基于ADS-B技术的私人航空管理系统的应用与变革

刘晨霞 赵华 刘金星 王蕊

(1.河北师范大学职业技术学院电子系,河北石家庄 050024;2.河北科技大学,河北石家庄 050000)

基于ADS-B技术的私人航空管理系统的应用与变革

刘晨霞1赵华1刘金星2王蕊1

(1.河北师范大学职业技术学院电子系,河北石家庄 050024;2.河北科技大学,河北石家庄 050000)

本文介绍了基于ADS-B技术的私人航空管理系统,研讨了ADS-B技术在我国私人航空领域应用的可行性。首次提出将该技术和移动互联网相结合定制一套航空器的移动设备航道查询与飞行任务提交的应用系统。

ADS-B 私人航空 空中交通管理 移动互联网

ADS-B(广播式自动相关监视)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[1],以网状、多点对多点方式完成数据双向通信。ADS-B能为运行中的航空器提供各类情报服务,使机组更加清晰地了解周边的交通情况。

目前我国政府职能部门和个人拥有航空器和直升机数量正在以每年10%的速度快速增长(如图0-1所示),原有空管技术已无法满足我国私人航空活动安全发展的需要。基于ADS-B 技术的私人空管系统与雷达系统相比,ADS-B能够提供更加实时和准确的航空器位置等监视信息,建设投资只有前者的十分之一左右,另外可以增加无雷达区域的空域容量,大大降低空中交通管理的费用[2]。

将该空管系统与移动互联网相结合定制一套航空器的移动设备航道查询与飞行任务提交多体化应用系统,从而大大提高移动互联网利用率,方便个人随时随地获取飞行器各项信息。

1 ADS-B系统的工作原理

ADS-B系统工作原理示意图如图1-1所示。

ADS-B系统由多地面站和机载站构成,机载ADS-B设备广播式发出来自本机信息处理单元收集到的导航信息,接收其它航空器以及地面站的广播信息后经过处理送给机舱综合信息显示器。ADS-B的信息传输通道以ADS-B报文形式,通过空-空、空-地数据链广播式传播。机舱综合信息显示器根据收集的其他飞机和地面站的ADS-B信息给飞行员提供飞机周围的各种导航及附加信息。ADS-B的信息处理与显示主要包括位置信息和其它附加信息的提取、处理及有效算法,并且形成清晰、直观的背景地图和航迹、交通态势分布、参数窗口以及报文窗口等,最后以伪雷达画面实时地提供给用户[1]。目前应用较多的ADS-B技术主要有：978MHz通用访问收发机和1090MHz的S模式扩展电文数据链[3]。

ADS-B技术是新时期航行系统中非常重要的通信和监视技术,把冲突探测、冲突避免、冲突解决以及机舱综合信息显示有机的结合起来,为新航行系统扩展了非常丰富的功能,同时也带来了潜在的经济效益和社会效益。

图0-1 我国私人航空器拥有量统计表

图1 -1 系统工作原理

图3 -1 航空服务站核心子系统

2 ADS-B技术在私人航空器上的应用

在我国现代化发展进程中,由于私人航空器的普及,航空领域势必然发生巨大的改变。2011年7月,国务院颁布了《关于促进民航业发展的若干意见》,确立了“通用航空实现规模化发展,到2020年飞行总量达200万小时,年均增长19%”的总体目标,并提出了“加大空域管理改革力度”的要求[4]。

ADS-B系统有多种典型的应用,监视、冲突管理和飞行安排等,都有效地提高了交通管制的效率和安全性,和传统技术相比的卓越优势,使得ADS-B应用的研究成为热点,ADS-B技术应用于私人航空器上将是我国低空管制上迈出的新的一步。ADS-B系统根据冲突检测和交通态势图显示,实现飞行器相互监视和指挥能力,增加了航行的安全性。通过有效减小飞行器在空域内的最小间隔增大空域容量,提高了空域资源的利用率。ADS-B良好的通信功能和监视手段能更准时、连续的掌握私人飞行器动态,有效实施管制这些设备接收ADS-B的广播信号,结合卫星系统定位以及其他定位信息进行信号的相关处理,最后完成对私人飞行器的跟踪监视。

该技术的应用将保障私人飞行器低空飞行安全,并加强对私人飞行器的飞行管理,另外相关当局开始考察该技术的运行状况,并表示进一步开发、利用这项新技术,为我国低空飞行器提供了现实可行性。

3 ADS-B技术与移动互联网相结合

根据中国现有航空业情况与未来发展走势,以及丰富的互联网资源,我们可以利用ADS-B技术和移动互联网的结合定制一套航空器的移动设备航道查询与飞行任务提交多体化应用系统。根据功能的不同可以将通用航空服务站分为五个核心子系统,如图3-1所示。

3.1 核心功能

航空器设备端监视子系统操作人员可获取用户服务范围内航空器的飞行态势信息,对在本区域从事低空飞行活动的飞行器进行实时飞行态势的监视。

广域飞行计划管理子系统完成飞行计划的管理。包括飞行计划的生成、处理、检查、编辑、批复、存储、预调配以及发布。对监视服务子系统数据进行融合处理,为飞行态势监控和高度报警提供服务。

航空气象服务子系统实现气象信息的收集、整理和发布。可以接收来自天气实况观测站、天气雷达、各气象台站的气象信息,或在本地人工输入气象数据。

航行空域情报服务子系统支持对监视服务范围内的空域、机场、用户、地理、超高层建筑物、通信导航、飞行管制规章制度等航行情报的录入、编辑、存储、修改、查询、检索、显示和模拟。

航空驾驶管理服务子系统调剂目标区域内的飞行计划,对用户间发生的航空计划时间冲突进行公允评判,若用户违反相关航空制度,通过低空空域监视系统反馈的信息,管理系统将会生成惩罚措施。

3.2 系统开发与应用

空管局可选关键地段建设安装通用航空服务站总服务器,服务器与空中各ADS-B通信设备以及地面ADS-B之间通过使用共同的数据链路传递信息。

可在ADS-B综合显示器安装与地面站各个核心子系统的接口,子系统处理、发布的各项航空服务、管制信息将显示到ADSB端。网页开发人员可设计航空器的移动设备、航道查询与飞行任务提交网站主页,用户可通过接入移动互联网,通过CDM A无线传输模块查询该多体化应用系统在其传输频段发布的各项飞行信息。

4 结语

ADS-B技术与移动互联网相结合的多体化应用系统能够对我国低空空域的私人航空飞行器进行实时监视,及时掌握空中飞行态势,给管制系统带来了极大地便利。未来更多的是需要投入更加深入的研究,充分利用移动互联网将取得又一突破性进展。

[1]叶子《.ADS-B系统的工作原理-ADS-B技术在空管中的发展》.2011年12月.

[2]《广播式自动相关监视(ADS-B)在飞行运行中的应用》.民航局飞行标准司.二〇〇八年九月.

[3]李自俊《.ADS-B广播式自动相关监视原理及未来的发展和应用》.中国民航飞行学院学报,2008-09-15.

[4]《国务院关于促进民航业发展的若干意见》,2011年7月.

河北师大校级青年基金,基金号：L2010Q10。

刘晨霞(1992.12-),女,河北师范大学职业技术学院电子系,研究方向：应用电子技术、信号处理、移动通信。

赵华(1980.10-),男,河北师范大学职业技术学院电子系,通信工程教研室主任,研究方向：移动通信、光纤通信、混沌。

刘金星(1986.06-),男,河北科技大学研究生,研究方向：信号检测、移动通信、微波通信。

王蕊(1991.09-),女,河北师范大学职业技术学院电子系,研究方向：应用电子技术、移动通信。