53监视技术空管应用

11现代空中交通管理电子信息工程学院交通信息工程及控制教研室2现代空中交通管理25.1空管监视技术概述5.2雷达监视系统5.3广播式自动相关监视（ADS-B）系统5.4多点定位监视（MLAT）系统5.5监视技术空管应用5.6总结与展望第五章空管监视系统3现代空中交通管理35.1空管监视技术概述5.2雷达监视系统5.3广播式自动相关监视（ADS-B）系统5.4多点定位监视（MLAT）系统5.5监视技术空管应用5.6总结与展望第五章空管监视系统45.4监视技术空管应用5.4.1中国民航的ADS系统5.4.2军机自动相关监视系统5.4.3国外应用ADS-B情况5.4.4我国应用ADS-B情况现代空中交通管理455.4监视技术空管应用5.4.1中国民航的ADS系统5.4.2军机自动相关监视系统5.4.3国外应用ADS-B情况5.4.4我国应用ADS-B情况现代空中交通管理5现代空中交通管理65.4.1中国民航的ADS系统新航行系统在海洋飞行区域、内陆飞行区域都定义了一系列的管制服务程序，如侧向超越、分段爬升、航路汇聚点导航等。这些管制服务程序的实现是基于高性能的飞行监视能力和飞行导航能力。在海洋、内陆荒漠等雷达未覆盖区域，ADS是唯一的监视手段；在终端区和机场，ADS是SSR有效的补充监视手段在海洋和其他不能建立地面站的区域，ADS系统采用延时较大的卫星数据链；在其他区域，甚高频数据链延时较小，更适用于ATM系统。中国具有广阔的内陆空域，基于甚高频数据链的ADS系统是中国民航首选的ADS系统。中国民航的甚高频地空数据网已经正式开通运行，实现了主要航路的7000米覆盖现代空中交通管理75.4.1中国民航的ADS系统中国民航基于甚高频数据链的ADS系统如图所示。由机载航空电子设备、RGS、地面数据通信网、NMDPS和各用户子系统构成。信息源是机载ACARS系统，信息传输通道是甚高频数据通信网络，信息处理系统采用CNS/ATM工作站RGS地面站数据链地空网ADCCVSATNMDPS国际路由器IRI/IIVHF网关I/IICAAC地面通信网网关空管部门主机OAADS终端ARINCVHF现代空中交通管理85.4.1中国民航的ADS系统组成部分说明机载ACARS设备作为数据链系统的空中节点，是指生成各种与飞行参数有关的报文和可接收地面报文的机上设备，其主要功能是将机载系统采集的各种飞行参数信息通过空地数据链路发到地面RGS站，并接收地面网中通过RGS站转发来的信息远端地面站（RGS）是甚高频数据链系统的地面节点，用于飞机与地面数据通信网的连接，并可实现地面数据通信网节点间数据通信。远端地面站主要包括：VHF收发电台、单板计算机、对空数据调制解调器、集成控制单元、与地面网相连的路由器、与地面网相连的调制解调器、GPS授时单元以及天线、UPS电源单元和相应的系统软件。RGS站通过VHF接收机接收来自飞机的数据，RGS工作在半双工方式，使用2400bps的数据传输速率，MSK调制方式发射或接收数据，采用CSMA协议现代空中交通管理95.4.1中国民航的ADS系统组成部分说明地面数据通信网作为甚高频地空数据通信系统的地面数据传输网络，为其提供地面通信线路，可准确、快速地实现网络上任意两点之间报文数据的传输与交换。它应满足一定的网络协议和接口标准，以求达到开放系统互联的要求。目前，中国民航的基于甚高频地空数据链的地面数据传输网络采用民航的X.25分组交换网网络管理与数据处理系统（NMDPS）是甚高频地空数据网的中心处理系统，它由高性能的服务器和一定数量的计算机组成，采用以太局域网结构和工业标准的TCP/IP网络协议。该子网与外部网络的通信采用X.25通信协议，并与全国范围的RGS站LAN构成一个计算机广域网（WAN）。NMDPS的主要功能包括：RGS站的控制和监测、信息的处理、信息的寻址及路由选择、RF信道的分配、系统的管理、定期报告和警告、日志和记帐、系统定时、系统配置参数的设定、输入输出通信、通信管理现代空中交通管理105.4.1中国民航的ADS系统组成部分说明用户子系统主要分为AOC和ATC。通过用户子系统的终端，地面管制员、签派员可以直接看到与之相关的飞机数据。用户子系统通过数据链网关提供的信息服务，实现下行链路数据的分发与处理，并可由地面向飞行机组发送修改的飞行计划、各类应急指令以及飞行气象报等信息，实现用户与飞行机组的上行链路数据通信现代空中交通管理115.4.1中国民航的ADS系统数据链上行数据流程现代空中交通管理125.4.1中国民航的ADS系统数据链下行数据流程NIRBEP1NIRBEP2JPSDLMSRGSRGSRGSCAAC地面数据网络（X.25）数据链网关－航空公司－ATCEthernetTCP/IPNMDPSX.25X.25X.25X.25X.25X.25HUBIPNIRBEP1NIRBEP2JPSDLMSRGSRGSRGSCAAC地面数据网络（X.25）数据链网关－航空公司－ATC数据链网关－航空公司－ATCEthernetTCP/IPNMDPSX.25X.25X.25X.25X.25X.25HUBIP现代空中交通管理135.4.1中国民航的ADS系统ADS在L888航线上的应用中国民航总局空中交通管理局在1998年启动了西部CNS/ATM航路工程建设项目采用了新的导航、监视和通信的手段：卫星导航和惯性导航相结合的自主导航系统，以地空数据链通信为基础的ADS和CPDLC技术145.4监视技术空管应用5.4.1中国民航的ADS系统5.4.2军机自动相关监视系统5.4.3国外应用ADS-B情况5.4.4我国应用ADS-B情况现代空中交通管理14现代空中交通管理155.4.2军机自动相关监视系统美国军方认为：现在的空域结构和全球空中交通管理体制正在发生着巨大的变化，表现之一是全球范围内空域的密度正在加大，不断增加的旅客和航班数量将会迫使美空军先前制定的空中交通管理系统不再能够有足够的工作能力处理不断增大的交通流量空中交通日益繁忙，安全因素是一个必须考虑的问题，不断增加的流量将会使每年发生事故的概率不断增加。比如在克罗地亚发生过美军军机和民航客机相撞的事故；在亚利桑那发生过C-10运输机坠毁的事故，在过去的五年内，美国境内发生的军机和民航空难已经夺去了将近2000人的生命到2008年初为止，美国在军机和民航客机升级数据链系统方面已经作出了巨大的努力，并且取得了卓越的成效。美国罗克韦尔柯林斯公司已升级配置了51架飞机的导航和监视系统，根据合同将再配置多于89架的飞机，估计该公司多达411架飞机最终也将得到升级现代空中交通管理165.4.2军机自动相关监视系统美国正在积极在NAS、ATLANTIC、EUROPE和PACFIC等地区应用CNS/ATM系统，以适应其全球化作战。具体实施情况如图所示：现代空中交通管理175.4.2军机自动相关监视系统美国军方在军机上加装ModeS监视系统的计划将面向大多数12570磅或者更重的现代固定翼飞机，它们拥有数字驾驶舱并且有多于19个坐席的机舱。但是尚未将ModeS加装于战斗机上。为安全起见，除了很少在欧洲领空飞行的飞机都将装备ModeS数据链系统，借此来达到军机之间的通信，地面站导航和场面监视（CNS/ATM）的要求。现代空中交通管理185.4.2军机自动相关监视系统美国军方在上个世纪90年代中期提出的对KC-135型运输机的升级也包括（1.0nm）RNP，ADS和CPDLC三个方面。新的航空电子设备包括数据链通信管理系统、飞行管理系统（FMS）、国际海事卫星组织的卫星通信广播多接收微波着陆系统、惯性导航系统并且对现有的机载HF和VHF/UHF电台进行改装。现在已经投入使用并且即将升级换代的军机已经配备了改进型RVSM系统和ModeS数据链系统。此外还包括空中交通避撞系统（TCAS）、增强型近地警告系统（EGPWS）、彩色气象雷达和一个单片嵌入式GPS/INS系统现代空中交通管理195.4.2军机自动相关监视系统欧洲及北约意识到美军机已经装备了8.33-KHz甚高频数据链和ModeS监视系统，军方各个部门也开始急于升级自己的战斗机欧洲军事专家指出，欧洲航管部门希望到2009年在FL285上使用CPDLC数据链系统，到2014年之前在各种民航客机上使用这种数据链系统，出于安全和操作方便等方面的考虑，也将会在一些军事飞机上装备CPDLC数据链系统欧洲已在FL245-FL195战斗机上装备了8.33KHz甚高频数据链。2007年开始在FL195以上的飞机上安装。目前，他们正在审议一项议案，该议案希望在2009年3月之前完成FL195及以上系列的飞机的改装总的说来，世界各国在对军机的升级上面广泛使用了民航系统正在使用的导航、通信和监视手段，发展全球范围内的ATC网络解决通信问题，并用ADS对军机进行监视205.4监视技术空管应用5.4.1中国民航的ADS系统5.4.2军机自动相关监视系统5.4.3国外应用ADS-B情况5.4.4我国应用ADS-B情况现代空中交通管理20现代空中交通管理215.4.3国外应用ADS-B情况美国—从1992年就开始在芝加哥的O’Hare机场开展ADS-B技术的早期应用研究。澳大利亚—“高空空域计划（UAP）”欧洲—ADS-B技术的发源地美国联邦航空局（FAA）—“NextGen”欧盟—“伽利略”计划欧洲空中导航安全组织—“SESAR”现代空中交通管理225.4.3国外应用ADS-B情况美国执行ADS-B与NextGen（下一代空中交通运输系统）结合的发展策略，更好的为民航监视系统服务现代空中交通管理235.4.3国外应用ADS-B情况美国执行ADS-B与NextGen（下一代空中交通运输系统）结合的发展策略，更好的为民航监视系统服务美国未来发展ADS-B计划现代空中交通管理245.4.3国外应用ADS-B情况欧洲全境有较好的雷达覆盖，因此目前欧洲主要考虑在机场场面监视中应用ADS-B系统2002年6月——2006年6月制定ADS-B地-空应用的间隔标准2002年9月——2006年6月为ADS-B制定商业案例2003年1月——2006年6月制定并验证ADS-B地-空应用的需求2006年6月——2006年12月安装并认证具有ADS-B功能和服务的设备，并培训设备管理人员2006年6月——2007年4月确定实施ADS-B的空域和机场2006年6月——2007年12月进行支持ADS-B地-空应用的基础设施建设2006年6月——2007年12月更新ATC系统2006年6月——2007年12月培训ATC管制员使用包含ADS-B的管制程序2008年1月——现今实施ADS-B地-空应用的管制程序255.4监视技术空管应用5.4.1中国民航的ADS系统5.4.2军机自动相关监视系统5.4.3国外应用ADS-B情况5.4.4我国应用ADS-B情况现代空中交通管理25现代空中交通管理265.4.4我国应用ADS-B情况ADS-B国内实验情况中国民航飞行学院分别于2005年7月11日至14日和11月2日，在四川广汉完成两架西门诺尔飞机加装ADS-B机载设备和地面基站的两次验证与试飞。试验采用美国ADS-B科技公司研制的基于UAT的ADS-B航空管制系统，美国Garmin公司的GDL-90作为机载收发机，以及Sensis公司的地面站设备2006年5月至2007年1月，学院实施ADS-B建设阶段，已完成六种机型共108架飞机的机载设备加装、5个地面基站的建设以及基站间的网络连接工作现代空中交通管理275.4.4我国应用ADS-B情况飞机具体安装情况新津分院25架广汉分院28架洛阳分院28架绵阳分院27架现代空中交通管理285.4.4我国应用ADS-B情况机型安装情况TB20飞机7架TB200飞机37架172R飞机41架PA44-180飞机19架现代空中交通管理295.4.4我国应用ADS-B情况机载部分地面基站机载和地面显示