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摘 要： ADS-B技术最初是为越洋飞行的飞机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。随着ADS-B技术的不断发展与完善，其性能与传统雷达监视相比，具有使用成本低、精度误差小、监视能力强等明显优势，已经被民航组织确定为未来监视技术发展的主要方向。
关键词：ADS-B；ADS-B OUT；ADS-B IN；数据通信；广播式自动相关监视；GNSS
随着数据通信技术的不断发展，为了实现对民航飞机在无雷达覆盖区域的监视，ADS-B 技术被提出并应用于民航系统中，ADS-B 技术利用GPS定位和数据链技术，对空、地目标飞机进行监视和指挥。ADS-B 技术作为保障飞行安全、提高运行效率、增大空中交通流量、减少建设投资的重要技术手段是我国向民航强国迈进的标志之一。
一、 ADS-B 概述
ADS-B英文全称Automatic Dependent
dcast，即广播式自动相关监视，ADS-B技术利用空地、空空数据通信完成交通监视和信息传递的一种航行新技术，它能够更精确、更可靠地跟踪空中和地面的飞机，来进行空中交通管制。ADS-B是航空器或者在飞行区运行的车辆定期发送其状态向量和其他信息的一种功能。ADS-B技术可以在无法部署航管雷达的大陆地区为航空器提供优于雷达间隔标准的虚拟雷达管制服务；可以在雷达覆盖地区，即使不增加雷达设备也能以较低代价增强雷达系统监视能力，提高航路乃至终端区的飞行容量。利用ADS-B技术可以在较大的区域内实现飞行动态监视，以改进飞行流量管理；利用ADS-B的上行数据广播，还能为运行终端航空器提供各类情报服务。ADS-B的字面含义解释如下：
1、自动 Automatic：无需人工操作或者外界询问信号，能够自动地周期性（至少每秒一次）地发送位置和速度信息。
2、相关 Dependent：信息的发送与机载设备（位置/速度的信号源和发送系统的可用性）的正常工作相关。
3、监视 Surveillance：监视飞机位置、高度、速度、航向、识别号和其它信息。
4、广播 Broadcast：不针对某特定用户，ADS-B信息向所有安装了ADS-B接收机的飞机或者地面站进行广播。
二、 ADS-B系统的原理和组成
1、ADS-B系统的原理。ADS-B系统的原理图如图1所示。ADS-B综合使用卫星、发射机、接收机，同时向机组和地面管制人员提供该空域中飞机的位置和速度等特定信息。相对于航空器的信息传递方向，ADS-B的功能分为两类：发送（OUT）和接收（IN）。
1）ADS-B OUT，是指航空器发送其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（FLTID）、位置、高度、速度、方向和爬升率等。OUT功能是机载ADS-B设备的基本功能，ADS-B发送的航空器水平位置信号来自GNSS系统，高度信号来自气压高度表。因为GNSS的定位决定ADS-B的定位，目前GNSS系统的定位精度已经达到了10米量级，所以ADS-B的定位分辨率也可达到10米量级。ADS-B Out信号从飞机发送方发送给地面接收站或者其他飞机，经过视距传播从发射端到达接收端，经ATC地面站接收和处理，通过伪雷达画面向空中交通管制员显示交通信息，同时被发射方邻近区域的其他飞机接收。
2）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。接收方在收到ADS-B信号后，接收方飞行员的驾驶舱交通信息显示器CDTI上显示信号发射飞机的水平位置（经度和纬度），高度，速度和航班号。信号发射飞机和信号接收飞机之间的距离通常超过100海里，允许CDTI同时显示邻近区域和远距离交通信息。此外，ADS-B地面站也可以向航空器发送信息，例如空中交通情报服务广播TIS-B和飞行信息服务广播FIS-B。
2、 ADS-B系统的组成。飞机和地面站需要安装一些特殊设备来发送和接收ADS-B信号。与ADS-B功能有关的主要机载设备包括数据链系统、GNSS接收机和IN功能所需要的CDTI等。ADS-B信息可以与地形数据、地面气象雷达数据、TCAS和其他数据整合到一起，显示在CDTI上，从而使ADS-B可以支持一些更高级的运行功能。
1）全球导航卫星系统（GNSS）。导航卫星发送精确的授时信息，让装备了GNSS接收机的飞机能够确定飞机位置和速度。ADS-B对GNSS的完好性提出了明确要求。所有接收机都要求具有接收机自主完好监视RAIM功能。在ADS-B新的技术规范中要求在电文报告中包含GNSS完好性参数。
2）ADS-B发送设备。装备了ADS-B发送设备的飞机，通过数字式数据链，向地面的ADS-B接收机和其它飞机广播精确的位置和速度，以及飞机识别信息等其它数据。
3）ADS-B信号接收方。如综合在地面ATC系统中，或者安装在其他飞机上向使用者提供实时的空中交通状态。
3、ADS-B数据链系统。ADS-B的OUT和IN功能都是基于数据链通信技术。共有三种数据链可供ADS-B用户选择使用：S模式的基于异频雷达收发机的1090ES数据链、通用访问收发机（UAT）和模式4甚高频数据链（VDL-4）。但是，1090ES、UAT和VDL-4三种数据链互不兼容。
1）S模式的基于异频雷达收发机的1090ES数据链。1090ES是基于SSR的S模式扩展电文（ES）的功能。传送的数据包括24比特飞机地址码、位置、高度、航班号等。1090ES的下行频率为1090MHz。现有的S模式地面设备不具备上行数据传送能力，1090ES接收机装备在TCAS系统上。目前一些商业化的S模式二次雷达应答机，已经能够满足ADS-B OUT对机载系统性能的需求。 2）通用访问收发机（UAT）。UAT是FAA提出的一种数据链格式。UAT模式的机载收发机为专用的通用访问收发机（UAT），机载和地面收发机均采用978MHz的收发频率。目前，成熟的UAT产品是接收和发送为一体的集成设备。
3）模式4甚高频数据链（VDL-4）。VDL Mode 4是瑞典民航局提出的数字数据链路，与ATN完全兼容，目前缺乏实际应用经验。
三、 ADS-B 的应用领域
1、ADS-B OUT 。ADS-B OUT通过广播航空器自身位置的方法，向ATC中心或其他航空器提供监视信息。目前ADS-B OUT监视主要用于以下三个方面：
1）无雷达区的ADS-B监视（ADS-B NRA）。ADS-B OUT信息作为唯一的机载监视数据源用于地面对空中交通的监视，以减小航空器的间隔标准，优化航路设置，提高空域容量。
2）雷达区ADS-B监视（ADS-B RAD）。地面监视同时使用雷达和ADS-B OUT作为监视信息源。目的是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。
3）机场场面监视（ADS-B APT）。指使用ADS-B OUT或者综合使用ADS-B和其他监视数据源（比如场监雷达、多点定位），为机场的地面交通监控和防止跑道侵入等提供监视信息。
2、ADS-B IN。ADS-B In功能使飞机从出发到抵达所有的飞行阶段都能受益。它提供机场场面上其他飞机和车辆的情景意识，以及其他空中交通的情景意识（如使用CDTI发现驾驶舱窗外的目标）。ADS-B In同样能够增强进近的情景意识，可以在初始目视捕获后使用CDTI继续进近。ADS-B IN的具体应用还在发展之中，目前预计有以下几个方面：
1）提高机组情景意识。ADS-B IN可以帮助机组全面了解空中或者机场场面的交通状况，为安全有效地管理飞行做出正确决策。
2）保持间隔。保持航空器空中间隔目前仍是ATC的责任，适用的最小间隔标准可能不会改变。但在具有ADS-B IN 功能时，机组可能需要履行指定间隔和自主间隔的职责。
3）获取飞行信息。ADS-B IN为机组获取飞行运行支持信息提供了新的渠道。
四、 总结
ADS-B作为未来民航发展的一项关键技术，用于空中交通管制、飞机间的监视、空地的情景意识等方面，让飞行变得更加安全可靠，方便高效，对未来民航的发展具有重大的意义，也是我国迈入民航强国的一个重要标志。
参考文献：
1BoeingPositiononAutomaicDpendentSurveillance-Broadcast （ADS-B） CAAC-Thales ADS-B Flight Operation Seminar June 2010 Beijing， China
2、 张天平，郝建华，许斌，丁丹.ADS-B技术及其在空管中的发展与应用[J].电子产品世界，2009（6）
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[J].中国民航飞行学院学报，2008，19（5）：11-14
关键词：ADS-B；ADS-B OUT；ADS-B IN；数据通信；广播式自动相关监视；GNSS
随着数据通信技术的不断发展，为了实现对民航飞机在无雷达覆盖区域的监视，ADS-B 技术被提出并应用于民航系统中，ADS-B 技术利用GPS定位和数据链技术，对空、地目标飞机进行监视和指挥。ADS-B 技术作为保障飞行安全、提高运行效率、增大空中交通流量、减少建设投资的重要技术手段是我国向民航强国迈进的标志之一。
一、 ADS-B 概述
ADS-B英文全称Automatic Dependent
dcast，即广播式自动相关监视，ADS-B技术利用空地、空空数据通信完成交通监视和信息传递的一种航行新技术，它能够更精确、更可靠地跟踪空中和地面的飞机，来进行空中交通管制。ADS-B是航空器或者在飞行区运行的车辆定期发送其状态向量和其他信息的一种功能。ADS-B技术可以在无法部署航管雷达的大陆地区为航空器提供优于雷达间隔标准的虚拟雷达管制服务；可以在雷达覆盖地区，即使不增加雷达设备也能以较低代价增强雷达系统监视能力，提高航路乃至终端区的飞行容量。利用ADS-B技术可以在较大的区域内实现飞行动态监视，以改进飞行流量管理；利用ADS-B的上行数据广播，还能为运行终端航空器提供各类情报服务。ADS-B的字面含义解释如下：
1、自动 Automatic：无需人工操作或者外界询问信号，能够自动地周期性（至少每秒一次）地发送位置和速度信息。
2、相关 Dependent：信息的发送与机载设备（位置/速度的信号源和发送系统的可用性）的正常工作相关。
3、监视 Surveillance：监视飞机位置、高度、速度、航向、识别号和其它信息。
4、广播 Broadcast：不针对某特定用户，ADS-B信息向所有安装了ADS-B接收机的飞机或者地面站进行广播。
二、 ADS-B系统的原理和组成
1、ADS-B系统的原理。ADS-B系统的原理图如图1所示。ADS-B综合使用卫星、发射机、接收机，同时向机组和地面管制人员提供该空域中飞机的位置和速度等特定信息。相对于航空器的信息传递方向，ADS-B的功能分为两类：发送（OUT）和接收（IN）。
1）ADS-B OUT，是指航空器发送其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（FLTID）、位置、高度、速度、方向和爬升率等。OUT功能是机载ADS-B设备的基本功能，ADS-B发送的航空器水平位置信号来自GNSS系统，高度信号来自气压高度表。因为GNSS的定位决定ADS-B的定位，目前GNSS系统的定位精度已经达到了10米量级，所以ADS-B的定位分辨率也可达到10米量级。ADS-B Out信号从飞机发送方发送给地面接收站或者其他飞机，经过视距传播从发射端到达接收端，经ATC地面站接收和处理，通过伪雷达画面向空中交通管制员显示交通信息，同时被发射方邻近区域的其他飞机接收。
2）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。接收方在收到ADS-B信号后，接收方飞行员的驾驶舱交通信息显示器CDTI上显示信号发射飞机的水平位置（经度和纬度），高度，速度和航班号。信号发射飞机和信号接收飞机之间的距离通常超过100海里，允许CDTI同时显示邻近区域和远距离交通信息。此外，ADS-B地面站也可以向航空器发送信息，例如空中交通情报服务广播TIS-B和飞行信息服务广播FIS-B。
2、 ADS-B系统的组成。飞机和地面站需要安装一些特殊设备来发送和接收ADS-B信号。与ADS-B功能有关的主要机载设备包括数据链系统、GNSS接收机和IN功能所需要的CDTI等。ADS-B信息可以与地形数据、地面气象雷达数据、TCAS和其他数据整合到一起，显示在CDTI上，从而使ADS-B可以支持一些更高级的运行功能。
1）全球导航卫星系统（GNSS）。导航卫星发送精确的授时信息，让装备了GNSS接收机的飞机能够确定飞机位置和速度。ADS-B对GNSS的完好性提出了明确要求。所有接收机都要求具有接收机自主完好监视RAIM功能。在ADS-B新的技术规范中要求在电文报告中包含GNSS完好性参数。
2）ADS-B发送设备。装备了ADS-B发送设备的飞机，通过数字式数据链，向地面的ADS-B接收机和其它飞机广播精确的位置和速度，以及飞机识别信息等其它数据。
3）ADS-B信号接收方。如综合在地面ATC系统中，或者安装在其他飞机上向使用者提供实时的空中交通状态。
3、ADS-B数据链系统。ADS-B的OUT和IN功能都是基于数据链通信技术。共有三种数据链可供ADS-B用户选择使用：S模式的基于异频雷达收发机的1090ES数据链、通用访问收发机（UAT）和模式4甚高频数据链（VDL-4）。但是，1090ES、UAT和VDL-4三种数据链互不兼容。
1）S模式的基于异频雷达收发机的1090ES数据链。1090ES是基于SSR的S模式扩展电文（ES）的功能。传送的数据包括24比特飞机地址码、位置、高度、航班号等。1090ES的下行频率为1090MHz。现有的S模式地面设备不具备上行数据传送能力，1090ES接收机装备在TCAS系统上。目前一些商业化的S模式二次雷达应答机，已经能够满足ADS-B OUT对机载系统性能的需求。 2）通用访问收发机（UAT）。UAT是FAA提出的一种数据链格式。UAT模式的机载收发机为专用的通用访问收发机（UAT），机载和地面收发机均采用978MHz的收发频率。目前，成熟的UAT产品是接收和发送为一体的集成设备。
3）模式4甚高频数据链（VDL-4）。VDL Mode 4是瑞典民航局提出的数字数据链路，与ATN完全兼容，目前缺乏实际应用经验。
三、 ADS-B 的应用领域
1、ADS-B OUT 。ADS-B OUT通过广播航空器自身位置的方法，向ATC中心或其他航空器提供监视信息。目前ADS-B OUT监视主要用于以下三个方面：
1）无雷达区的ADS-B监视（ADS-B NRA）。ADS-B OUT信息作为唯一的机载监视数据源用于地面对空中交通的监视，以减小航空器的间隔标准，优化航路设置，提高空域容量。
2）雷达区ADS-B监视（ADS-B RAD）。地面监视同时使用雷达和ADS-B OUT作为监视信息源。目的是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。
3）机场场面监视（ADS-B APT）。指使用ADS-B OUT或者综合使用ADS-B和其他监视数据源（比如场监雷达、多点定位），为机场的地面交通监控和防止跑道侵入等提供监视信息。
2、ADS-B IN。ADS-B In功能使飞机从出发到抵达所有的飞行阶段都能受益。它提供机场场面上其他飞机和车辆的情景意识，以及其他空中交通的情景意识（如使用CDTI发现驾驶舱窗外的目标）。ADS-B In同样能够增强进近的情景意识，可以在初始目视捕获后使用CDTI继续进近。ADS-B IN的具体应用还在发展之中，目前预计有以下几个方面：
1）提高机组情景意识。ADS-B IN可以帮助机组全面了解空中或者机场场面的交通状况，为安全有效地管理飞行做出正确决策。
2）保持间隔。保持航空器空中间隔目前仍是ATC的责任，适用的最小间隔标准可能不会改变。但在具有ADS-B IN 功能时，机组可能需要履行指定间隔和自主间隔的职责。
3）获取飞行信息。ADS-B IN为机组获取飞行运行支持信息提供了新的渠道。
四、 总结
ADS-B作为未来民航发展的一项关键技术，用于空中交通管制、飞机间的监视、空地的情景意识等方面，让飞行变得更加安全可靠，方便高效，对未来民航的发展具有重大的意义，也是我国迈入民航强国的一个重要标志。
参考文献：
1BoeingPositiononAutomaicDpendentSurveillance-Broadcast （ADS-B） CAAC-Thales ADS-B Flight Operation Seminar June 2010 Beijing， China
2、 张天平，郝建华，许斌，丁丹.ADS-B技术及其在空管中的发展与应用[J].电子产品世界，2009（6）
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[J].中国民航飞行学院学报，2008，19（5）：11-14