第4章 监视系统

1、新航行系统导论新航行系统导论Introduction to CNS/ATM第第4章章 监视系统监视系统4.1 4.1 概述概述4.3 4.3 自动相关监视系统自动相关监视系统Introduction to CNS/ATM4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统中国民航大学 CAUC4.1 4.1 概概 述述独立监视独立监视 非独立监视（即相关监视）非独立监视（即相关监视） 地面自行监视，不依赖用户或外部传媒地面自行监视，不依赖用户或外部传媒 一次监视雷达（一次监视雷达（PSR）属于独立监视）属于独立监视 依靠用户发送位置等报告依靠用户发送位置等报告人工位置报告、自动相关监视（人工位置报告、自动

2、相关监视（ADS）属于非独立监视）属于非独立监视 合作式独立监视合作式独立监视 依靠用户应答或第三方传媒发送应答信号依靠用户应答或第三方传媒发送应答信号二次监视雷达（二次监视雷达（SSR）属于合作式独立监视）属于合作式独立监视 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统 所谓所谓现行监视系统现行监视系统，是指那些在，是指那些在ICAO制定并通过制定并通过CNS/ATM方案之前已有的监视系统。方案之前已有的监视系统。 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统上世纪上世纪40年代由英国研制成功年代由英国研制成功PSR为空管飞机的监视作出了卓越的贡献为空管飞

3、机的监视作出了卓越的贡献 在在CNS/ATM概念中，概念中，PSR将逐渐消失将逐渐消失 PSR对目标的基本测量参数是目标距雷达的对目标的基本测量参数是目标距雷达的距离距离和目标和目标角位置角位置，有些雷达还可以测定运动目标的相对速度有些雷达还可以测定运动目标的相对速度 。现代空管监视系统中，现代空管监视系统中，PSR往往与往往与SSR地面系统合装地面系统合装中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统目标距离的测量目标距离的测量rctR21发射时刻与接收到发射时刻与接收到回波时刻的时间差回波时刻的时间差 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统目标方位的

4、测量目标方位的测量 目标角位置指方位角或仰角，在雷达技术中测量这两个目标角位置指方位角或仰角，在雷达技术中测量这两个角位置基本上都是利用雷达的方向性天线来实现的。角位置基本上都是利用雷达的方向性天线来实现的。 目标速度的测量目标速度的测量 运动目标相对雷达的速度可以利用多普勒效应或距离变运动目标相对雷达的速度可以利用多普勒效应或距离变化率来测量。化率来测量。 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统1. 概述（概述（1）SSR是高精度的近程脉冲（时间

5、）测距是高精度的近程脉冲（时间）测距/测向系统，它是构成现测向系统，它是构成现代空中交通管制的重要监视系统。代空中交通管制的重要监视系统。上世纪六十年代中期出现上世纪六十年代中期出现SSR，当时叫，当时叫“敌我识别器（敌我识别器（IFF）”。SSR是是ICAO的标准监视系统。的标准监视系统。SSR的装备量在世界范围内呈上升趋势。的装备量在世界范围内呈上升趋势。目前在民航监视系统应用中，目前在民航监视系统应用中，SSR与与PSR一般是同台安装的一般是同台安装的 l提高监视功能的可靠性提高监视功能的可靠性 l还有一些飞机没有加装还有一些飞机没有加装SSR应答机应答机 l考虑到飞行安全，对空域还必须

6、监视其他飞行物考虑到飞行安全，对空域还必须监视其他飞行物 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统1. 概述（概述（2）SSR主要可以获取目标的下列消息主要可以获取目标的下列消息l 飞机的距离和方位；飞机的距离和方位；l 飞机的识别代码；飞机的识别代码；l 飞机的气压高度；飞机的气压高度；l 飞机紧急告警信息，如飞机发生紧急故障、无线电通信失效、飞机紧急告警信息，如飞机发生紧急故障、无线电通信失效、飞机被劫持。飞机被劫持。中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统1. 概述（概述（3）SSR与与PSR主要性能比较主要性能比较一次监视雷达（一次监视雷达（

7、PSR）二次监视雷达（二次监视雷达（SSR）在作用距离相同时，辐射功率大在作用距离相同时，辐射功率大在作用距离相同时，地面在作用距离相同时，地面SSR系系统辐射功率小得多统辐射功率小得多干扰杂波较多干扰杂波较多干扰杂波较少干扰杂波较少存在目标闪烁现象存在目标闪烁现象不存在目标闪烁现象不存在目标闪烁现象不能识别飞机不能识别飞机能识别飞机能识别飞机不能获得飞机高度信息不能获得飞机高度信息能获得飞机高度信息能获得飞机高度信息提供的方位精度较高提供的方位精度较高提供的方位精度较差提供的方位精度较差中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统1. 概述（概述（4）SSR的发展趋势的发展

8、趋势l A/C模式或模式或S模式的模式的SSR用作终端区和高密度陆地空域的监视用作终端区和高密度陆地空域的监视；l自动相关监视（自动相关监视（ADS）用在其他空域，最终将普遍使用）用在其他空域，最终将普遍使用ADS，并且可以和并且可以和SSR重叠重叠 ；l一次监视雷达（一次监视雷达（PSR）将逐步消失）将逐步消失 。中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统2. SSR的工作过程（的工作过程（1）f问问= =1030MHz，f答答= =1090MHz 。采用视距传播方式，垂直极化。采用视距传播方式，垂直极化。P问问=2000W，P答答=700W，作用距离，作用距离R=200

9、nm询问机天线的旋转周期询问机天线的旋转周期T=415s中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统2. SSR的工作过程（的工作过程（2）天线系统天线系统图7-13 应答机天线SSR应答机天线系统应答机天线系统SSR询问机及其天线系统询问机及其天线系统中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统2. SSR的工作过程（的工作过程（3）询问模式询问模式P2 2：旁瓣抑制脉冲旁瓣抑制脉冲CAAC：使用使用A、C模式模式中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统2. SSR的工作过程（的工作过程（4）应答信号格式（应答信号格式（1）F1、F2

10、为帧脉冲，它们总是存在的。为帧脉冲，它们总是存在的。SPI为特殊位置识别脉冲，只有按下应答机控制盒上的相应按纽才会为特殊位置识别脉冲，只有按下应答机控制盒上的相应按纽才会产生产生SPI脉冲。脉冲。每个脉冲的宽度为：每个脉冲的宽度为：0.45 0.1 s中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统2. SSR的工作过程（的工作过程（5）应答信号格式（应答信号格式（2）总共可以组成总共可以组成4096个独立的应答码。个独立的应答码。飞机的识别代码飞机的识别代码紧急代码紧急代码飞机气压高度代码飞机气压高度代码 7500表示飞机被劫持表示飞机被劫持 7600表示无线电通信失效表示无线

11、电通信失效 7700表示飞机发生危急故障表示飞机发生危急故障中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统2. SSR的工作过程（的工作过程（6）飞机识别代码的编码（飞机识别代码的编码（1）飞机识别代码：飞机识别代码：ABCD AA1A2A4BB1B2B4CC1C2C4DD1D2D4脉冲权值脉冲权值中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统2. SSR的工作过程（的工作过程（7）飞机识别代码的编码（飞机识别代码的编码（2）A=3A1=1A2=1A4=0 例例 飞机的识别代码为飞机的识别代码为3570，画出应答码的帧结构。，画出应答码的帧结构。 B=5B1=1

12、B2=0B4=1C=7C1=1C2=1C4=1D=0D1=0D2=0D4=0中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统2. SSR的工作过程（的工作过程（8）飞机高度代码的编码飞机高度代码的编码飞机高度代码：飞机高度代码：DABC C1C2C4D A B C D1D2D4A1A2A4B1B2B4中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统2. SSR的工作过程（的工作过程（9）PPI显示画面（显示画面（1）平面位置显示器（平面位置显示器（PPI）显示的主要内容包括：）显示的主要内容包括： 飞机位置（距离、方位）显示：将距离和方位数据显示在距离飞机位置（距离

13、、方位）显示：将距离和方位数据显示在距离方位线的端点，用飞机符号或其他符号表示飞机所在位置。方位线的端点，用飞机符号或其他符号表示飞机所在位置。 在所选定的飞机位置符号附近显示如下数据标牌：在所选定的飞机位置符号附近显示如下数据标牌： 飞机识别代码或飞机呼号飞机识别代码或飞机呼号 飞机气压高度飞机气压高度特殊显示：飞机紧急情况显示（用特殊显示：飞机紧急情况显示（用“闪亮闪亮”方式显示飞机符号和方式显示飞机符号和标牌。标牌。 航迹显示：用出现在飞机符号后面的一串亮点来显示飞机的航迹。航迹显示：用出现在飞机符号后面的一串亮点来显示飞机的航迹。 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行

14、监视系统2. SSR的工作过程（的工作过程（10）PPI显示画面（显示画面（2）中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统2. SSR的工作过程（的工作过程（11）PPI显示画面（显示画面（3）图7-4 一种实际航管雷达显示画面中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统1. 概述（概述（1）A/C模式模式SSR的缺陷的缺陷 在询问信号作用范围内的飞机，会对询问信号作出近似同步的应在询问信号作用范围内的飞机，会对询问信号作出近似同步的应答，在显示上造成应答信号的混叠，增加了管制员的工作负担。答，在显示上造成应答信号的混叠，增加了管制员的工作负担。 当飞机机

15、动飞行（上升、下降、转弯等）时，机身、机翼将应答当飞机机动飞行（上升、下降、转弯等）时，机身、机翼将应答天线遮蔽，使得飞行目标信号丢失或中断。天线遮蔽，使得飞行目标信号丢失或中断。 地面反射信号产生的盲区，降低了接收弱信号的能力。地面反射信号产生的盲区，降低了接收弱信号的能力。 固定目标的反射引起虚假目标显示。固定目标的反射引起虚假目标显示。 目标的方位、距离参数分辨率低，精度差等目标的方位、距离参数分辨率低，精度差等 。中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统1. 概述（概述（2）S模式模式SSR的发展的发展 美、英两国早在上世纪美、英两国早在上世纪70年代就开始对年代

16、就开始对SSR的性能进行改进研究，的性能进行改进研究，分别提出了几乎一致的改进方案分别提出了几乎一致的改进方案 l英国：英国：“选择寻址（选择寻址（Adel）”二次监视雷达二次监视雷达 l美国：离散选址信标系统（美国：离散选址信标系统（DABS） 1983年，年，ICAO就对其进行认可和批准，并称其为就对其进行认可和批准，并称其为S模式系统。模式系统。 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统1. 概述（概述（3）S模式模式SSR的特点的特点 f问问= =1030MHz，f答答= =1090MHz 。采用视距传播方式，垂直极化。采用视距传播方式，垂直极化。S模式系统的地面

17、询问是一种只针对模式系统的地面询问是一种只针对选定地址编码选定地址编码的飞机专门呼的飞机专门呼叫的询问，它与现用叫的询问，它与现用A、C模式模式SSR的根本差别在于，装有的根本差别在于，装有S模式模式应答机的飞机，都有自己单独的地址码，即编有地址的飞机对地应答机的飞机，都有自己单独的地址码，即编有地址的飞机对地面的询问也用本机所编地址来回答，因而每次询问都能指向选定面的询问也用本机所编地址来回答，因而每次询问都能指向选定的飞机。的飞机。 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统2. S模式模式SSR系统的组成系统的组成中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行

18、监视系统3. S模式模式SSR询问模式（询问模式（1）询问模式的类型询问模式的类型一种是为兼容一种是为兼容AC模式而设的模式而设的S模式脉幅调制（模式脉幅调制（PAM）询问脉）询问脉冲信号冲信号 另一种是专为另一种是专为S模式使用的二进制差动相移键控（模式使用的二进制差动相移键控（DPSK）询问）询问信号信号 询问飞机的代号和高度询问飞机的代号和高度 可作上传输报文通信可作上传输报文通信A和加长报文通信和加长报文通信C的数据通信之用的数据通信之用 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统3. S模式模式SSR询问模式（询问模式（2）脉幅调制询问信号（脉幅调制询问信号（1）

19、 A模式：与普通模式：与普通SSR的的A模式相同模式相同 C模式：与普通模式：与普通SSR的的C模式相同模式相同A模式模式/S模式全呼叫模式全呼叫 若若A-C模式应答机接收到此询问，则只对模式应答机接收到此询问，则只对P1和和P3译码，以译码，以A模式回答飞机的代号模式回答飞机的代号 。S模式应答机接收到该询问信号，它从模式应答机接收到该询问信号，它从P1、P3和和P4脉冲认出是脉冲认出是A/S模式全呼叫的询问，则模式全呼叫的询问，则S模模式应答机以带本飞机离散地址（式应答机以带本飞机离散地址（24位）的位）的“S模模式全呼叫回答式全呼叫回答”信号作回答。信号作回答。 中国民航大学 CAUC4

20、.2 4.2 现行监视系统现行监视系统3. S模式模式SSR询问模式（询问模式（3）脉幅调制询问信号（脉幅调制询问信号（2） C模式模式/S模式全呼叫模式全呼叫 若若A-C模式应答机接收到此询问信号，只对模式应答机接收到此询问信号，只对P1和和P3译码，译码成功后，译码，译码成功后，以以C模式的高度码回答飞机的高度。模式的高度码回答飞机的高度。若是若是S模式应答机接收到该询问信号，则它从模式应答机接收到该询问信号，则它从P1、P3和和P4脉冲认出是脉冲认出是“C模式模式/S模式全呼叫模式全呼叫”的询问，则的询问，则S模式应答机也是以带本飞机离散地模式应答机也是以带本飞机离散地址（址（24位）的

21、位）的“S模式全呼叫回答模式全呼叫回答”信号作回答。信号作回答。 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统3. S模式模式SSR询问模式（询问模式（4）脉幅调制询问信号（脉幅调制询问信号（3） “仅仅A模式全呼叫模式全呼叫”信号仅对询问机管辖范围内的全部信号仅对询问机管辖范围内的全部A-C模式应答机模式应答机作呼叫，而不要求引出作呼叫，而不要求引出S模式应答机作回答。模式应答机作回答。 若若AC模式应答机收到该询问信号，则以模式应答机收到该询问信号，则以A模式回答飞机的代号。模式回答飞机的代号。若若S模式应答机收到该询问，由于模式应答机收到该询问，由于P4脉冲宽度仅为脉冲

22、宽度仅为0.8 s，它便抑制，它便抑制S模式模式应答机不作回答。应答机不作回答。 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统3. S模式模式SSR询问模式（询问模式（5）脉幅调制询问信号（脉幅调制询问信号（4） “仅仅C模式全呼叫模式全呼叫”信号也是仅对询问机管辖范围内的全部信号也是仅对询问机管辖范围内的全部AC模式模式应答机作呼叫，而不要求引出应答机作呼叫，而不要求引出S模式应答机作回答。模式应答机作回答。若若AC模式应答机对此询问作响应时，各自以其模式应答机对此询问作响应时，各自以其C模式的高度码来报告模式的高度码来报告飞机的高度。飞机的高度。若若S模式应答机收到该询问

23、，由于模式应答机收到该询问，由于P4脉冲宽度仅为脉冲宽度仅为0.8 s，它便抑制，它便抑制S模式模式应答机不作回答。应答机不作回答。 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统3. S模式模式SSR询问模式（询问模式（4）差动相移键控询问信号差动相移键控询问信号 （1） S模式二进制差动相移键控（模式二进制差动相移键控（DPSK）询问是在）询问是在“AC模式模式/S模模式全呼叫式全呼叫”询问之后，地面询问机接收到询问之后，地面询问机接收到S模式应答机的模式应答机的S模式模式“全呼叫回答全呼叫回答”，已获得了该飞机位置（方位、距离、高度）和该，已获得了该飞机位置（方位、距离、

24、高度）和该飞机地址码，并以带有该飞机地址字段作飞机地址码，并以带有该飞机地址字段作S模式点名式的询问时使模式点名式的询问时使用。用。 全部全部S模式点名询问信号（包括模式点名询问信号（包括“仅仅S模式全呼叫模式全呼叫”询问信号）均询问信号）均为为DPSK信号，这种询问信号由信号，这种询问信号由P1、P2和和P6脉冲组成。脉冲组成。中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统3. S模式模式SSR询问模式（询问模式（5）差动相移键控询问信号差动相移键控询问信号 （2） 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统3. S模式模式SSR询问模式（询问模式（6）差

25、动相移键控询问信号差动相移键控询问信号 （3） P1、P2为前导脉冲（同步脉冲），它们之间的间隔为为前导脉冲（同步脉冲），它们之间的间隔为2 s，与普通，与普通SSR的旁瓣抑的旁瓣抑制情况相同，因此，若制情况相同，因此，若AC模式应答机收到该询问信号，其询问信号中的模式应答机收到该询问信号，其询问信号中的P1、P2脉冲就可以抑制脉冲就可以抑制AC模式应答机，使之在模式应答机，使之在29 s内不作回答，以防止由于内不作回答，以防止由于AC模模式应答机的随机触发而导致的同步窜扰。式应答机的随机触发而导致的同步窜扰。 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统3. S模式模式SS

26、R询问模式（询问模式（7）差动相移键控询问信号差动相移键控询问信号 （4） P6在在P1脉冲前沿之后的脉冲前沿之后的3.5 s以以1030 0.01MHz发射发射P6等幅波，经等幅波，经1.25 s后，把等后，把等幅波的相位倒相幅波的相位倒相180 。此后。此后0.5 s的倒相等幅波作为第一码元前的起始基准相位。的倒相等幅波作为第一码元前的起始基准相位。串行的串行的“码元码元”中把信息存在中把信息存在P6之内，第一码元开始产生在同步倒相（之内，第一码元开始产生在同步倒相（SPR）之）之后的后的0.5 s处。码元处。码元1就是一个持续就是一个持续0.25 s的等幅波射频间隔，每一码元应有的等幅波

27、射频间隔，每一码元应有257.5 0.0025Hz。 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统3. S模式模式SSR询问模式（询问模式（8）差动相移键控询问信号差动相移键控询问信号 （5） 在在DPSK信号信号P6之内共有之内共有56或或112个码元，在最后一个个码元，在最后一个“码元码元”之后有一个之后有一个0.5 s宽的保护间隔，以防止宽的保护间隔，以防止P6的后沿干扰解调处理。的后沿干扰解调处理。 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统3. S模式模式SSR询问模式（询问模式（9）差动相移键控询问信号差动相移键控询问信号 （6） 在在P6之内

28、包含的数据块有之内包含的数据块有56位短报文和位短报文和112位长报文两种，其中最后字段为位长报文两种，其中最后字段为24位位飞机地址和奇偶校验位，其余的位作为信息使用。数据块中的飞机地址和奇偶校验位，其余的位作为信息使用。数据块中的24位地址码可为位地址码可为16777216架飞机提供地址，足以为可预见到的全球每架飞机分配一个专用地址识架飞机提供地址，足以为可预见到的全球每架飞机分配一个专用地址识别码。而数据块中的其他二进制码，分别用作控制字、识别别码。而数据块中的其他二进制码，分别用作控制字、识别/高度询问，及传递空高度询问，及传递空中其他信息，如天气报告，起飞许可，高度许可等。中其他信息

29、，如天气报告，起飞许可，高度许可等。 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统3. S模式模式SSR询问模式（询问模式（10）差动相移键控询问信号差动相移键控询问信号 （7） 旁瓣抑制的方法与模式旁瓣抑制的方法与模式A/C的处理方法不同。模式的处理方法不同。模式S的旁瓣抑制脉冲的旁瓣抑制脉冲P5从天线的从天线的控制波束发射，在时间上与同步相位倒相（反转）重叠。如果从旁瓣收到询问，控制波束发射，在时间上与同步相位倒相（反转）重叠。如果从旁瓣收到询问，由于由于P5脉冲信号强于脉冲信号强于P6，应答机不能检测出同步相位反转，也就不能回答。，应答机不能检测出同步相位反转，也就不能

30、回答。 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统4. S模式模式SSR应答格式（应答格式（1）应答信号的类型应答信号的类型 兼容的兼容的S模式回答信号模式回答信号 S模式应答机所发射的应答信号，若是响应模式应答机所发射的应答信号，若是响应AC模式模式/S模式全呼模式全呼叫或叫或S模式选址（点名）询问或仅模式选址（点名）询问或仅S模式全呼叫，则以模式全呼叫，则以S模式的脉位模式的脉位调制回答信号作回答。调制回答信号作回答。S模式应答机所发射的应答信号，若是响应模式应答机所发射的应答信号，若是响应AC模式（包括仅模式（包括仅AC模式全呼叫）的询问，则以模式全呼叫）的询问，则以

31、AC模式的脉码调制回答信号作模式的脉码调制回答信号作回答。回答。 S模式回答信号模式回答信号 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统4. S模式模式SSR应答格式（应答格式（2）兼容的兼容的S模式回答信号模式回答信号S模式应答机所发射的应答信号，若是响应模式应答机所发射的应答信号，若是响应AC模式（包括仅模式（包括仅AC模式全呼叫）的询问，则以模式全呼叫）的询问，则以AC模式的脉码调制回答信号作模式的脉码调制回答信号作回答。回答。 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统4. S模式模式SSR应答格式（应答格式（3）S模式回答信号（模式回答信号（1

32、）S模式应答机所发射的应答信号，若是响应模式应答机所发射的应答信号，若是响应AC模式（包括仅模式（包括仅AC模式全呼叫）的询问，则以模式全呼叫）的询问，则以AC模式的脉码调制回答信号作模式的脉码调制回答信号作回答。回答。中国民航大学 CAUC4.2 4.2 现行监视系统现行监视系统4. S模式模式SSR应答格式（应答格式（4）S模式回答信号（模式回答信号（2）S模式回答信号中，数据块有模式回答信号中，数据块有56位和位和112位两种。数据块包含的主要内容有：位两种。数据块包含的主要内容有：24位飞机地址和奇偶校验位，控制字、识别位飞机地址和奇偶校验位，控制字、识别/高度应答，新通信频率确定，最

33、高度应答，新通信频率确定，最低安全高度告警，驾驶员对管制员批准的致谢等。低安全高度告警，驾驶员对管制员批准的致谢等。 中国民航大学 CAUC4.3 4.3 自动相关监视系统自动相关监视系统自动相关监视（自动相关监视（ADS）是）是ICAO在新航行系统中所推荐的一种新监视在新航行系统中所推荐的一种新监视技术。技术。 所谓自动相关监视系统，是指机载导航系统获得的导航信息（这些信所谓自动相关监视系统，是指机载导航系统获得的导航信息（这些信息至少包括飞机的识别信息和四维位置信息），通过卫星数据链或息至少包括飞机的识别信息和四维位置信息），通过卫星数据链或VHF空地数据链，自动实时地发送到地面接收和处理

34、系统，然后通过显示系空地数据链，自动实时地发送到地面接收和处理系统，然后通过显示系统将飞机位置点图形化地映射到显示屏幕上，使其能像雷达点迹一样在统将飞机位置点图形化地映射到显示屏幕上，使其能像雷达点迹一样在屏幕上显示出来。因此，屏幕上显示出来。因此，ADS的显示被称为伪雷达或仿雷达。的显示被称为伪雷达或仿雷达。 ADS的类型的类型 选址式自动相关监视（选址式自动相关监视（ADS-A），或合同式自动相关监视（），或合同式自动相关监视（ADS-C） 广播式自动相关监视（广播式自动相关监视（ADS-B） 中国民航大学 CAUC4.3 4.3 自动相关监视系统自动相关监视系统对比项目对比项目 ADS-

35、AADS-B主要工作方式主要工作方式 飞机与飞机与ATC单位之间建立端到端合单位之间建立端到端合同进行数据通信，飞机位置报告及同进行数据通信，飞机位置报告及附加数据按约定周期自动发送，也附加数据按约定周期自动发送，也能由事件触发能由事件触发 飞机广播式自发位置报告，飞机广播式自发位置报告，飞机之间可相互接收而知飞机之间可相互接收而知道对方的位置道对方的位置 作用距离作用距离 远程远程 近程近程 连接方式连接方式 空地空地 空地、空空、地地空地、空空、地地 采用数据链采用数据链 卫星链路为主，也可用卫星链路为主，也可用VHF和和S模模式链路（合同制双向链路）式链路（合同制双向链路） 以以VHF和

36、和S模式链路为主模式链路为主（单向链路）（单向链路） ADS-A与与ADS-B的比较（的比较（1） 中国民航大学 CAUC4.3 4.3 自动相关监视系统自动相关监视系统对比项目对比项目 ADS-AADS-B主要功能和应用主要功能和应用 洋区管制单位利用飞机位洋区管制单位利用飞机位置报告实现相应航路监视，置报告实现相应航路监视，也可用于陆地航路及终端也可用于陆地航路及终端区监视区监视 空中飞机间可相互监视，自我保空中飞机间可相互监视，自我保持间隔；地面持间隔；地面ATC部门对终端和部门对终端和航路飞行飞机的监视；机场场面航路飞行飞机的监视；机场场面活动的飞机和车辆间相互监视保活动的飞机和车辆间

37、相互监视保持间距，起到场面监视的作用持间距，起到场面监视的作用。优点和效应优点和效应 实现对洋区和边远地区的实现对洋区和边远地区的监视，可对监视，可对SSRSSR取代和补取代和补充充。 可取代可取代TCAS、SSR及场面监视系及场面监视系统；可在驾驶舱内提供交通信息统；可在驾驶舱内提供交通信息显示和冲突报警；为显示和冲突报警；为“自由飞行自由飞行”创造了条件创造了条件。 缺点和局限缺点和局限 相关监视，依赖飞机，完相关监视，依赖飞机，完全依赖机载导航信息源全依赖机载导航信息源 相关监视，依赖飞机，完全依赖相关监视，依赖飞机，完全依赖机载导航信息源机载导航信息源 ADS-A与与ADS-B的比较（

38、的比较（2） 中国民航大学 CAUC4.3 4.3 自动相关监视系统自动相关监视系统1. ADS-B概念的提出概念的提出ADS：建立在地对空监视基础之上：建立在地对空监视基础之上 机载防撞系统（机载防撞系统（ACAS）或交通防撞系统（）或交通防撞系统（TCAS）：）：80年代后年代后期发展起来的，建立在空对空监视基础之上期发展起来的，建立在空对空监视基础之上 机场场面活动监视：地对地监视机场场面活动监视：地对地监视中国民航大学 CAUC4.3 4.3 自动相关监视系统自动相关监视系统2. ADS-B的发展过程（的发展过程（1）1989年以来，瑞典民航局（年以来，瑞典民航局（SCAA）和）和Sw

39、edavia机构在对机构在对FANS的开发研究中，提出了一个和移动电话系统结构相似的方案，称的开发研究中，提出了一个和移动电话系统结构相似的方案，称之为之为“蜂窝式蜂窝式CNS概念（概念（CCC）”。 CCC系统的核心为系统的核心为GNSS转发器加上转发器加上VHF自组织自组织TDMA数据链数据链实现飞机广播位置报告和地面上传实现飞机广播位置报告和地面上传DGNSS修正数据。修正数据。 瑞典和丹麦合作，在斯堪的那维亚半岛上从斯德哥尔摩至哥本瑞典和丹麦合作，在斯堪的那维亚半岛上从斯德哥尔摩至哥本哈根区域内建立了哈根区域内建立了5个地面台作大面积试验。个地面台作大面积试验。1994年年6月进行了较

40、月进行了较大规模的飞行试验。大规模的飞行试验。 Eurocae WG-51工作组对工作组对CCC系统进行了研究，制定了最低运系统进行了研究，制定了最低运行性能规范，作为行性能规范，作为ADS-B的标准。的标准。 瑞典民航局（瑞典民航局（SCAA）研制的系统被称为）研制的系统被称为“GNSS 转发器（转发器（GNSS transponder）”中国民航大学 CAUC4.3 4.3 自动相关监视系统自动相关监视系统2. ADS-B的发展过程（的发展过程（2）1992年年3月：月：FAA委托林肯实验室进行委托林肯实验室进行S模式数据链应用的示范模式数据链应用的示范，建议利用，建议利用S模式长格式自发

41、报告（模式长格式自发报告（Squitter）去广播飞机的）去广播飞机的GPS测定位置，并于测定位置，并于1993年年4月，利用月，利用S模式进行模式进行DGPS修正数据的全修正数据的全方向广播。整个系统被称为方向广播。整个系统被称为“GPS自发报告（自发报告（GPS Squitter）”。 GPS Squitter系统地面设备不用系统地面设备不用SSR，只需，只需S模式通信功能的发模式通信功能的发射接收设备。根据用途分成射接收设备。根据用途分成3种：种： l场面监视功能：作用距离场面监视功能：作用距离3nml终端监视功能：作用距离终端监视功能：作用距离50nml航路监视功能：作用距离航路监视功

42、能：作用距离100nmRTCA也研究了上述问题，并定义了一个新术语：自动相关监视也研究了上述问题，并定义了一个新术语：自动相关监视广播（广播（ADS-B） 中国民航大学 CAUC4.3 4.3 自动相关监视系统自动相关监视系统2. ADS-B的发展过程（的发展过程（3）瑞典民航局（瑞典民航局（SCAA）研制的）研制的 “GNSS transponder”和和FAA的的 “GPS Squitter）”系统的研究和发展情况，都曾在系统的研究和发展情况，都曾在ADSP会议上会议上提交信息文件。提交信息文件。ADSP-2会议认为，这些方法与当时定义的会议认为，这些方法与当时定义的ADS-A不同，是不同

43、，是ADS-A的异化形式。的异化形式。 ADS-B已成为已成为ICAO新航行系统方案中的一种重要组成部分。新航行系统方案中的一种重要组成部分。 中国民航大学 CAUC4.3 4.3 自动相关监视系统自动相关监视系统3. ADS-B实施现状实施现状 （1）美国美国 欧洲欧洲 在经过了阿拉斯加地区一系列试验和评估后，美国在经过了阿拉斯加地区一系列试验和评估后，美国FAA于于2002年公布了关于年公布了关于ADS-B数据链的决定，在国内开始实施数据链的决定，在国内开始实施ADS-B服务服务，其中商业航空运输采用，其中商业航空运输采用1090 ES数据链，通用航空方面采用通用数据链，通用航空方面采用通

44、用访问收发信机（访问收发信机（UAT）数据链。）数据链。 目前已规划了短期和中期目前已规划了短期和中期ADS-B实施内容，特别强调采用实施内容，特别强调采用1090 ES数据链方式，并将尽早实施数据链方式，并将尽早实施ADS-B应用（包括空地应用（包括空地/空空应用）。空空应用）。 中国民航大学 CAUC4.3 4.3 自动相关监视系统自动相关监视系统3. ADS-B实施现状实施现状 （2）澳大利亚澳大利亚 亚洲亚洲 已完成了已完成了ADS-B的试验与运行评估工作，认为的试验与运行评估工作，认为ADS-B具有类似甚具有类似甚至优于单脉冲二次雷达的监视性能。因此，澳大利亚民航局在至优于单脉冲二次

45、雷达的监视性能。因此，澳大利亚民航局在2010年以后，将提供航路管制监视的方式逐渐过渡到年以后，将提供航路管制监视的方式逐渐过渡到ADS-B监视。监视。 ICAO的亚太地区航行规划和实施小组正在规划的亚太地区航行规划和实施小组正在规划ADS-B在该地区的在该地区的实施，建议近期使用实施，建议近期使用1090 ES数据链作为数据链作为ADS-B类雷达服务的数据链类雷达服务的数据链。 中国中国成都九寨航路的成都九寨航路的ADS-B试验工程：中国民航局试验工程：中国民航局2006年年5月启动月启动民航飞行学院的民航飞行学院的ADS-B试验试验中国民航大学 CAUC4.3 4.3 自动相关监视系统自动

46、相关监视系统4. ADS-B支持的应用支持的应用 空空-空监视：改善飞机碰撞能力，提供驾驶舱交通信息显示（空监视：改善飞机碰撞能力，提供驾驶舱交通信息显示（CDTI） 地地-地监视：即地面监视，包括跑道和滑行道，防止地面相撞（地监视：即地面监视，包括跑道和滑行道，防止地面相撞（依靠依靠DGNSS信息）信息） 地地-空监视：航路、终端区、精密跑道监控（空监视：航路、终端区、精密跑道监控（PRM） 中国民航大学 CAUC4.3 4.3 自动相关监视系统自动相关监视系统5. ADS-B的组成与基本工作过程（的组成与基本工作过程（1） ADS信息源信息源 传输信道传输信道 信息处理和应用显示信息处理和

47、应用显示 中国民航大学 CAUC4.3 4.3 自动相关监视系统自动相关监视系统5. ADS-B的组成与基本工作过程（的组成与基本工作过程（2） 对飞机而言，对飞机而言，ADS-B信息源包括各种机载导航传感器和接收机信息源包括各种机载导航传感器和接收机以及大气数据系统。原始数据采集后交由机载飞行管理计算机（以及大气数据系统。原始数据采集后交由机载飞行管理计算机（FMC）进行整理和融合形成）进行整理和融合形成ADS信息，由信息，由ADS接口组件（接口组件（ADSU）交由发射装置发射。）交由发射装置发射。 ADS-B信息源信息源ADS-B传输信道传输信道VHF数据链数据链S模式模式SSR数据链数据

48、链 中国民航大学 CAUC4.3 4.3 自动相关监视系统自动相关监视系统5. ADS-B的组成与基本工作过程（的组成与基本工作过程（3） 地面地面ATC部门的飞行数据处理系统（部门的飞行数据处理系统（FDPS）可以将飞机的位置）可以将飞机的位置点图形映射到显示终端屏幕上，使其能像雷达点迹一样在屏幕上点图形映射到显示终端屏幕上，使其能像雷达点迹一样在屏幕上显示出来，即伪雷达显示。显示出来，即伪雷达显示。 ADS-B的信息处理和应用显示的信息处理和应用显示 中国民航大学 CAUC4.3 4.3 自动相关监视系统自动相关监视系统6. ADS-B可传送信息的类型（可传送信息的类型（1） 具有具有AD

49、S-B功能的飞机可以对外广播各类所需的监视信息功能的飞机可以对外广播各类所需的监视信息 标识号（标识号（ID） 呼号（呼号（CALL SIGN）：由）：由7个字母数字组成，对于不接受个字母数字组成，对于不接受ATS服务的飞机或车辆以及军用飞机不需要此类信息。服务的飞机或车辆以及军用飞机不需要此类信息。 地址（地址（ADDRESS）：用以唯一标识飞机的）：用以唯一标识飞机的24位地址。位地址。 类型（类型（CATEGORY）：由国际民航组织定义的描述航空器类）：由国际民航组织定义的描述航空器类别的标识，如轻型机、中型机及滑翔机等。别的标识，如轻型机、中型机及滑翔机等。 中国民航大学 CAUC4.

50、3 4.3 自动相关监视系统自动相关监视系统6. ADS-B可传送信息的类型（可传送信息的类型（2） 状态矢量：移动目标的状态矢量包括在全球统一参考系统下的状态矢量：移动目标的状态矢量包括在全球统一参考系统下的三维位置和速度等信息。三维位置和速度等信息。 三维位置：在传输数据格式上要求不损失精度和完好性，几何三维位置：在传输数据格式上要求不损失精度和完好性，几何位置元素使用位置元素使用WGS-84坐标系。坐标系。 三维速度：包括水平速度矢量和垂直速度，几何速度信息使用三维速度：包括水平速度矢量和垂直速度，几何速度信息使用WGS-84坐标系。坐标系。 飞机转向标示：左转、右转和直飞。飞机转向标示

51、：左转、右转和直飞。 导航不确定度分类（导航不确定度分类（NUC-Navigation Uncertain Category） ：包括位置不确定度包括位置不确定度NUCP和速度不确定度和速度不确定度NUCR。 中国民航大学 CAUC4.3 4.3 自动相关监视系统自动相关监视系统6. ADS-B可传送信息的类型（可传送信息的类型（3） 状态和意图信息：主要用于支持状态和意图信息：主要用于支持ATS和空空应用和空空应用 紧急紧急/优先状态（优先状态（Emergency/Priority）：用于标识紧急或优先）：用于标识紧急或优先级状态的相关信息，如非法侵入告警和油量供应不足等。级状态的相关信息，

52、如非法侵入告警和油量供应不足等。 当前意图信息（当前意图信息（Current Intent）：当前需要发布的飞机意图状）：当前需要发布的飞机意图状态，包括目标高度、所期望的航迹等。态，包括目标高度、所期望的航迹等。 航路意图信息（航路意图信息（Trajectory Change Point）：提供航路发生改变）：提供航路发生改变的相关意图信息，如当前航路改变意图信息（的相关意图信息，如当前航路改变意图信息（TCP）、未来航路）、未来航路改变意图信息（改变意图信息（TCP+1）。）。中国民航大学 CAUC4.3 4.3 自动相关监视系统自动相关监视系统6. ADS-B可传送信息的类型（可传送信息的类型（4） 分类号：用于标识参与者支持特定服务类别的能力，如基于分类号：用于标识参与者支持特定服务类别的能力，如基于CDTI的交通显示能力、冲突避免、精密进近等。的交通显示能力、冲突避免、精密进近等。 其他种类信息：其他种类信息：ADS-B技术能够传送实施监视一方所需要的任技术能够传送实施监视一方所需要的任何信息，随着技术的发展和各种新应用的引入，将需要更多种类何信息，随着技术的发展和各种新应用的引入，将需要更多种类的监视信息，的监视信息，ADS-B技术将通过相应软硬件配置实现对任何所需技术将通过相应软硬件配置实现对任何所需信息的广播。信息的广播。