多点相关监视与ADS-B的对比研究

卢志鹏（中国民用航空华北地区空中交通管理局天津分局，300300）



多点相关监视与ADS-B的对比研究

卢志鹏
（中国民用航空华北地区空中交通管理局天津分局，300300）

摘要：本文重点探讨多点相关监视技术和ADS-B技术的原理以及在空中交通监视中的应用，在两种技术对比应用的条件下，更好地发展和创新。

关键词：多点相关监视技术；ADS-B技术；对比；监视

我国在经济发展和低空空域开放的条件下，空中交通流量正在呈指数倍增，这种空中交通流量的现状导致空中交通管理和安全运行具有更高的要求，为了确保空中交通流量的安全，传统的雷达技术已经不能满足现实需求，因而，需要更为精密而准确的监视系统和技术，来实现对空中管制的空域和流量管理。在各种数据链技术和卫星技术迅速创新发展的进程中，多点相关监视技术和ADS-B技术应运而生，它以其精度高、刷新率快等优势成为了空管监视技术的“宠儿”。

1　多点相关监视技术及ADS-B技术的界定

1.1多点相关监视技术。又名多基站测量定位技术，它是基于信号到达时差的前提下，对航空器准确位置的监视和计算，在地面多个基站接收同一应答信号的过程中，由于各地面基站接收信号的到达时差有差异，根据这个时差加以解算并实现准确的定位目标。利用3个地面站的数据可测得目标的平面位置，4个地面站数据还可测得目标的高度。这一技术可以应用于机场和车辆的监视领域，其实质是为ADS-B技术提供平滑的过渡。

在这个多点相关监视技术的系统之中，有相关的硬件设备如：信号接收机、询问信号发射机、参考应答机、中央处理器服务器等。可以用来监视装载S模式、A/C模式、ADS-B机载应答机的飞机，在系统的应答过程中，有被动和主动之别，如果在系统中没有二次雷达信号询问机，则系统是被动地接收应答信号，属于被动式的多点相关监视系统；如果系统中有二次雷达信号询问机，则系统要对目标进行不同模式的询问，并对应答信号进行准确的定位，这就成为了主动式的多点相关监视系统。通常而言，主动式的多点相关监视系统可以较灵活地弥补二次雷达的缺憾，可以最大程度地减少覆盖盲区，从而提供精准的定位性能。

1.2ADS-B技术。这一技术以先进的空-地、空-空数据链为通信手段，实现空中交通监视和信息传递。目前的ADS-B 技术有3种可选的数据链技术 : 1090ES（ 1090 MHz Mode S Extended Squitter） 、UAT （ Universal Access Transceiver）、 VDL4（VHF Data Link MODE 4 ） ，其中: 1090ES 是国际民航组织（ICAO）规定使用的国际通用的数据链，在数据链技术下，可以获得航空器识别、四维定位及附加数据信息。它以全球导航卫星系统信息为数据源，对物体实现准确的飞机信息识别和速度识别，并在实时的状态下向地面站和空中的监控终端将航班号、位置信息、S模式地址等信息进行广播，并在飞机之间相互感知的条件下，使管制员详细掌控交通状况，实现先进而有效的空中交通管制。

2　多点相关监视技术与ADS-B技术的应用比较

2.1多点相关监视技术的应用。多点相关监视技术是一种独立性、协同式的监视技术，它的技术优势在于更高的刷新率（每秒1次）和更准确的定位精度，同时，这多点相关监视系统分布广、冗余性良好，可以不受恶劣天气的影响和干扰，具有更为安全可靠的性能，在正常的工作状态下，多点相关监视技系统无须频繁的维护和保养，是一种低成本、低维护的技术，在复杂的地形状态下，可以余留解决问题的空间。

多点相关监视技术主要应用于如下领域：（1）场面监视。传统的场面探测设备——雷达在实践运用中，发现了一些缺陷，如：大型机场的航站楼、机库等障碍物会阻拦雷达的视线；巨大的金属屋面会对雷达造成假信号；暴雨可能会干扰雷达的监视功能等。而多点相关监视技术则利用其布点灵活的特性，改善场面监视的信号覆盖状况，还可以不受天气因素的干扰，对位置精度和目标识别进行全覆盖的监视。（2）精密进近。传统的雷达监视系统无法扫描航空器在仪表飞行状态下的平行进近，航空器只有在平行的进近航道上，保持足够距离的交错飞行，才能确保安全，然而这却在极大程度上制约了机场的吞吐量。而多点相关监视技术则可以实现精确跑道的监控，并且从成本上来看，具有更为低廉的效能。（3）广域多点相关监视。多点相关监视技术可以针对特定区域和特殊航空器，实现监视的二次覆盖，它可以提供更为广域的监视覆盖范围，并且精度更高，具有传统雷达监视技术无法比拟的优势。

2.2ADS-B技术的应用。这一技术是一种非独立性、协同式的监视技术，它以全球导航卫星系统为前提，在此基础上实现对目标的准确定位，可以在机载导航定位系统的装备前提下，对航空器的识别码、位置、飞行意向、速度等信息进行自动数据广播和接收，是未来主要的监视技术的发展方向，这一技术的优势在于：可以比二次雷达提供更为全面的监视目标信息，具有更新快、精

度高、成本低、简便而灵活的特点，然而，它也具有一定的缺点，即：其自身不具备对目标的验证功能，而必须依赖于全球导航卫星系统提供的数据，一旦全球导航卫星系统失灵，则ADS-B系统无法正常使用。

ADS-B技术系统目前仅支持ADS-B OUT功能，通过广播方式对航空器实施监视，其应用领域主要表现为：（1）不便安装雷达的海岛或近海区域；（2）雷达覆盖不完善的地方，用该技术作为补充和辅助；（3）用于地面辅助监视的机场运行区域。

2.3多点相关监视技术和ADS-B技术的比较

这两种技术都在较大程度上弥补了传统雷达技术上的缺憾，具有互补的特性，共同具有定位精度高、刷新率快的优势，而多点相关监视技术无须依赖于附加的全球卫星航空系统或设备，可以对ADS-B技术进行更好的补充。而ADS-B技术又可以弥补多点相关监视技术需要多个接收站的不足，可以说，这两种技术的融合、互补性使用，可以极大地提升实时的监视能力，可以在终端航线上设置多个ADS-B地面站，而这些多个ADS-B地面站又可以共同组成多点相关监视系统，可向机组和管制员们提供精确而又稳定可靠的冲突信息，以此来提高飞行安全。在两者的完美融合之下，实现对空中航空器的位置和速度的准确定位。

3　结束语

综上所述，在现代空中交通日益发展的形势下，传统的二次雷达技术已经远远不能满足现实需求，在现实需求之下催生出多点相关监视技术和ADS-B技术，它们是增强空域利用率的安全有效的工具，可以实现准确的位置定位和速度定位，具有精度高、刷新率快的优势，然而，多点相关监视技术和ADS-B技术在具体应用方面，还有一定的差别，需要在比较的状态下加以合理的运用，并且注重将两种技术融合使用，可以更为高效地提升定位效率。

参考文献

［1］ 王会周.飞机数字化装配定位技术［J］.通讯世界. 2015（18）

［2］ 刘晓静.ADS-B技术在空管中的应用研究［J］.空中交通管理.2011（6）

［3］ 广伟，李洁，姚展.飞机数字化装配定位技术研究［J］.科技创新与应用. 2015（34）

［4］ 何东林.多点定位：改善场面协同监视［J］.交通建设与管理. 2010（11）

A comparative study of multi point correlation monitoring and ADS-B

Lu Zhipeng
（Tianjin branch of China Civil Aviation North China Air Traffic Management Bureau， 300300）

Abstract：This paper mainly discusses the principle of multi point monitoring technology and ADS-B technology and the application in air traffic monitoring，in the two kinds of technology under the conditions of contrast，better development and innovation.

Keywords：multi point correlation monitoring technology；ADS-B technology；contrast；surveillance

作者简介

卢志鹏，男，出生于1991年1月，籍贯河北省泊头市，就职于中国民用航空华北地区空中交通管理局天津分局，雷达导航机务员，助理工程师。