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摘要：随着民航事业的日益发展，针对民航的无线通信系统整体，包括容量、覆盖范围和数据的可靠安全性，ICAO提出了更高层次的要求。1090MHz ES ADS-B是基于Mode S数据链的一种ADS-B技术。该系统只需对现广泛应用的机载Mode S应答机做少许改动，就能实现ADS-B消息编码。本文对现阶段1090MHz ES ADS-B发射与接受系统结构作了探讨研究，为下步研究深层次ADS-B技术提供理论基础。
关键词：ADS-B技术 1090MHz ES ADS-B Mode S数据链
中图分类号：P413
近年来，我国民航事业取得了突破性的高速发展，许多机场日均起降率超过200架次。航空事业的发展，促使民航技术，尤其是导航监视技术的发展。ADS-B作为一项关键技术出现，用于空中交通管制，可以在无法部署航管雷达的大陆地区和广阔的洋区为航空器提供优于雷达间隔标准的虚拟雷达管制服务；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；单一ADS-B接收地面站组网，可作为雷达监视网的旁路系统，并可提供不低于雷达间隔标准的空管服务；利用ADS-B技术还在较大的区域内实现飞行动态监视，以改进飞行流量管理。
ADS-B技术简介及国内发展现状
ADS-B，即广播式自动相关监视，是一种利用空地、空空数据通信完成交通监视和信息传递的航行新技术，国际民航组织（ICAO）将其确定为未来监视技术发展的主要方向，并正积极推进该项技术的应用。
在传统的航空管理领域有许多问题需要解决，首要的问题是广泛使用的雷达系统无法工作于非陆地区域、雷达盲区以及机场跑道、滑行道上，使得像沙漠、海洋的监视管理工作很难进行；同样在大型机场的场面跑道、滑行道的雷达监视管理工作也很难进行。其次是航空通信方面，传统ATC系统中90%使用的都是语音通信，这种通信模式会导致飞机之间、飞机与基站之间的通信不足，存在安全隐患。在导航方面，如今的固定航线、航线分配模式难以实现最短距离、最佳航线行驶，这样不仅浪费时间、燃油，还造成严重污染。在这种情况下ADS-B技术便应运而生了。ADS-B技术除可以有效的解决上述问题外，还将是实施自由飞行的奠基石。
ADS-B使用机载导航系统，通过卫星定位系统得到飞机精确的位置和速度信息，通过机载的电子设备自动广播飞机的呼号、位置、高度、速度和其它一些参数，通常每500毫秒ADS-B设备广播一次位置信息。其它的飞机、地面站、网关都可以通过数据链接收此数据，并用于各种用途。
我国民航总局也已经将ADS-B技术的研究和实现提上了桌面，这是因为ADS-B对我国来说是十分合适的一种空中交通监视系统。首先我国国土、空域辽阔，沿用传统的雷达监视需要大量投资，而且也是不可能实现的，需要一种新的有效的方法来完成空中交通监视任务。其次我国西部高原、沙漠、地形复杂，还有南中国海的海洋环境，均不具备空中交通管制设施的环境，因此只有自动相关监视能克服这些缺点。另外我国的航空事业正在发展，空中交通管制事业刚刚起步，地面通信、导航、监视等设备刚进入建设阶段，我们不必再花更多的资金，沿用老办法去建设大量的地基系统，可一步进入自动相关监视，以节省大量的投资。再者根据我国民航当前空中流量，以及未来十年发展，采用自动相关监视是适合中国空域密度的，安全是有保证的。还有就是当前我国的空域利用率不高，采用自动相关监视后，空域的利用率可得到提高，增强了飞行的安全性；最后统一了全国陆空通信，减少飞行人员和航管人员通话，减少了通话不清造成的错误，统一飞行报告程序，统一飞行提供了条件，对保证飞行安全，提高效益是有利的。
1090 ES系统结构
目前ADS-B有三种系统工作架构，即Mode S数据链ADS-B系统，VDL-4数据链ADS-B系统和UAT数据链ADS-B系统。这三种ADS-B系统有各自的优缺点，Mode S数据链ADS-B系统能提供高达1M Bits/s的数据传输带宽，且在原Mode S应答机基础上，只需做少量改动就能升级成ADS-B系统。是如今ICAO（国际民航组织）唯一推荐的标准。
1090 ES（1090 MHz Extended Squitter）是基于S模式应答机的一种技术。它的下行频率是1090MHz，信息格式是简单的脉冲位置编码。1090 ES用发射机和发射天线来传送不同的消息，包括24比特码、高度、呼号等。由于消息格式简单，承载信息能力较弱，所以在一个编码中只能传输一个特定类型的信息。而这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，标识消息和类型消息每4.8～5.2秒更新一次，意向改变消息每1.6～1.8秒更新一次。1090 ES消息接收单元收到来自空中接口的位置、速度、标识等信息，通过报告汇总生成单元形成标准的ADS-B报告（包括状态报告、模式报告和速度报告），并以脉冲位置编码的数据格式发送至ADS-B数据用户。
1090 ES ADS-B发射子系统
1090 ES发射子系统包括消息产生模块和消息交换发射模块。发射消息内容包括PVT（位置、速度、时间）信息，状态信息（Status）和飞行意向（Intent）信息。这些消息来源于其余的机载系统和飞行员输入的信息。消息经过编码后经Mode S扩展断续震荡广播出去。
消息产生模块包括输入接口、输入缓冲，消息收集和消息编码子模块；消息交换模块包括射频模块比如（调制器/发射器）和1090MHz发射天线。结构如图1所示。
在基于二次雷达模式S雷達的ADS-B系统中，可以只做少许的软件改动，就能直接使用Mode s调制器和1090MHz发射机。但是天线则必须使用全向天线。
4 1090 ES 接收子系统结构 1090MHz ADS-B接收子系统包括接收消息交换模块和报告收集模块。该接收子系统接收ADS-B和TIS-B Mode S扩展断续震荡消息，并将处理过的消息传送到其他记载设备上。消息交换模块包括1090MHz接收天线和射频设备（接收机/解调器）等子模块。报告收集模块包括：消息解码，报告收集，和输出接口子模块。不同的ADS-B消息交换模块和报告收集模块配置，得到如下几种不同的接收机种类：
1类ADS-B和TIS-B接收子系统：该系统接收ADS-B和TIS-B消息，可以产生定制的ADS-B报告。l类接收机是定制的可以产生面向应用的ADS-B报告。
2类ADS-B和TIS-B接收子系统：该系统接收ADS-B和TIS-B消息，并可以产生全部ADS-B和TIS-B报告。
ADS-B信号与二次雷达信号协调性问题
鉴于南中国海海洋环境，投入使用ADS-B设备将会增强民航空中交通管制保障力度。目前，南中国海1090MHz ADS-B发射接收系统建设完毕，已进入测试运行阶段。新的技术革新为空中交通管制工作带来方便。但是，ADS-B系统的投入，也给原有的系统带来一点小问题。ADS-B信号与二次雷达信号协调性存在出入，将会对管制自动化系统带来目标分裂，给管制工作带来不必要的负担。造成ADS-B信号与二次雷达信号不协调的原因有几点：一、ADS-B系统本身存在着系统精度误差；二、ADS-B机载设备未经精细调校。
結束语
ADS-B技术是目前国际上提高空管安全监视效率的最新技术方法。利用ADS-B技术效率高、成本低的特点。结合目前正在使用的一次、二次雷达等技术建立一种基于ADS-B的多雷达协同监视体系，有助于实现我国民航空管安全监视信息收集技术的智能化，是构建高效空管安全监视体系、保证人民生命财产安全的基础。 同时，该网络还包括一些服务提供商提供的信息，比如气象信息、地图信息等，构成类似于因特网的空地一体网，实现多类数据的高度共享。这是今后空中交通管制的发展趋势，也是实现下一代ATC系统，达到航路动态规划，自由飞行的必经之路，对我国民航系统发展有重要意义。
参考文献
[1]张青竹，张军，民航空管应用ADS-B关键问题分析[J]，电子技术应用，2007.33（9）：72-74
[2] 杜万营，陈惠萍，ADS-B监视技术在空中交通服务中的应用研究，中国民航大学学报，2008，26（6）
[3]朱芸，模式S应答接收机数字处理系统设计，电子科技大学硕士论文，2006-4
关键词：ADS-B技术 1090MHz ES ADS-B Mode S数据链
中图分类号：P413
近年来，我国民航事业取得了突破性的高速发展，许多机场日均起降率超过200架次。航空事业的发展，促使民航技术，尤其是导航监视技术的发展。ADS-B作为一项关键技术出现，用于空中交通管制，可以在无法部署航管雷达的大陆地区和广阔的洋区为航空器提供优于雷达间隔标准的虚拟雷达管制服务；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；单一ADS-B接收地面站组网，可作为雷达监视网的旁路系统，并可提供不低于雷达间隔标准的空管服务；利用ADS-B技术还在较大的区域内实现飞行动态监视，以改进飞行流量管理。
ADS-B技术简介及国内发展现状
ADS-B，即广播式自动相关监视，是一种利用空地、空空数据通信完成交通监视和信息传递的航行新技术，国际民航组织（ICAO）将其确定为未来监视技术发展的主要方向，并正积极推进该项技术的应用。
在传统的航空管理领域有许多问题需要解决，首要的问题是广泛使用的雷达系统无法工作于非陆地区域、雷达盲区以及机场跑道、滑行道上，使得像沙漠、海洋的监视管理工作很难进行；同样在大型机场的场面跑道、滑行道的雷达监视管理工作也很难进行。其次是航空通信方面，传统ATC系统中90%使用的都是语音通信，这种通信模式会导致飞机之间、飞机与基站之间的通信不足，存在安全隐患。在导航方面，如今的固定航线、航线分配模式难以实现最短距离、最佳航线行驶，这样不仅浪费时间、燃油，还造成严重污染。在这种情况下ADS-B技术便应运而生了。ADS-B技术除可以有效的解决上述问题外，还将是实施自由飞行的奠基石。
ADS-B使用机载导航系统，通过卫星定位系统得到飞机精确的位置和速度信息，通过机载的电子设备自动广播飞机的呼号、位置、高度、速度和其它一些参数，通常每500毫秒ADS-B设备广播一次位置信息。其它的飞机、地面站、网关都可以通过数据链接收此数据，并用于各种用途。
我国民航总局也已经将ADS-B技术的研究和实现提上了桌面，这是因为ADS-B对我国来说是十分合适的一种空中交通监视系统。首先我国国土、空域辽阔，沿用传统的雷达监视需要大量投资，而且也是不可能实现的，需要一种新的有效的方法来完成空中交通监视任务。其次我国西部高原、沙漠、地形复杂，还有南中国海的海洋环境，均不具备空中交通管制设施的环境，因此只有自动相关监视能克服这些缺点。另外我国的航空事业正在发展，空中交通管制事业刚刚起步，地面通信、导航、监视等设备刚进入建设阶段，我们不必再花更多的资金，沿用老办法去建设大量的地基系统，可一步进入自动相关监视，以节省大量的投资。再者根据我国民航当前空中流量，以及未来十年发展，采用自动相关监视是适合中国空域密度的，安全是有保证的。还有就是当前我国的空域利用率不高，采用自动相关监视后，空域的利用率可得到提高，增强了飞行的安全性；最后统一了全国陆空通信，减少飞行人员和航管人员通话，减少了通话不清造成的错误，统一飞行报告程序，统一飞行提供了条件，对保证飞行安全，提高效益是有利的。
1090 ES系统结构
目前ADS-B有三种系统工作架构，即Mode S数据链ADS-B系统，VDL-4数据链ADS-B系统和UAT数据链ADS-B系统。这三种ADS-B系统有各自的优缺点，Mode S数据链ADS-B系统能提供高达1M Bits/s的数据传输带宽，且在原Mode S应答机基础上，只需做少量改动就能升级成ADS-B系统。是如今ICAO（国际民航组织）唯一推荐的标准。
1090 ES（1090 MHz Extended Squitter）是基于S模式应答机的一种技术。它的下行频率是1090MHz，信息格式是简单的脉冲位置编码。1090 ES用发射机和发射天线来传送不同的消息，包括24比特码、高度、呼号等。由于消息格式简单，承载信息能力较弱，所以在一个编码中只能传输一个特定类型的信息。而这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，标识消息和类型消息每4.8～5.2秒更新一次，意向改变消息每1.6～1.8秒更新一次。1090 ES消息接收单元收到来自空中接口的位置、速度、标识等信息，通过报告汇总生成单元形成标准的ADS-B报告（包括状态报告、模式报告和速度报告），并以脉冲位置编码的数据格式发送至ADS-B数据用户。
1090 ES ADS-B发射子系统
1090 ES发射子系统包括消息产生模块和消息交换发射模块。发射消息内容包括PVT（位置、速度、时间）信息，状态信息（Status）和飞行意向（Intent）信息。这些消息来源于其余的机载系统和飞行员输入的信息。消息经过编码后经Mode S扩展断续震荡广播出去。
消息产生模块包括输入接口、输入缓冲，消息收集和消息编码子模块；消息交换模块包括射频模块比如（调制器/发射器）和1090MHz发射天线。结构如图1所示。
在基于二次雷达模式S雷達的ADS-B系统中，可以只做少许的软件改动，就能直接使用Mode s调制器和1090MHz发射机。但是天线则必须使用全向天线。
4 1090 ES 接收子系统结构 1090MHz ADS-B接收子系统包括接收消息交换模块和报告收集模块。该接收子系统接收ADS-B和TIS-B Mode S扩展断续震荡消息，并将处理过的消息传送到其他记载设备上。消息交换模块包括1090MHz接收天线和射频设备（接收机/解调器）等子模块。报告收集模块包括：消息解码，报告收集，和输出接口子模块。不同的ADS-B消息交换模块和报告收集模块配置，得到如下几种不同的接收机种类：
1类ADS-B和TIS-B接收子系统：该系统接收ADS-B和TIS-B消息，可以产生定制的ADS-B报告。l类接收机是定制的可以产生面向应用的ADS-B报告。
2类ADS-B和TIS-B接收子系统：该系统接收ADS-B和TIS-B消息，并可以产生全部ADS-B和TIS-B报告。
ADS-B信号与二次雷达信号协调性问题
鉴于南中国海海洋环境，投入使用ADS-B设备将会增强民航空中交通管制保障力度。目前，南中国海1090MHz ADS-B发射接收系统建设完毕，已进入测试运行阶段。新的技术革新为空中交通管制工作带来方便。但是，ADS-B系统的投入，也给原有的系统带来一点小问题。ADS-B信号与二次雷达信号协调性存在出入，将会对管制自动化系统带来目标分裂，给管制工作带来不必要的负担。造成ADS-B信号与二次雷达信号不协调的原因有几点：一、ADS-B系统本身存在着系统精度误差；二、ADS-B机载设备未经精细调校。
結束语
ADS-B技术是目前国际上提高空管安全监视效率的最新技术方法。利用ADS-B技术效率高、成本低的特点。结合目前正在使用的一次、二次雷达等技术建立一种基于ADS-B的多雷达协同监视体系，有助于实现我国民航空管安全监视信息收集技术的智能化，是构建高效空管安全监视体系、保证人民生命财产安全的基础。 同时，该网络还包括一些服务提供商提供的信息，比如气象信息、地图信息等，构成类似于因特网的空地一体网，实现多类数据的高度共享。这是今后空中交通管制的发展趋势，也是实现下一代ATC系统，达到航路动态规划，自由飞行的必经之路，对我国民航系统发展有重要意义。
参考文献
[1]张青竹，张军，民航空管应用ADS-B关键问题分析[J]，电子技术应用，2007.33（9）：72-74
[2] 杜万营，陈惠萍，ADS-B监视技术在空中交通服务中的应用研究，中国民航大学学报，2008，26（6）
[3]朱芸，模式S应答接收机数字处理系统设计，电子科技大学硕士论文，2006-4