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烟台机场发布的航行通告:

ZSYT(烟台/蓬莱)

C2325/19

开始)1904250800

     截止)PERM

内容)

烟台进近管制区实施ADS-B管制. )

 

看到这个通告才发现,就来看看两者有什么区别!

1.两者的概念

二次雷达是叫做空管雷达信标系统(ATCRBS:Air Traffic Control Radar Beacon System)。它最初是在空战中为了使雷达分辨出敌我双方的飞机而发展的敌我识别系统,当把这个系统的基本原理和部件经过发展后用于民航的空中交通管制后,就成了二次雷达系统。


管制员从二次雷达上很容易知道飞机的编号、高度、方向等参数,使雷达由监视的工具变为空中管制的手段,二次雷达的出现是空中交通管制的最重大的技术进展,二次雷达要和一次雷达一起工作,它的主天线安装在一次雷达的上方,和一次雷达同步旋转。二次雷达发射的脉冲是成对的,它的频率是1030MHz,每一对脉冲之间的时间间隔是固定的,这个间隔决定了二次雷达的模式。目前民航使用的是两种模式,一种间隔为8毫秒,称为A模式;另一种间隔21毫秒,称为C模式。

二次雷达系统的另一重要组成部分是飞机上装的应答机,应答机是一个在接受到相应的信号后能发出不同形式编码信号的无线电收发机,应答机在接收到地面二次雷达发出的询问信号后,进行相应回答。

这些信号被地面的二次雷达天线接收,经过译码,就在一次雷达屏幕出现的显示这架飞机的亮点旁边显示出飞机的识别号码和高度,管制员就会很容易地了解飞机的位置和代号。为了使管制员在询问飞机的初期就能很快地把屏幕上的光点和所对应的飞机联系起来,机上应答机还具有识别功能,驾驶员在管制员要求时可以按下“识别”键,这时应答机发出一个特别位置识别脉冲(SPI),这个脉冲使地面站屏幕上的亮点变宽,以区别于屏幕上的其他亮点。

使用二次监视雷达的,可以通过下列程序识别航空器:

a.观察到雷达显示有航空器按指示调定的应答机编码;

b.观察到仅有一个雷达目标,显示有航空器按指示使用特殊位置识别功能的信息;

c. 对于设定某一指定编码的航空器,观察其遵守指令的情况;

d.通过雷达识别移交。

 ADS-B全称是Automatic Dependent Surveillance - Broadcast,中文是广播式自动相关监视,顾名思义,即无需人工操作或者询问,可以自动地从相关机载设备获取参数向其他飞机或地面站广播飞机的位置、高度、速度、航向、识别号等信息,以供管制员对飞机状态进行监控。它衍生于ADS(自动相关监视),最初是为越洋飞行的航空器在无法进行雷达监视的情况下,希望利用卫星实施监视所提出的解决方案。

1.ADS-B的基本原理

  机载ADS-B通信设备广播式发出来自机载信息处理单元收集到的导航信息,接收其他飞机和地面广播信息后经过处理送给机舱综合显示器。机舱综合信息显示器根据收集的其他飞机和地面的ADS-B信息、机载雷达信息、导航信息后给飞行员提供飞机周围的态势信息和其他附加信息(如:冲突告警信息,避碰策略,气象信息等)。

 

ADS-B系统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。ADS-B的主要信息是飞机的4维位置信息(经度、纬度、高度和时间)和其他可能附加信息(冲突告警信息,飞行员输入信息,航迹角,航线拐点等信息)以及飞机的识别信息和类别信息。此外,还可能包括一些别的附加信息,如航向、空速、风速、风向和飞机外界温度等等。

 

  根据相对于航空器的信息传递方向,机载ADS-B应用功能可以分为发送(OUT)和接收(IN)两类。

1)ADS-B OUT

ADS-B OUT是指航空器发送位置信息和其他信息。机载发射机以一定的周期发送航空器的各种信息,包括:航空器识别信息(ID)、位置、高度、速度、方向、和爬升率等。地面系统通过接收机载设备发送的ADS-B OUT信息,监视空中交通状况,起到类似于雷达的作用。ADS-B发送的航空器水平位置一般源于GNSS系统,高度源于气压高度表。

 

  目前GNSS系统的定位精度已经达到了10米量级,因此ADS-B的定位分辨率也可达到10米量级。而雷达设备因为有固有的角分辨率限制,监视精度相对较低,且无法分辨距离过近的航空器。

 

2)ADS-B IN

ADS-B IN是指航空器接收其他航空器发送的ADS-B OUT信息或地面服务设备发送的信息,为机组提供运行支持。

 

ADS-B IN可使机组在驾驶舱交通信息显示设备(CDTI)上“看到”其他航空器的运行状况,从而提高机组的空中交通情景意识。图2为机载交通信息显示设备。

 

ADS-B地面站也可以向航空器发送信息,具体分为两类:空中交通情报服务广播(Traffic Information Service-Broadcast,TIS-B)和飞行信息服务广播(FlightInformation Service–Broadcast, FIS–B)。

 

TIS-B:ADS-B地面站接收航空器发送的ADS-B位置报文,将这些数据传递给监视数据处理系统(Surveillance Data Processing System, SDPS),同时SDPS也接收雷达和其他监视设备的数据,SDPS将这些数据融合为同意的目标位置信息,并发送至TIS-B服务器。TIS-B服务器讲信息集成和过滤后,生成空中交通监视全景信息,再通过ADS-B地面站发送给航空器。这样机组就可以获得前面而清晰的空中交通信息。TIS-B的应用可以使ADS-B不同数据链类型的用户获得周边空域运行信息,从而做到间接互相可见。

 

FIS-B:ADS-B地面站想航空器传送气象、航行情报等信息。这些信息可以是文本数据,也可以是图像数据。文本格式的气象信息包括日常报(METAR)、特选报(SPECI)、机场天气预报(TAF)等。图像格式的信息包括雷达混合图像、临时禁飞区和其他航行信息。FIS-B使机组可以活的更多的运行相关信息,及时了解航路气象状况和空域限制条件,为更加灵活而安全的飞行提供保障。

 

2.两者的优势与劣势

  首先在成本上ADS-B建设投资只有二次雷达的十分之一左右,并且维护成本低,使用寿命长。沿海地区空管技术部门在雷雨季节到来之际,为避免雷达遭受雷击,都会申请关闭雷达,一旦雷达被雷击,维修成本是非常高的,ADS-B则不存在这些问题。

 

  其次ADS-B可提供比二次监视雷达更多的目标信息,可实现空-地监视、空-空监视和地-地监视,定位精度更高,更新率更快,地面站建设简便灵活且不受地形限制,各地面站可独立运行。在某些雷达信号无法覆盖的区域,ADS-B可以作为可靠的补充手段,加强地面对空中飞行器的监视能力。由于ADS-B定位精度高,因而对减小航空器的间隔标准,优化航路设置,提高空域容量等都具有积极作用。而在雷达覆盖的区域,地面监视可以同时使用二次雷达和ADS-B作为监视信息源。可以缩小雷达覆盖边缘区域内航空器的最小间隔标准,并且减少所需要的雷达数量。

 

  同时ADS-B技术也具有其局限性,由于其依赖全球导航卫星系统对目标进行定位,所以ADS-B本身不具备对目标位置的验证功能。如果航空器给出的位置信息有误,地面站设备(系统)无法辨别。在全球导航卫星系统失效情况下,ADS-B不能正常工作。并且如果飞行器上没有装备ADS-B机载设备,地面监视终端是无法显示航空器的信息的,因此如果要大力推广ADS-B系统,必须制定标准,让出厂飞行器加装ADS-B机载设备。

 

2007年第一部S模式THALES雷达引入我国,S模式雷达在空管使用的数量逐年增加。2010年S模式雷达首次在西部航路投入使用。随着S模式雷达在我国全面推广使用,越来越多的S模式系统投入使用,各S模式雷达处于相对独立的初级使用阶段,在雷达管制航路上已经实现雷达信号覆盖无盲区,尤其在一些热点航路和终端区上有多个相邻雷达信号实现多重覆盖,比如珠三角地区有珠海雷达、澳门雷达、深圳雷达和广州雷达等多部雷达信号覆盖该区域航路。但是不是每个地区都有条件实现多雷达覆盖,一是建设成本较高,一部二次雷达的投资建设可能几百上千万,而且后期维护成本也不低;二是一些地区的地形地貌可能会影响雷达信号的覆盖,因此不适合雷达的架设。

由于雷达站建设受地形等因素影响较大,所以,在我国新疆和西南等不具备建设条件的地区,为了提高保障能力,采用ADS-B技术替代雷达管制。“与雷达管制相比,使用ADS-B技术指挥时的飞机间隔基本相同。这对于不适合建设雷达站的航路比如海上航路,非常适用。不过业内专家同时表示,ADS-B需要机载设备的配合,一些老旧机型可能无法支持。

 

  鉴于ADS-B的种种优势世界范围内都在积极推进ADS-B系统的建设,目前来说已知最早的ADS-B强制要求是在2010年11月的加拿大哈德森湾,在那里尾随间隔将从80海里缩小到5海里。另外澳大利亚在2013年12月开始强制实施ADS-B运行。由于澳大利亚西部大部分空域没有被雷达系统覆盖,所以他们选择了ADS-B监视,以避免昂贵的雷达系统建设费用和维护费用。

 

  中国ADS-B实施遵循“西部先试先行、由西向东稳步推进”原则,运输航空采用1090 ES数据链,而通用航空采用1090ES和UAT两种数据链并行。

1998年开始探索新航行系统发展,利用中国西部地区开辟欧亚新航路的战略机遇,启动基于ADS的L888航路建设,并装备ADS-C监视工作站和在北京建立网管数据中心,该系统于2000年完成评估和测试并投入运行。

2004年北京、上海、广州三大区域管制中心相继建成,其配套的空管自动化系统都具备了ADS航迹处理能力。

2008年完成成都九寨ADS-B应用监视系统工程,在成都机场和九寨机场各安装一套ADS-B地面站,同时配合使用ADS-B监视系统和ADS-B数据分析评估软件。同年在西沙雷达站建设地面站作试验,并于2009年升级海口管制中心Telephonics自动化系统和引入该ADS-B信号进行融合显示。

2010年完成成都-拉萨航线监视工程,建设5个地面站,实现成都-拉萨主要高度层的ADS-B单重连续覆盖。

2011年空管部门制定1090地面站(接收)设备技术要求和测试要求,努力推行1090ES地面站设备入网许可测试。此外,中国民航飞行学院是国内第一家完整使用ADS-B用于飞行监控的单位,选择UAT数据链,包括建设5个地面站,加装234架飞机机载设备,并设计建立ADS-B类雷达管制运行的标准程序。

 

  如果说二次雷达是管制员的“眼睛”,那么ADS-B完全可以充当飞行员的“眼睛”。飞行员可以通过CDTI实时观察空中其他飞行器的动态,大大提高飞机运行中的交通情况觉察能力,从而实现主动避让。另外丰富的扩展信息能让飞行员实时掌握更多有利于飞行的资讯。


  地面监视同时使用二次雷达和ADS-B作为监视信号源,可以缩小雷达覆盖边缘区域内航空器的最小间隔标准,并减少所需雷达数量。在雷达无覆盖的区域,ADS-B可以取代雷达,作为地面监视的唯一信号源,加强对空中航空器的监视与管控。澳大利亚的空管范围占目前全球空域的1/11,而其雷达数量却仅仅相当于我国上海飞行情报区的雷达数量,正是由于澳大利亚对ADS-B技术的超前规划和大胆应用。相比之下,我国在ADS-B的实用技术研究、机载设备配备、地面系统建设、飞行和管制人员的操作技能培训等方面,还缺乏现实可行的规划安排。

 

ADS-B技术是未来航空监视技术发展的趋势已是不争的事实,如何完成从二次雷达到ADS-B的过渡,以及在什么情况下使用ADS-B管制和如何制定ADS-B管制下的标准是中国航空事业将要面临的重要课题。

 

  ADS-B这种新技术的出现,由于其先进的技术优势(比如定位精度高,对缩小航空器最小间隔有着积极的作用,因而可以增加单位空域内的流量,从而提高航班正点率),未来必然替代二次雷达成为民航管制监视的重要手段。但并不是说二次雷达甚至一次雷达就没有其存在的意义了,因为ADS-B机载设备并不能保证百分百不出故障,一旦出现故障,还是需要依靠雷达来进行监视。

(来源:fighter Dispatcher0Path   ID:SDA-dispatcher)

To Be Continued.......


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