【導(dǎo)讀】南京航空航天大學(xué)。美國和歐洲新一代民航運(yùn)輸系統(tǒng)研究綜述。研究所取得的成果。盡本人所知，除了畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加。以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個人或。集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。

　　

【正文】 /C SSR A/C/S 低密度 /洋區(qū) HF 話音 /電報(bào) ADS (6)結(jié)論 ADS 能有效地改善空域容量，不能取代 SSR；可用于戰(zhàn)略沖突檢測；在洋區(qū)可取代飛行員的話音位置報(bào)告； ADS 管制不能用于終端和進(jìn)近階段 (不滿足快速位置更新，實(shí)時通信技術(shù)的要求 )。 美國和歐洲新一代民航運(yùn)輸系統(tǒng)研究綜述 27 ADSB 新技術(shù) （ 1） ADSB 的定義 : ADSB 是廣播式自動相關(guān)監(jiān)視的英文縮寫，它主要實(shí)施空對空監(jiān)視，一般情況下，只需機(jī)載電子設(shè)備 (GPS 接收機(jī)、數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)瞻l(fā)機(jī)及其天線、駕駛艙 沖突信息顯示器 CDTI)，不需要任何地面輔助設(shè)備即可完成相關(guān)功能，裝備了 ADSB 的飛機(jī)可通過數(shù)據(jù)鏈廣播其自身的精確位置和其它數(shù)據(jù) (如速度、高度及飛機(jī)是否轉(zhuǎn)彎、爬升或下降等 )。 ADSB 接收機(jī)與空管系統(tǒng)、其它飛機(jī)的機(jī)載 ADSB 結(jié)合起來，在空地都能提供精確、實(shí)時的沖突信息。 ADSB 是一種全新科技，它將當(dāng)今 空中交通管制 中的三大要素通信、導(dǎo)航、監(jiān)視重新定義。 Automatic—— 自動，“全天候運(yùn)行”，無需職守。 Dependent—— 相關(guān)，它只需要于依賴精確地全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)。 Surveillance—— 監(jiān)視，監(jiān)視（獲得）飛機(jī)位置、高度、速度、航向、識別號和其它信息。 Broadcast—— 廣播，無需應(yīng)答，飛機(jī)之間或與地面站互相廣播各自的數(shù)據(jù)信息。 (2)ADSB 的原理 ADSB 系統(tǒng)由多地面站和機(jī)載站構(gòu)成，以網(wǎng)狀、多點(diǎn)對多點(diǎn)方式完成數(shù)據(jù)雙向通信。機(jī)載 ADSB 通信設(shè)備廣播式發(fā)出來自機(jī)載信息處理單元收集到的導(dǎo)航信息，接收其他飛機(jī)和地面的廣播信息后經(jīng)過處理送給機(jī)艙綜合信息顯示器。機(jī)艙綜合信息顯示器根據(jù)收集的其他飛機(jī)和地面的ADSB 信息、機(jī)載雷達(dá)信息、導(dǎo)航信息后給 飛行員 提供飛機(jī)周圍的態(tài)勢信息和其他附加信息 (如：沖突告警信息，避碰策略，氣象信息 )。 ADSB 系統(tǒng)是一個集通信與監(jiān)視于一體的信息系統(tǒng)，由信息源、信息傳輸通道和信息處理與顯示三部分組成。 ADSB 的主要信息是飛機(jī)的 4維位置信息 (經(jīng)度、緯度、高度和時間 )和其它可能附加信息 (沖 突告警信息，飛行員輸入信息，航跡角，航線拐點(diǎn)等信息 )以及飛機(jī)的識別信息和類別信息。此外，還可能包括一些別的附加信息，如航向、空速、風(fēng)速、美國和歐洲新一代民航運(yùn)輸系統(tǒng)研究綜述 28 風(fēng)向和飛機(jī)外界溫度等。這些信息可以由以下航空電子設(shè)備得到： (1)全球 衛(wèi)星導(dǎo) 航系統(tǒng) (GNSS)。(2)慣 性導(dǎo) 航系統(tǒng) (INS)。(3)慣性參 考系統(tǒng)(IRS)。(4)飛行管理器； (5)其它機(jī)載傳感器。 ADSB 的信息傳輸通道以ADSB 報(bào)文形式，通過空 空、空 地?cái)?shù)據(jù)鏈廣播式傳播。 ADSB的信息處理與顯示主要包括位置信息和其它附加信息的提取、處理及有效算法，并且形成清晰、直觀的 背景地圖和航跡、交通態(tài)勢分布、參數(shù)窗口以及報(bào)文窗口等，最后以偽雷達(dá)畫面實(shí)時地提供給用戶。 ADSB 技術(shù)是新航行系統(tǒng)中非常重要的通信和監(jiān)視技術(shù)，把沖突探測、沖突避免、沖突解決、 ATC 監(jiān)視和 ATC一致性監(jiān)視以及機(jī)艙綜合信息顯示有機(jī)的結(jié)合起來，為新航行系統(tǒng)增強(qiáng)和擴(kuò)展了非常豐富的功能，同時也帶來了潛在的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 (3)ADSB 技術(shù)應(yīng)用 ADSB 技術(shù)用于空中交通管制，可以在無法部署航管雷達(dá)的大陸地區(qū)為 航空器 提供優(yōu)于雷達(dá)間隔標(biāo)準(zhǔn)的虛擬雷達(dá)管制服務(wù) 。在雷達(dá)覆蓋地區(qū)，即使不增加雷達(dá)設(shè)備也能以較低代價增強(qiáng)雷達(dá)系統(tǒng)監(jiān)視能力，提高航路乃至終端區(qū)的飛行容量；多點(diǎn) ADSB 地面設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，可作為雷達(dá)監(jiān)視網(wǎng)的旁路系統(tǒng)，并可提供不低于雷達(dá)間隔標(biāo)準(zhǔn)的空管服務(wù) 。利用 ADSB技術(shù)還在較大的區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)飛行動態(tài)監(jiān)視，以改進(jìn)飛行流量管理；利用 ADSB的上行數(shù)據(jù)廣播，還能為運(yùn)行中的航空器提供各類情報(bào)服務(wù)。 ADSB技術(shù)在空管上的應(yīng)用，預(yù)示著傳統(tǒng)的空中交通監(jiān)視技術(shù)即將發(fā)生重大變革。 ADSB 技術(shù)用 于加強(qiáng)空 空協(xié)同，能提高飛行中航空器之間的相互監(jiān)視能力。與應(yīng)答式機(jī)載避撞系統(tǒng) (ACAS/TCAS)相比， ADSB 的位置報(bào)告是自發(fā)廣播式的，航空器之間無須發(fā)出問詢即可接收和處理漸近航空器的位置報(bào)告，因此能有效提高航空器間的協(xié)同能力，增強(qiáng)機(jī)載避撞系統(tǒng) TCAS的性能，實(shí)現(xiàn)航空器運(yùn)行中即能保持最小安全間隔又能避免和解決沖突的空 空協(xié)同目的。 ADSB 系統(tǒng)的這一能力，使保持飛行安全間隔的責(zé)任更多地向空中轉(zhuǎn)移，這是實(shí)現(xiàn)“自由飛行”不可或缺的技術(shù)基礎(chǔ)。 ADSB 技術(shù)用于機(jī)場地面活動區(qū)，可以較低成本實(shí)現(xiàn)航空器的場面活動監(jiān)視。在繁忙機(jī)場，即使裝置了場面監(jiān)視雷達(dá)，也難以完全覆蓋航站美國和歐洲新一代民航運(yùn)輸系統(tǒng)研究綜述 29 樓的各向停機(jī)位，空中交通管理“登機(jī)門到登機(jī)門”的管理預(yù)期一直難以成為現(xiàn)實(shí) [8]。利用 ADSB 技術(shù)，通過接收和處理 ADSB廣播信息，將活動航空器的監(jiān)視從空中一直延伸到機(jī)場登機(jī)橋，因此能輔助場面監(jiān)視雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)“門到門”的空中交通管理。甚至可以不依賴場面監(jiān)視雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)機(jī)場地面移動目標(biāo)的管理。 ADSB 技術(shù)能夠真正實(shí)現(xiàn)飛行信息共享。空中交通管理活動中所截獲的航跡信息，不僅對于本區(qū)域?qū)嵤┛展苁潜匦璧?，對于跨越飛行情報(bào)區(qū)(特別是不同空管體制的情報(bào)區(qū) )邊界的飛行實(shí)施“無縫隙”管制，對于提高 航空公司 運(yùn)行管理效率，都是十分寶貴的資源。但由于傳統(tǒng)的雷達(dá)監(jiān)視技術(shù)的 遠(yuǎn)程截獲能力差、原始信息格式紛雜、信息處理成本高，且不易實(shí)現(xiàn)指定航跡的篩選，難以實(shí)現(xiàn)信息共享。遵循“空地一體化”和“全球可互用”的指導(dǎo)原則發(fā)展起來的 ADSB 技術(shù)，為航跡信息共享提供了現(xiàn)實(shí)可行性。 二次雷達(dá)（ SSR） A/C模式， S 模式。 S 模式即選擇模式。 S 模式 是 SSR 的一種增強(qiáng)模式。允許地面管制單位有選擇地詢問，在地面詢問和機(jī)載應(yīng)答裝置之間具備雙向交換數(shù)據(jù)功能。 (1) 問題的提出 SSR 監(jiān)視雷達(dá)的 A/C 模式編碼數(shù)量有限、可交換信息少 (識別、高度 )；在詢問信號工作范圍內(nèi)的全部飛機(jī)，會同時獲得詢問信號，可能產(chǎn)生同時應(yīng)答，造成混迭；管制員的工作負(fù)荷大；目標(biāo)容易丟失或信號中斷，飛機(jī)的機(jī)動飛行將會遮蔽機(jī)載天線；地面反射產(chǎn)生盲區(qū)；固定目標(biāo)的反射會引起虛假目標(biāo)的顯示；目標(biāo)的方位、距離等參數(shù)的分辨率低，等。 (2) S 模式簡介 S 模式的詢問信號 (上行 )示意： 美國和歐洲新一代民航運(yùn)輸系統(tǒng)研究綜述 30 S模式的應(yīng) 答信號 (下行 )示意： 一個 15 或 29 微秒的數(shù)據(jù)塊可容納 56 比特或 112比特的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的前24 比特規(guī)定用于飛機(jī)的地址編碼，這樣飛機(jī)的識別碼的數(shù)量可達(dá) 224＝16777216(1677 萬個 )，是現(xiàn)行的 A模式的 4千余倍，足以實(shí)現(xiàn)全球飛機(jī)一機(jī)一碼。 (3) S 模式的應(yīng)用 有選擇地詢問，防止信號范圍內(nèi)的所有飛機(jī)同時應(yīng)答引起的系統(tǒng)飽和、混迭發(fā)生；一機(jī)一碼，防止詢問信號串?dāng)_其他飛機(jī)；為 ATC 服務(wù)提供數(shù)據(jù)鏈能力，為 VHF 話音通信提供備份；實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)狀態(tài)的跟蹤監(jiān)視；使用單脈沖技術(shù)有效地改善了角度分辨率，提高了方位數(shù)據(jù) 的精度；是防撞的可靠手段，TCAS 是利用 SSR 應(yīng)答器的信號來確定鄰近飛機(jī)的距離和高度，利用 S 模式數(shù)據(jù)鏈功能，可確切知道對方的坐標(biāo)位置，有利于選擇正確的回避措施。 (4) S 模式的缺陷 對通信功能而言，因?yàn)?S 模式的數(shù)據(jù)鏈仍沿用了 SSR 的工作方式，勢必受到天線掃掠間歇的限制，使依賴于 S 模式的通信次數(shù)、速率和實(shí)時性差于VHF 數(shù)據(jù)鏈。但對雷達(dá)功能而言，代表了發(fā)展 的一個方向。 所需監(jiān)視性能（ RSP） 美國和歐洲新一代民航運(yùn)輸系統(tǒng)研究綜述 31 幾種類型的監(jiān)視系統(tǒng)或程序的出現(xiàn)以及現(xiàn)有支持 ATM 功能的監(jiān)視設(shè)施，使人們注意到航行系統(tǒng)正變得越來越復(fù)雜。 無可否認(rèn)，若只用一種監(jiān)視系統(tǒng)局能滿足任何類型空域中所有的飛行階段的監(jiān)視要求，是最理想的情況。但是，從成本收益的角度看，為了處理從低密度交通去到高密度終端區(qū)這樣存在著巨大差異的交通環(huán)境，就需要具有不同特點(diǎn)和功能的監(jiān)視系統(tǒng)。除非之用一種監(jiān)視系統(tǒng)就能滿足所有的要求，否則，民航界就不得不考慮任何情況。各種可用的監(jiān)視系統(tǒng)在為規(guī)劃過程提供靈活的同時，也使協(xié)調(diào)各監(jiān)視功能的工作復(fù)雜化。為了實(shí)施規(guī)劃，一個辦法是吧所有有關(guān)的運(yùn)行要求都轉(zhuǎn)成一系列監(jiān)視性能參數(shù)，即所需監(jiān)視性能（ RSP） ,這個概念是指一組量化好的監(jiān)視性能要求，如容量 、可用性、精度、更新率等等。一旦在某一空域 RSP 被制定用于一個運(yùn)行方案，那么滿足這組參數(shù)的任何一種或幾種綜合的監(jiān)視系統(tǒng)，從運(yùn)行上看都是可以考慮接受的。 第五章：空中交通管理系統(tǒng) 空域管理（ ASM） 空域管理是空中交通管理的一項(xiàng)重要任務(wù)。空域管理的任務(wù)是依據(jù)既定的空域結(jié)構(gòu)條件，實(shí)現(xiàn)對空域的充分利用，盡可能滿足經(jīng)營人對空域的需求?？沼蚴菄业闹匾Y源，對空域合理使用，會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益?？沼蚬芾淼闹饕獌?nèi)容是研究空域結(jié)構(gòu)，制定空域管理使用計(jì)劃，合理調(diào)整管制區(qū)和飛行空域；研究論證區(qū)內(nèi)航路、航線、空中走廊、 空中限制區(qū)、空中危險(xiǎn)區(qū)的計(jì)劃和調(diào)整；協(xié)調(diào)解決對空射擊同航空器飛行使用空域的矛盾。 空中交通服務(wù)系統(tǒng) ATS ATS 仍是 ATM 的主要內(nèi)容之一。 ATS 本身有幾個子系統(tǒng)組成，即 ATC、飛行情報(bào)服務(wù)和告警服務(wù)。 ATC 服務(wù)的主要目標(biāo)是機(jī)動區(qū)與內(nèi)防止飛機(jī)之間、飛機(jī)與障礙物之間發(fā)生碰撞，以促進(jìn)維持有序的空中交通流量。 CNS/ATM 系統(tǒng)的建設(shè)將為空中交通管美國和歐洲新一代民航運(yùn)輸系統(tǒng)研究綜述 32 理安全水平以及管制工作效率的提高創(chuàng)造了條件。隨著新航行系統(tǒng)在導(dǎo)航和監(jiān)視精度方面的提高，飛機(jī)之間的最小安全間隔標(biāo)準(zhǔn)將進(jìn)一步縮小，空域資源的使用效率將得到有效的提高。 情報(bào)部門履行航行情報(bào)服務(wù)工作，器其職能是收集編輯、設(shè)計(jì)制作、發(fā)布提供為保證航空公司飛行安全、經(jīng)濟(jì)、效益的航行情報(bào)資料。高度信息化的 CNS/ATM 系統(tǒng)將給飛行情報(bào)服務(wù)的方式帶來一場革命。飛機(jī)作為信息系統(tǒng)的一個終端，將直接從信息系統(tǒng)中實(shí)時地獲取最新信息，而不再需要航空公司航務(wù)管理部門的中轉(zhuǎn)。飛機(jī)可以根據(jù)空域中隨時出現(xiàn)的情況，動態(tài)的調(diào)整飛行計(jì)劃，選擇最佳的飛行方案。氣象信息業(yè)可以實(shí)時的傳送給飛機(jī)。這些實(shí)時信息的獲得將進(jìn)一步提高飛行的安全性，以能為航空公司由于避免信息不暢所帶來的經(jīng)濟(jì)損失。 告警服務(wù)的目的是為相應(yīng) 進(jìn)行搜索和救援的組織報(bào)告飛機(jī)信息，并幫助其解決所需問題。發(fā)達(dá)的通信網(wǎng)絡(luò)可以從各種渠道實(shí)時地獲得機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備中的飛機(jī)位置、狀態(tài)信息，可以為飛機(jī)隨時出現(xiàn)的問題作出診斷并提供必要的技術(shù)支持，對迫降的飛機(jī)提供搜索和救援組織工作提供飛行信息，并幫組其解決所需問題。 ADSB技術(shù)使得空中交通管制人員有可能與飛機(jī)的機(jī)組成員具有相同的監(jiān)視手段和相同的沖突探測告警，并產(chǎn)生一致的沖突解脫預(yù)案，用地理信息系統(tǒng)為平臺的增強(qiáng)型近地告警系統(tǒng)，更可以為飛機(jī)在最后進(jìn)近著落階段提供安全保障。消除地形天氣造成的不利影響。 理 ATFM ATFM 的目標(biāo)是當(dāng)交通流量要求超過或預(yù)計(jì)超過 ATC 系統(tǒng)可用能力是，確保在一定時間內(nèi)使用飛機(jī)到達(dá)或通過的區(qū)域具有最佳空中交通流量。因此ATFM 系統(tǒng)應(yīng)能減少飛機(jī)在空中和地面的延誤，防止系統(tǒng)超負(fù)荷。在歐洲， 1989年成立了 CFMU（中央流量機(jī)構(gòu)），為 ECAC(歐洲民用航空委員會 )的所有成員國提供 ATFM 服務(wù)。 CFMU 建立在 ICAO 的 CTMO（集中 ATFM）概念基礎(chǔ)上，到1995 年底，已初步字歐洲提供以下技術(shù)設(shè)備： 有關(guān)空中交通需求的戰(zhàn)略數(shù)據(jù)庫；綜合出事飛行計(jì)劃的處理系統(tǒng)；包含飛行計(jì)劃的處理系統(tǒng)； 美國和歐洲新一代民航運(yùn)輸系統(tǒng)研究綜述 33 包 含飛行計(jì)劃的戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)庫；利用戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)的工具，特別是間隔自動分配的功能；連接 CFMU 與 FMP（流量管制席位）和 AO(IFR 飛行和通用航空的用戶 )的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)； 進(jìn)行 ATFM 規(guī)劃和質(zhì)量控制統(tǒng)計(jì)的檔案數(shù)據(jù)庫。 在美國， FAA（美國聯(lián)邦航空局）采用 ETMS(增強(qiáng)的交通管理系統(tǒng) )用于ATM 服務(wù)。其中重要組成部分分為 ASD（航空狀態(tài)顯示器），安裝在 ATSCC(空中交通系統(tǒng)指揮中心 )和 20 個 ARYCC(航路交通管制中心 )和一些需要的TRACON(終端雷達(dá)進(jìn)近管制 )設(shè)施內(nèi)，實(shí)現(xiàn)其流量管理功能。整個系統(tǒng)在 ATM系統(tǒng)集成、監(jiān)控告 警、解決方案、專家系統(tǒng)及評估和易于擴(kuò)展方面，均顯示了其強(qiáng)大的功能。 （ RATMP） 空域的管理單位需要對所管轄的空域進(jìn)行分析和評估，了解和掌握本空域使用的通信、導(dǎo)航和監(jiān)視設(shè)備的性能和標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上提出對使用所轄空域的用戶飛機(jī)裝備提出要求。 ATM 對通信的要求。 ICAO 正在研究用于全球 ATM 系統(tǒng)的地 空，地 地通信的要求，這項(xiàng)公共包括對所需通信性能（ RCP）的描述， RCP 將平行于與已經(jīng)完成的所需導(dǎo)航性能（ RNP）。是對 RNP 的補(bǔ)充，同時也要考慮所需監(jiān)視性能（ RSP）的實(shí)現(xiàn)。由此構(gòu)成 的 ATM 要求將用于影響支持通信系統(tǒng)的 (SARPs)標(biāo)準(zhǔn)和建議設(shè)施、程序和指導(dǎo)材料的制定。 ATM 對導(dǎo)航的運(yùn)行要求。 ATM 對導(dǎo)航要求中將規(guī)定飛機(jī)的區(qū)域?qū)Ш?(RNAV)能力。在初期，這種 RNAV 能力可能繼續(xù)由依賴