ADS-B在澳大利亚.doc

ADS-B在澳大利亚ADS-B在澳大利亚根据澳大利亚航空服务局公布的资料，澳洲全境有23处航管雷达设施。除西部珀斯和北部的达尔文两个终端区各装备两套雷达以外，其余19处雷达集中分布在东部昆士兰、新南威尔士和维多利亚地区，雷达覆盖区域还不到全国空域的1/3。澳洲中部广袤的无雷达区域，以往空中交通管制只能采用程序管制方法，管制效率十分低下。在这样的基础条件下，仅投资1,000万美元，把全国高空航路管制间隔缩小到5海里，简直是匪夷所思的事，但是澳洲人用三多年时间把它变成现实。这不是神话，成功的秘诀就在于合理地应用了“广播制自动相关监视”（ADS-B）技术。1.澳大利亚的高空空域计划2003年9月澳大利亚运输部发布了一则消息：基于对澳大利亚中西部地区飞行流量的预期和投资成本的核算，澳大利亚毅然放弃了以航管雷达覆盖澳洲大陆的意图。取而代之的是，在中西部地区建设ADS-B监视系统，与现有航管雷达设施，组合成一个覆盖澳洲全境高空的空中交通服务监视系统（见图1）。目标是实现澳洲大陆地区30,000英尺（含）以上高空空域5海里间隔空中交通管理服务。这就是澳大利亚航空服务局的“高空空域计划”（UpperAirspaceProgramUAP）。图130000英尺以上雷达和ADS-B覆盖图（1）UAP要点建立28个ADS-B地面遥控站，完成大陆中西部地区3万英尺以上高空覆盖。（见图1中的绿色覆盖圈。图中红色覆盖圈为现有雷达覆盖区）2005年底以前，国内商用运输机队基本完成机载设备改装。改进空中交通管制中心的Eurocat-X空管自动化系统，使之具备同时处理和显示来自200个ADS-B地面站的1000个ADS-B航迹目标的能力。设置一套“接收机自主完好性监测系统”（RAIM），为管制中心实时地提供GNSS完好性监测信息。制定和认证基于二次雷达、ADS-B联合监视的5海里安全间隔高空空域管制服务规则。（2）UAP的实施到2006年5月，已经有五个标准ADS-B地面基站建成并投入使用，全部地面设备安装计划在2006年底完成。澳大利亚航空服务局还与美国全球定位系统（GPS）代理经营方VOIPE当局签署了一项关于升级GPS系统，确保ADS-B运行完好性的合作协议。2006年1月6日，Jetsta航空公司的空客320飞机、Virgin blue航空公司的波音737飞机，分别使用空客和波音飞机上的标准机载仪表，首次完成了ADS-B航迹引导飞行，标志着UAP计划开始尝试性实施。目前，除了澳大利亚本土的航空公司以外，新加坡航空、英航、越南航空、韩亚航空、EVA航空、卢森堡航空等，已按照国际民航组织附件十第77项修正案的建议，使用1090 ES数据链信息报告ADS-B航迹的飞机，在无雷达地区已经可以获得类雷达监控下的程序管制服务。航空服务当局希望经过一年的稳步过渡，到2007年初，全国高空航路都按照ADS-B管制规则持续运行。2.澳大利亚发展ADS-B的思路澳大利亚人在发展ADS-B技术应用方面，走了一条与美国人截然不同的路线。美国本土有着世界上最完善的雷达监视系统和管制服务体系，因此美国不急于更新现有的航路监视技术。ADS-B技术首先被美国人用来解决非管制运行的通用航空领域突出的安全隐患和情报服务问题。澳大利亚地广人稀，难以部署雷达监视网，严重制约了澳洲大陆空中交通容量。但是澳洲人抓住了ADS-B新技术发展的机遇，仅投资1000万美元，短短三年多的时间，就实现了航行监视技术体制的跨越式发展，其成就令世人惊叹。澳洲奇迹是这样造就的：（1）目标探测不用雷达用接收机飞行航路上增加流量，缩小间隔，必须以可靠的航行监视手段为前提。雷达，是最常规的监视方法。要将航路纵向间隔缩小到5海里，必须保证监视雷达在飞行航路上100连续覆盖。在澳洲大陆，要实现30,000英尺以上高空完全覆盖，如果选择常规雷达监视方法，即使单重覆盖，至少也要新增28套航管二次雷达。仅此一项大约就要花费1.5亿美元。然而，精明的澳洲人毅然放弃了雷达监视方案，用28套ADS-B地面接收机（图2所示）取代同等数量的二次雷达设备。这一招可谓一箭三雕。第一，把投资成本降低了一个数量级；第二，地面ADS-B接收机双冗余配置（参见图3），相当于双重覆盖效果，而且消除了雷达固有的顶空覆盖盲区；第三，ADS-B地面设备就安装在原有的甚高频地空通信遥控站，大大降低了建设成本，运行上也不附加新的管理成本。ADS-B接收机截获其覆盖空域范围内所有航空器播发的1090 ES报文，这些报文包含图2ADS-B地面接收机了飞机识别码、高度、位置和飞行意图等所有航迹信息。ADS-B地面站通过高速数据电路把这些报文传给布里斯班的空中交通管制中心，由自动化系统把报文还原成可视航迹目标，显示在管制屏幕上，实现了等同于雷达监视效果的“类雷达服务”。（2）地面基站只收不发澳洲人设立ADS-B基站，只为满足航行监视，只要求接收GPS信号和1090 ES下行广播。不像美国人的地面基站，除了接收航迹信息，还要发送航行情报（FIS-B）和交通状况（AIS-B），甚至机场情报通播（ATIS-B）等上行广播数据。因此，澳大利亚的地图3ADS-B地面基站配置面基站设计非常简单（见图3）。两套接收机互为主备，工作模式只收不发，涉及的相关技术非常单一，设备成本价格低廉，能源消耗极其有限（甚至可采用太阳能供电），技术上非常易于实现，管理上可以无人值守。（3）地空数据链“拿来主义”澳大利亚在ADS-B地空数据链的选择上，采取了及其务实的“拿来主义”。既然1090 ES数据链完全可以满足空中交通管制航迹监视的要求，既然国际民航组织附件十修正案已明确制定了1090 ES全球可互用标准，既然波音、空客的标准机载设备都具有符合ICAO标准的1090 ES航迹电报播发功能，对于澳大利亚的应用已经足够了。采用“拿来主义”，直接选择1090 ES数据链支持ADS-B应用，使澳大利亚不但避免了在地空数据链开发上无谓的耗时费力，而且大大节约了地面设备开发和机载设备改装成本，实在是高明之举。（4）实验系统简洁高效澳大利亚高空计划UAP的制定，是建立在科学的实验和评估基础之上的。但是澳洲人的实验，没有搭建规模性的地面平台，没有复杂的机载改装，也没有额外的航迹处理系统。他们选用了两种轻型飞机（无TCAS设备的“冲8”飞机、有TCAS装备的“空中国王”飞机），采用霍尼威尔公司标准的KLN94型机载GPS和KT73型S模式应答机进行简单组合（见图4），把GPS定位信息加载到S模式扩展报文上，生成ADS-B航迹信息，机载改装相当简单。图4ADS-B实验用机载设备组合实验飞机以距离布里斯班管制中心大约300公里的班达堡机场为飞行实验基地。他们在班达堡机场附近的一个甚高频遥控台安装了一台接收机，将接收机截获的ADS-B航迹电报传回布里斯班管制中心，由在用的自动化系统进行处理和显示。就是在这样一个简易的实验系统上，他们采集和分析了实验区域从地面到100NM空域范围的飞行实验数据。在定点飞行实验的基础上，航空服务局改装了15架经常性在布里斯班空域活动的直升机和小型飞机，进行运行实验，进一步验证了高密度飞行区域ADS-B的性能，为制定UAP计划奠定了科学的基础。（5）目标显示方案多种目标，一个平台在澳大利亚，东南沿海地区有完善的雷达监视系统，中西部地区采用ADS-B监视体系。管制员不禁会问：如果一架飞机由东部机场飞往西部的珀斯，最初，管制员看到的是雷达目标，在飞离雷达覆盖区，进入ADS-B覆盖区以后，ADS-B目标将怎样监视呢？在布里斯班管制中心，“欧洲猫X”（Eurocat-X）型自动化系统可以兼容处理雷达航迹和ADS航迹，并可生成四种目标。雷达信号处理器生成两种目标雷达目标和飞行计划推测目标，ADS信号处理器生成两种目标ADS-B目标和ADS目标。四种目标以不同的识别符号显示在同一管制屏幕上。表示雷达目标表示ADS-B目标表示ADS目标（未按ADS-B标准改装的FANS 1/A飞机）表示飞行计划推测目标常规情况下，管制显示屏只出现雷达目标和ADS-B目标（少数没有装备ADS-B设备但装备了FANS 1/A设备的飞机，其位置报告可以生成ADS目标。飞行计划推测目标是极端情况下生成的目标）。当一架飞机在雷达覆盖区飞行时，显示屏显示出我们熟悉的雷达目标，当这架飞机飞进ADS-B覆盖区，目标的标识符号由“”变为“”，但标牌信息将不会发生改变。管制员可以在一个显示桌面上同步（或顺序）地实施雷达服务和“类雷达服务”。（6）基于ADS-B的应急备份系统为了防止系统失效，空管自动化设备必须配置备份系统。通常，雷达管制系统的应急设备是基于雷达信号处理的，而澳大利亚人却巧妙地利用了ADS信号处理系统作为自动化系统的应急系统。在“欧洲猫”空管自动化系统中，ADS信号处理机是独立于主系统的一个子系统，一旦主系统失效，或雷达探测系统失效，都不会影响ADS信号处理机独立工作，可见，这是一种既经济又实用的应急备份方法。3.进一步发展除了实施UAP计划，澳大利亚航空服务局还开展了进一步用ADS-B技术的研究和实验活动。这些活动包括：（1）机载ADS-B接收和显示他们利用德国Filser电子公司的生产1090 ES接收机和德国ULM公司生产的专用处理器组合成一个机载ADS-B接收处理系统。这个机载系统所提供的数据，可以在空客标准的CDTI 2000型座舱显示器上显示飞行员所需的导航、地形、交通冲突等图形信息，也可以在一般个人掌上电脑上显示上述