摘要：随着卫星导航技术的发展和航空器机载设备能力的提升，国际民航组织（ICAO）提出应用ADS-B作为未来主要监视手段。近年来，中国民用航空局在全国范围内推进ADS-B建设。2017年，各地空管部门已完成ADS-B地面站设备部署，2019年进入ADS-B实施运行阶段。本文立足ADS-B在西北地区的应用现状，旨在分析该技术在推行应用中的问题，提出合理化建议。 

　　一、ADS-B基本原理 

　　ADS-B （Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，广播式自动相关监视）技术是以导航系统和机载设备为数据源，依托地-空和空-空数据链，通过机载设备自动广播航空器的呼号、位置等飞行状态信息实现空中交通监视。ADS-B包括 ADS-B IN 与 ADS-B OUT 两大类功能，其中 OUT 功能负责自动广播航空器自飞行状态信息， IN功能负责接收来自其他航空器或 ADS-B 地面站的信息，技术原理示意如下：  

　　图1-1  ADS-B技术示意图 

　　该技术的应用将改变雷达传统监视模式，与现用二次雷达对比技术特征如下： 

　　表1-1 ADS-B与二次雷达监视技术特征比较 

　　相比传统二次雷达，ADS-B优点突出，主要体现在： 

　　1、设备可靠性强，运行稳定。几乎无顶空盲区，且能耗低（仅数十瓦）； 

　　2、设备国产化程度高，符合民航空管设备国产化发展方向； 

　　3、地面站建设对净空、电磁环境等场地环境要求与VHF一致，可与现有VHF台站共址建设，充分利用现有布局资源； 

　　4、设备采购价格不及雷达价格1/10，台站可无人值守，培训、备件、设备维护等综合成本低。 

　　缺点主要体现在： 

　　1、部分设备数据源为GPS系统，存在一定安全风险。北斗卫星导航系统建成投运后，设备需升级为双模或多模保障方可有效消除风险； 

　　2、卫星信号抗干扰能力较弱，可能出现民间GPS屏蔽设备、黑广播等信号干扰问题； 

　　3、对数据传输链路带宽要求较高。 

　　二、ADS-B国内外应用现状 

　　（一）国际方面 

　　目前，ADS-B 技术由于其自身技术优势和世界航空运输发展需要，各国家和地区均已结合自身实际情况，积极开展试验验证、分段实施相关应用工作。其中：  

　　1.美国  

　　由于境内航线密集、飞行量大，美国运输航空和通用航空先期在阿拉斯加无雷达覆盖地区开展试验并取得良好效果，现已实现境内全航路和终端区ADS-B覆盖，在航路及海域采用基于 ADS-B 的管制服务模式。  

　　2.澳大利亚  

　　澳大利亚东部地区雷达覆盖良好，西部荒漠地区无法实现雷达覆盖。为弥补监视手段的不足，澳大利亚积极推进 ADS-B 技术的实施，现已实现澳大利亚全境ADS-B 监视，ADS-B在航路上完全取代了雷达监视。  

　　3.欧洲  

　　欧洲拥有较好的雷达覆盖，由于不同供应商的地面设备存在差异，欧洲地区成立“CRISTAL”机构整体推进该技术的试验和验证工作，在无雷达覆盖区域有限部署 ADS-B设备，发展雷达、ADS-B、广域多点定位系统以及多监视技术结合的综合服务模式，现已完成 ADS-B 建设。 

　　（二）国内方面 

　　按照ICAO的战略性预测，中国民航高度重视ADS-B技术的研究和应用，自2012年发布ADS-B实施规划起，已逐步建立相关的适航运行规范和规章标准体系，国内工业界基本具备ADS-B设备产业化的能力，并完成了95%以上运输机机载设备加改装工作，规划总体策略为在满足民航监视需求的条件下，经过运行试验与验证，有计划的部署应用。经过在西部高原地区B213航路、B330航路、南中国海、新疆地区高空和丽江机场等试点地区的分布试验和人员资质培训储备，现已具备全面实施ADS-B空管运行的能力。 

　　根据民航局要求，结合不同地区雷达覆盖情况和空域繁忙程度，ADS-B空管运行采用ADS-B监视、ADS-B管制、雷达和ADS-B管制融合运行等多种方式开展，2020年底前在全国高空、中低空和进近管制区实现无雷达覆盖区域的ADS-B管制，以及具备雷达管制条件的融合运行，逐步探索ADS-B IN技术的应用。 

　　三、ADS-B在西北地区应用的情况 

　　按照实施规划要求，ADS-B运行遵循“西部先试先行、由西向东稳步推进”的原则。 

　　（一）西北地区ADS-B建设情况及运行情况 

　　西北地区自2011年起陆续开展了38个ADS-B地面站的建设，重点推进H15、Z1航线和西宁本场、进近ADS-B地面站建设，解决了航线无雷达覆盖区的航路目标识别和西宁进近缺少有效监视问题。其中，甘青宁地区建设分局数据中心引接地方地面站数据，西安咸阳机场建设二级数据中心，引接陕西地区地面站及甘青宁数据中心的数据，数据引接情况如图3-1所示。 

　　目前，绝大多数运输机场终端区和塔台均已配置ADS-B设备，高空空域（7800米以上）和中低空空域（6600米）ADS-B覆盖整体良好，高空空域和西安区域主要航路航线均实现双重或多重覆盖，兰州区域个别航路航线存在部分单重覆盖区域，极个别航路及区域存在小范围盲区。 

　　图3-1 西北地区ADS-B数据引接结构示意图 

　　（二）ADS-B在管制运行现场的使用情况 

　　西北地区ADS-B设备于2018年9月接入空管自动化系统试运行，目前运行情况总体良好。在自动化系统中，ADS-B与雷达信号能够实现融合显示，并提供准确的呼号、24位地址码等信息。在山区、低高度地区，尤其是兰州管制区部分无雷达覆盖的航路区域，以及单雷达覆盖区域出现雷达故障或停机时，ADS-B能充分发挥补充作用，为管制部门提供监视信息。 

　　此外，结合ADS-B显示终端国产化程度高，价格相对较低的特点，西北地区各省中小机场逐步安装了ADS-B显示终端，解决中小型机场无法对空中目标进行监视和识别的问题，中小机场“看不见”的困境得到明显改善。 

　　四、ADS-B在西北地区应用中存在的问题 

　　尽管西北地区现有ADS-B设备已接入空管自动化系统运行，但仍存在诸多实施过程中的问题，主要如下： 

　　（一）新技术推广应用过程中的过渡问题 

　　目前国内雷达管制条件十分成熟，主要航路和重要航路点、机场附近基本实现多重雷达（PSR/SSR）覆盖，且S模式雷达覆盖程度高。以西安区管为例：西安区管共引接了22部雷达，其中半数为S模式雷达；随着汉中和榆林地区雷达即将建成，陕西地区可实现全区域S模式雷达覆盖。由于ADS-B监视无法提供相比S模式雷达更多的功能和信息，管制部门技术使用上缺乏对ADS-B技术转换应用的主观愿望。 

　　按照民航局2011年下发的《广播式自动相关监视（ADS-B）管制运行规程》，管制单位应针对ADS-B制定专用的运行程序，应急流程以及间隔、告警等服务；管制员需通过培训和考核取得 ADS-B 运行相关资质。在具体推行ADS-B应用中，运行单位仍感受到准备工作不足，主要体现在规范规章制定不够完善、人员培训计划和执照储备不足，执照资质获取和实际的应用能力存在不匹配的现象。管制、运行保障等人员需要牺牲大量的休息时间甚至是执勤时间进行执照资质培训，对现场安全保障运行影响较大，客观上也阻碍了ADS-B在实际管制运行中的应用。 

　　（二）设备管理部门不同，设备运行维护缺乏系统性 

　　西北地区目前有运输机场24个，其中18个机场由西部机场集团下辖管理，6个机场由甘肃机场集团下辖管理。西北空管局负责西安、兰州、银川和西宁干线机场终端区和塔台的空管运行保障。在ADS-B台站建设和运行过程中，由于大量台站归属于中小机场或其他非空管部门，西北地区ADS-B应用时发现台站管理缺乏整体性和系统性，空管部门对台站的运行情况掌握不全面，尤其是供电管理、链路传输等设备关键性运行指标，技术保障存在一定安全隐患。 

　　在链路保障方面，由于引接ADS-B数据需要租用大量链路，过渡时期各台站难以保障主备两路稳定有效的传输链路。西安咸阳机场二级数据中心在各ADS-B台站目标融合以及与雷达的比对过程中，出现传输延时造成目标位置或其他信息不准确，最终引发融合数据错乱的问题。 

　　（三）ADS-B数据单项应用不够全面 

　　ADS-B数据主要使用EUROCONTROL CAT021数据格式包，包括新版V2.1和旧版V0.26两个版本。相较于V0.26版本，V2.1版本进行了WG51-SG4坐标系转换，并优化了编码规则，增加了注释等信息。空管部门应用V2.1版本可获取飞行姿态、意图和告警等信息，包括飞机FMS上可以设置的飞机最终拨表高度，速度，未来的运行趋势以及油量告警、故障告警等。地面管制单位可以根据飞机拨表高度和设定的许可高度比对，提前发现对可能产生的冲突告警。此外，地面管制单位通过了解飞行意图可对未来一段时间内的整体运行态势进行预测，为提前调配冲突获取时机。 

　　受制于机载应答机的配置和空管自动化系统功能，经统计，目前仅有15%左右机载应答机具备下发飞行意图数据功能，空管自动化系统也仅能处理V0.26版本数据，ADS-B功能应用不足限制了该技术对空管服务能力的提升。 

　　（四）应用初期技术保障能力不足引发的其他安全问题 

　　国内目前ADS-B接入方式主要以二级数据中心通过网络层输出，该方式不同于传统雷达依托串行数据单向接收，当运行平台、测试平台、培训平台各系统在ADS-B二级数据中心同一交换机引接数据时，存在数据串联引发网络风暴的风险，严重影响安全运行。以山西空管分局案例为例：山西空管分局ADS-B数据处理中心输出的ADS-B数据通过网络交换机直接接入测试系统平台和运行系统平台，导致两套原本独立的网络系统在ADS-B网络交换机出现了数据互通，造成网络冲突，影响了空管自动化系统的安全运行。 

　　五、未来ADS-B应用建议 

　　结合ADS-B实施规划，西北地区实际运行现状等，本文对ADS-B未来的应用提出如下建议：  

　　（一）管理方面 

　　1、提高过渡时期的管理能力 

　　在ADS-B监视技术的应用过程中，雷达管制向ADS-B管制的转换将存在长期的过渡期，可能与今后GPS系统向北斗卫星导航系统的过渡期存在一定重叠。在民航局大力促进新技术应用的要求下，未来还将有更多新技术、新系统、新功能存在应用前期准备阶段和投运初期的过渡阶段。建议进一步优化过渡时期的管理能力，建立过渡阶段沟通交流机制或平台，加强各地区、各部门间的调研互动，破除体制机制壁垒，及时交流应用中的问题和改进办法，积极总结新技术应用过渡期容易出现的普遍性问题，从管理上降低过渡阶段的安全风险。 

　　2、及时完善规章制度的建设，加强培训管理工作 

　　建议加强新技术投运前期的人员培训、考核等资质相关的管理能力，重点考虑中小机场相关人员的培训工作； 综合考虑新技术应用不同阶段，规章制度的完整性、标准合理性和操作性，在建设和应用初期，针对规章制度中存在模糊或弹性较大的部分，进一步细化执行层面的实施标准或及时进行实施指导，发挥规章制度对新技术应用的约束作用和指导意义。 

　　3、加强宣贯，增强新技术应用的主动意识 

　　新技术、新系统、新功能的推行应用的运行条件准备中，飞行员、管制员、设备保障人员等具体使用人员需完成大量的培训学习任务。建议加强宣贯，让人员充分认识应用新技术的必要性和意义，缓解各级人员的畏难情绪，为建设智慧机场和智慧空管的做好人员思想认识的准备工作。  

　　（二）技术方面 

　　1、提升协同保障能力 

　　针对ADS-B部分设备空管单位无法直接管辖的情况，空管部门应及时与中小机场或其他非空管单位签署代维协议，并结合机场的需要，共同推进ADS-B在中小机场显示终端的安装，实现空管-机场互利双赢。此外各空管单位也应根据现场需求，及时调整数据引接、链路租用等相关规划，保障信号传输的稳定性和可靠性，重点考虑各系统间网络隔离的问题，建立防火墙或单项传输协议，优化信号接入过程中产生的其他衍生问题，避免山西空管分局类似案例发生。 

　　2、提升对ADS-B技术的多元化解析和使用 

　　根据民航局空管局2019年4月下发的《民航空管自动化系统应用 ADS-B及S模式雷达数据的技术和功能要求》，当前ADS-B 各数据项仍有多项信息在运行中未能实现解析使用。建议加快机载应答机、空管自动化系统等相关软硬件升级，按计划推进ADS-B IN空-空监视技术的应用，为飞行员在空中建立情景意识，尽早实现基于ADS-B的多元化、全功能管制服务。 

　　3、做好北斗卫星系统导航下的ADS-B管制准备工作 

　　2019年11月26日民航局发布《中国民航北斗卫星导航系统应用实施路线图》，标志着我国北斗卫星导航系统已进入民航应用前的规划准备阶段。GNSS系统作为ADS-B系统的信号源，GPS系统向北斗卫星导航系统的过渡将成为ADS-B管制的重点任务，建议加强国产设备生产厂商的同步跟进能力，优化基于GPS和北斗系统的ADS-B设备接收及信号比选能力，进一步研发星基ADS-B技术，促进北斗系统在民航空管的广泛应用。（作者：王晰 中国民用航空西北空管局） 

　　参考文献： 

　　［1］中国民用航空局飞行标准司.广播式自动化相关监视（ADS-B）在飞行运行中的应用[S]2008-09-08. 

　　［2］中国民用航空局.中国民用航空ADS-B实施规划（2015年第一次修订版）[Z]2015-12. 

　　［3］中国民用航空局空中交通管理局.广播式自动相关监视（ADS-B）实施路线图[Z]  

　　［4］李健：创新引领 用于担当 整体联动 扎实推进ADS-B应用发展——在中国民航ADS-B运行实施研讨会上的讲话[EB/OL].http://www.caacnews.com.cn/1/1/201707/t20170729_1222161.html.2017-07-27.