下一代ADS-B技术路线初探

下一代ADS-B技术路线初探

赵丹妮1 黄坤岭2 高妍1

1.西北空管局  西安  710075

2.西部机场集团西安710075

ADS-B（广播式自动相关监视）是空管技术的重大进步，出现于上世纪90年代，目前已得到广泛应用。受限于当时的技术水平和兼容性考虑，ADS-B也有许多先天不足，这阻碍了其进一步发展。为更好发挥其技术优势，建议开始规划下一代ADS-B。本文将对下一代ADS-B的要求和技术特征做一些初步探索。

首先，二次雷达技术和ADS-B技术将互相借鉴、深度融合，最终合二为一，两者的技术优势和功能需求都将融合进下一代ADS-B中。

数据报报文格式是空管系统的灵魂，现有报文格式来自早于ADS-B的时代，年代久远。处于兼容性考虑和当时的技术条件，其功能明显不足、扩展性差、容量有限，限制了ADS-B的发展，必须有大的改变。新的报文格式将兼容既有格式，满足新的要求，同时具有良好的扩展性。必须具备的新特征有：（1）报文具有流水号，便于唯一标识一条数据，为点对点发送、数据转发、数据质量评估、假数据排除、历史数据积累等创造条件。流水号根据情况在一定周期内（如小时、天）循环。（2）报文自带发送时戳，省去接收端重建时戳的麻烦，也便于同一数据在不同接收端能有统一的时戳。时戳和流水号的配合使用有助于许多功能的实现。时戳可根据情况按分钟、小时、天等标记。（3）航空器地址标识要签名，防止冒用。这对数据的可置信度非常重要。是军事、保密等特殊应用的重要环节。关于报文格式的研究如果展开，随着研究的深入，更多的特征将在实际应用的基础上总结出来。

ADS-B收发器的体系结构实现标准化，这便于形成完整的产业链，降低入门门槛，降低设备成本，加速技术进步。特别是软件硬件的分工要合理，应减少硬件比重，增加软件比重。在硬件不变的前提下，可通过软件升级实现技术迭代，在保护既有投入和保证系统稳定、可靠运行的前提下，加快技术发展。机载和地面收发器可统一，如不能统一，也应遵循相同的架构。此架构应先于下一代ADS-B技术得到应用，先在此架构上实现现有ADS-B，然后通过软件升级过渡到新一代的ADS-B。

建立发送协调机制，减少甚至消除数据交叠现象。在现有广播模式的基础上，实现类似二次雷达的应答机制；实现点对点（地对空、空对空）发送功能；实现数据转发功能（对地联系不畅的航空器，可由附近的航空器转发数据）等。初步设想是按区域划分，每个区域由中心设备建立和维护发送链，进入区域的航空器加入发送链，离开区域的航空器退出发送链。每个航空器监视数据发送情况，其上节点发送完后，自己紧接着发送，以此保证链上的航空器轮流发送数据。空中的航空器可以同时加入多个发送链。当然，还需具备各种异常（如抢发、重叠发送、发送链丢失、多链冲突等）的处理机制。

新的应用和新的需求，必将带来数据量的增加，所以应该采取各种措施（如定向发送、地面转发）设法提高数据收发速率。考虑到不同的应用环境，应具备收发速率可调、可相商机制。

在新一代ADS-B技术支持下，空管中心不一定在地面上，也可以在空中，由适当的航空器担任，这可以支持军事、抢险救灾、特殊临时任务等应用。

以上是本文对下一代ADS-B技术的初步探索。建议尽快进行规划，提出详细标准，进行研究、实验室验证，为下一代ADS-B技术的到来做好准备。