ADS-B广播式自动相关监视原理及未来的发展和应用

广播式自动相关监视（ADS-B）是一种基于GPS全球卫星定位系统和地／空、空／空数据链通信的航空器运行监视技术,其中978 MHz的ADS-B技术——UAT系统在通用航空领域空管方面有广泛应用。中国民航飞行学院作为亚洲最大的飞行学院率先在亚洲应用ADS-B技术,从2005年至今,ADS-B系统累计运行超过10万飞行小时,工作稳定可靠。该系统极大地提高了飞行训练容量和飞行训练监控的能力。虽然学院应用了ADS-B技术,但只应用了它的部分功能。实际上ADS-B技术还有很多功能没有使用,如FIS-B和TIS-B功能等。利用学院现有的设备,未来ADS-B具有极大的应用空间。由于ADS-B采用TDMA和随机寻址广播技术,最大实时监控飞机多达500架。本文就ADS-B中的TDMA和随机寻址广播技术以及它未来广泛的应用前景进行粗浅的讨论。     

ADS-B广播式自动关监视原理及未来的发展和应用

广播式自动相关监视（ADS-B）是一种基于GPS全球卫星定位系统和地／空、空／空数据链通信的航空器运行监视技术，其中978 MHz的ADS-B技术——UAT系统在通用航空领域空管方面有广泛应用。中国民航飞行学院作为亚洲最大的飞行学院率先在亚洲应用ADS-B技术，从2005年至今，ADS-B系统累计运行超过10万飞行小时，工作稳定可靠。该系统极大地提高了飞行训练容量和飞行训练监控的能力。虽然学院应用了ADS-B技术，但只应用了它的部分功能。实际上ADS-B技术还有很多功能没有使用，如FIS-B和TIS-B功能等。利用学院现有的设备，未来ADS-B具有极大的应用空间。由于ADS-B采用TDMA和随机寻址广播技术，最大实时监控飞机多达500架。本文就ADS-B中的TDMA和随机寻址广播技术以及它未来广泛的应用前景进行粗浅的讨论。     

ADS—B多数据链路融合可行性研究

ADS-B技术作为新兴的监视手段在新航行系统中占有重要地位。当前多种数据链路并存但又互不兼容，而形成极大的“信息壁垒”，成为广播式自动相关监视技术发展所面临的一个无法回避的问题。由于三种不同体制、不同标准且又互不兼容的数据链路技术共存，已严重影响基于航空器之间的空空监视效果，制约着空管飞行流量和飞行安全保障能力的提高。...     

两种ADS-B广播式自动相关监视系统的兼容

ADS-B广播式自动相关监视目前主要包括两种：1）978MHz通用访问的UAT;2）1090MHz的S模式应答机扩展电文数据链（1090ES）。1090ES系统应用于商业运输航空领域,UAT数据链主要应用于通用航空领域。1090ES对机载设备改装要求不高,可以利用现有的S模式应答机升级后实现,因此得到了运输飞机制造商的支持。UAT系统则以其机载设备简单,灵活度高和成本低而在通用航空领域占有一席之地。由于ADS-B处于发展阶段,一些国家采用UAT,一些国家采用1090ES,因此如何使两种系统在空中交通管制中并存和兼容,是急需探讨的课题。     

基于“北斗”的低空空域通航飞机导航监视技术研究

针对目前ADS-B发射机定位信息主要取自GPS以及自身传输链路距离受限的问题,研究了基于"北斗"的ADS-B监视技术,在深入研究ADS-B报文协议的基础上,将"北斗"通信作为ADS-B传输链路的补充,研究了通航飞机的无缝导航监视技术,设计了基于"北斗"定位源的多网融合的机载监视终端系统。利用锐翔电动飞机RX1E和搭建的监视中心系统对机载终端的ADS-B和"北斗"传输进行测试验证,实验结果表明:数据传输链路实现了对低空空域通航飞机的广域监视,机载终端发送的飞行态势信息实现了监视中心对低空通航飞机的在线态势感知。研究结果为服务我国通航飞机作业安全以及提高低空空域管理的信息化水平提供了技术参考。     

ADS-B在机场场面监视中的应用研究

本文对现有机场场面监视技术做了分析比较,给出了基于ADS-B技术的场面监视系统框架,对ADS-B的报文传输协议做了解析。研究和分析结果可以为ADS-B在场面监视中的应用提供参考。     

基于网格划分的ADS-B地面站信号覆盖及选址分析

针对通用航空飞行活动的安全监视问题,合理的广播式自动相关监视（Automatic dependent surveillance-broadcast,ADS-B）地面站选址规划能够提高空域的监视范围,基于网格划分分析ADS-B地面站对真实高度的监视信号覆盖范围并进行选址分析。考虑地球曲率和地形遮蔽对信号传播距离的影响,采用数字地理高程数据建立地理模型,将空域网格化处理,用Xdraw算法计算网格覆盖性,确定ADS-B地面站对真实高度的最大理论覆盖范围,构建地面站最大覆盖模型进行空间规划布局。最后,对ADS-B地面站信号覆盖情况进行仿真,并以湖北省为例,计算出满足该区域覆盖需求的地面站布局。为实际工作中的地面站布局规划提供了依据。     

基于气象告警的ADS-B监视系统实现

为了提高管制员的工作效率,减轻管制员的工作负荷,本文提出了把气象信息和ADS-B监视数据融合处理的系统构架,通过数据服务中心实现数据的获取、归一化处理、存储及共享。而在监视终端,融合了ADS-B数据和气象信息的显示,并根据民航的飞行气象条件和ADS-B监视数据的位置信息,对接近非标准气象区域的飞机向管制员给出告警信息提示,提高了飞行的安全性和空域的利用率。该系统的实现,为空管的智能化发展提供了实践和理论参考,丰富和提升了民航气象服务的方式和效率,具有广泛的应用价值。     

基于ADS-B数据的三维航迹可视化技术

目前,ADS-B系统已广泛应用于民航,但主要还是用于航线监视和管制指挥方面,ADS-B系统在教学和训练飞行质量评估方面的作用和潜力挖掘得还不够充分。本文提出了一种利用Google Earth平台呈现飞机三维航迹的新方法,使用KML语言描述从ADS-B监视数据中解析出的经度、纬度和高度,通过Google Earth提供的可扩展接口引入编辑好的KML文件得到Google Earth上训练飞机的三维航迹。通过实际数据验证,呈现出的三维航迹清晰直观,并且得到的三维航迹可以用于训练航迹动态复现和轨迹对比,对训练教学有一定意义。     

空—地通信数据链的技术特性及发展方向

新的通信、导航、监视和空中交通管理系统(CNS/ATM)即新航行系统的主要特点之一是,使用于数据链和网络技术进行日常航空通信。现在,通过航空移动卫星服务(AMSS)、高频数据链(HFDL)、VHF数据链(VDL)和S模式二次监视雷达(SSR)进行的空一地数据通信,已经被国际民航组织(ICAO)认可为在不同类型空域和使用场景进行通信的有效方式。这些数据链使用不同的传输技术,但与用户的接口界面都是以国际标准化组织(ISO-International Oganization for Standardization)开放式互联系统(OSI—Open System Interconnection)参考模式为共同的接口标准的。使用共同的用户接口标准的优点是:这些数据链能形成若干个子网,而且这些子网能够与机载航空电子系统或地面系统互联,当然后者也应该使用与前者相同的用户接口标准。制定这种互联网络的结构标准是航空无线电通信网络(ATN)的任务之一。     

一种低成本的无人机监控方法

本文根据无人机的用途特点,提出了一种低成本的无人机监控方法。充分利用现有网络及监视技术,在无人机上加装ADS-B发射装置或4G物联网卡,通过地面的数据融合处理技术,与载人机的报文信息进行冲突检测,借助无人机地面站或4G网络把冲突检测的结果传输给无人机,从而实现了无人机主动避让载人机的目的,同时把无人机的信息编码为TIS-B报文发送给ADS-B数据处理控制中心,将无人机的监视融入到民航的CNS/ATM系统中,为无人机在融合空域中的飞行提供了一种解决方案。     

基于ADS-B最小安全间隔评估研究

本文以广播自动监视技术(ADS-B)为主导,从监视系统的监视精度、作用范围和安全间隔入手,采用改进型Reich模型为基础,建立碰撞区和临近区、模型的延迟误差区、航迹固有偏差区的综合模型,结合国际民航组织的飞行安全指标,进行综合概率评估.进一步缩小ADS-B的碰撞最小飞行安全间隔,最后整合尾流安全区,进行航路流量预测.     

基于深度学习与高斯差分法的ADS-B异常数据检测模型（英文）

受地形结构、气象条件等多种因素的影响,用于低空通航飞行器定位的广播式自动相关监视(Automatic dependent surveillance-broadcast,ADS-B)设备获取的位置信息存在异常数据。为检测异常数据,提出一种基于深度学习与高斯差分法的ADS-B异常数据检测模型。首先,依据ADS-B位置数据的特点,将ADS-B位置数据转换到以起飞点为原点的坐标系中,利用运动学原理去除ADS-B位置数据中的离群点。然后,利用高斯差分法(Difference of Gaussian,DoG)获取位置数据的细节信息。最后,利用长短期记忆单元(Long short-term memory,LSTM)神经网络优化在ADS-B位置数据中梯度减小严重的循环神经网络(Recurrent neural network,RNN)。通过LSTM神经网络构成的seq2seq(Sequence to sequence)模型对位置数据进行重构,利用重构误差检测异常数据。通过实际数据对模型进行验证和对比分析表明:利用seq2seq模型对ADS-B位置数据重构的方法能有效地检测异常数据,运行时间得到减少,而且相较于RNN神经网络,检测的平均准确率提高了近2.7%,相较于传统的异常检测模型具有更高的准确率。     

ADS-B机场场面监视技术研究

如何在复杂的机场环境和恶劣的气象条件下管理日益增多的飞机和地面服务车辆,成为机场运行管理中必须考虑的问题。本文给出了采用广播式自动相关监视系统(ADS-B)技术实现机场场面监视的解决方案。     

通航飞行服务站系统研究与实现

通航飞行服务站系统为通用航空提供最广泛的飞行服务,保证通用航空器安全、有序、高效执行飞行任务。该系统通过低空监视雷达、1090ES ADS-B地面站和北斗应用终端对低空空域进行综合监视,引接自动气象观测系统和AFTN电报网,自动采集气象情报、飞行情报、航行情报数据,为各类低空空域用户提供实时的低空飞行监视、管理和服务功能。本文对通航飞行服务站系统的系统结构与功能作了简要的介绍。本文研究工作对促进通用航空发展具有重要作用。     

基于改进蚁群算法的无人机冲突解脱技术（英文）

基于ADS-B监视数据,提出了一种基于线性外推法的机载无人机冲突探测与解脱方法,为可能发生的冲突提供预警。为解决多无人机冲突问题,引入基本蚁群算法,并通过加入速度调整策略来优化传统的基本蚁群算法的冲突简化模型。提出了一种基于速度调整策略和航向调整策略的多无人机冲突解脱方案。通过加入排序系统和角度信息,改进了蚁群算法。结果表明,改进的蚁群算法可为空域内多无人机规划无人机冲突解脱路径。改进后的蚁群算法,提高了计算效率,收敛出最优化目标所需时间减少了43.9%,且最终总延误距离减少了58.4%。     

无人机监管服务系统的设计与实现

无人机监管服务系统能够为无人机提供全过程的飞行服务保障。本文介绍了当前无人机发展现状,分析了无人机产生的安全隐患,提出了无人机监管服务系统的技术方案,通过ADS-B、2G/3G、北斗指挥机、一次/二次雷达、MLAT、光电探测等多源监视信号融合处理,引接军民航空管AFTN专网、气象局以及自动气象观测站的气象数据,为无人机提供飞行监视、航空气象、计划管理、航空情报、空域管理、系统管理等服务,能够保障无人机安全有序地飞行。     

ADS-B的运用与安全性分析

随着全球空中交通不断发展,飞行量不断快速增长,民航客机、通航飞机、无人飞机在未来有望实现在同一空域共存。未来在如何成功处理这一增长并不断改善数亿乘客的飞行安全方面,下一代空中交通管理系统起着至关重要的作用。自动相关监视广播系统(ADS-B)是这一系统的核心部分。与传统的雷达系统不同,这一技术使得飞机能够自动广播它的位置和目的地,提供飞机之间更强的感知能力。本文讨论了基于ADS-B当前状态引申出的相关重要问题。分析了频率为1090 MHz的通信信道,用于了解日益增加的空中交通流量情况下它的当前状态。此外,本文着重分析了ADS-B所面临的重大安全挑战。     

成都空管自动化系统ADS-B处理模块设计与验证

基于ADS-B地面站及成都数据评估试验监测系统的建设需要,本文给出了成都自动化系统ADS-B处理功能的总体设计和系统架构,实现了自动化系统的ADS-B处理功能,并实现了ADS-B模块与自动化系统的隔离并行运行,确保ADS-B处理模块运行不影响自动化系统的保障能力。同时,通过对成都应急自动化系统的ADS-B处理能力和精度进行了飞行校验,结果证明系统各软件模块运行正常,处理结果正确,达到设计要求。     

1090ES ADS—B接收机模型关于空中交通管理的仿真研究

广播式自动相关监视（ADS－B）是一种对支持未来空中交通管理事业发展非常有利的监视技术。为了支持未来空中交通管理事业的研究和发展,本文设计了一个基于1090ESADS－B的接收模型,用来模拟接收范围和空中交通干扰对ADS－B消息的影响。由于1090MHz数据链路与下行链路空中交通管制雷达信标系统（ATCRBS）A／C模式和S模式共享同频率段,因此需要考虑的两个主要因素为：一是接收范围的影响,二是接收机上产生的干扰信息。并对各种干扰情况分别进行了讨论,最后给出了一个完整的仿真实例。