二,、ADS-B機載設備未經(jīng)精細調(diào)校。

結束語

ADS-B技術是目前國際上提高空管安全監(jiān)視效率的最新技術方法,。利用ADS-B技術效率高,、成本低的特點。結合目前正在使用的一次,、二次雷達等技術建立一種基于ADS-B的多雷達協(xié)同監(jiān)視體系,，有助于實現(xiàn)我國民航空管安全監(jiān)視信息收集技術的智能化，是構建高效空管安全監(jiān)視體系,、保證人民生命財產(chǎn)安全的基礎,。 同時，該網(wǎng)絡還包括一些服務提供商提供的信息，比如氣象信息,、地圖信息等,，構成類似于因特網(wǎng)的空地一體網(wǎng)，實現(xiàn)多類數(shù)據(jù)的高度共享,。這是今后空中交通管制的發(fā)展趨勢,，也是實現(xiàn)下一代ATC系統(tǒng)，達到航路動態(tài)規(guī)劃,，自由飛行的必經(jīng)之路,，對我國民航系統(tǒng)發(fā)展有重要意義。

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