单位文秘网 2021-10-16 08:11:32 点击: 次
摘 要 随着我国经济的持续发展、人民生活水平的普遍提高,通用航空飞行需求将急剧增长。然而,由于我国特殊的国情,我国低空空域管理不能完全照搬美国的模式。而且,由于低空飞行航空器种类繁多、性能差异大、任务性质复杂、受天气因素影响大,民航现有空管系统难以提供可靠、灵活的飞行服务。为此,本文针对我国低空空域管理特点,分析我国低空空管的现状,结合我国自主研发的北斗导航系统的应用,设计一种基于北斗RDSS和ADS-B的通用航空飞行动态监视系统的体系结构,为低空空域通用航空的安全飞行提供了一种技术保障手段。
关键词 低空空管;RDSS;ADS-B;飞行动态监视系统
中图分类号TP39 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2015)139-0159-02
0 引言
由于我国特殊的国情,我国低空空域分为管制、监视和报告三类空域,而不像美国等通用航空发达国家,低空空域高度开放。所以我国低空空域管理不能完全照搬美国的模式。而且,针对低空飞行航空器种类繁多、性能差异大、任务性质复杂、受天气因素影响大的通用航空,民航现有空管系统难以提供可靠、灵活的飞行服务。为此,本文针对我国低空空域管理特点,分析我国低空空管的现状,设计一种基于北斗RDSS和ADS-B的通用航空监视系统的体系结构,为低空空域通用航空的安全飞行提供了一种技术保障手段。
1 我国低空空域特点
根据我国的实际国情,《我国低空空域管理改革意见》原则上把真高1000米以下空域划为低空空域,低空空域根据不同类别的空域使用需求和航空器活动特点等情况,划设为管制、监视和报告三类空域。在接受空中交通管制服务的区域内进行飞行,航空用户首先要向上级提交具体的飞行计划;另外,空中交通管制部门要注意对飞机飞行状态实时掌控,做到有效的管理指挥;在对航空飞行低空空域的飞行进行监控时,航空用户需要提前汇报飞行的具体计划,空中管理部门对飞行状态进行监控,从而为航空飞行提供飞行状况和告警等一系列服务;进行空域报告,提供飞行计划,想空中管理部门提供飞行和降落的时间,自行组织实施,空中管理部门根据航空用户的要求,提供对应的服务。
2 低空空管存在的问题
1)缺乏有效的体系与规范。
虽然近几年来,有关于低空发展及管理的一系列政策相继出台,但是也只是指出了低空发展的原则和思路,缺乏支撑其发展的有效的运行规范和体系支撑,相关的管理和控制机制并不明晰
2)飞行服务保障能力缺乏。
低空空域服务保障体系尚未形成;气象服务保障范围、精度、时效性不够;飞行计划通报自动化程度低;应急保障能力不足。不能为低空飞行提供充分、有效、及时的服务。
3)地空话音通信不畅。
空通信受地形、地貌影响,现行按航路保障要求布设的电台,存在较多盲区,通信覆盖半径较中高空大为降低,难以有效保障低空飞行时的双向通信畅通。
4)所需低空监视能力不足。
航管雷达重点覆盖航路航线、进近和机场空域,只能兼顾某些低空空域,加上雷达受电波特性限制存在盲区,部分重要的管制和监视空域存在“看不见”的现象。
3 飞行动态监视系统设计
3.1 北斗地面设备
飞行动态监视系统利用北斗卫星导航系统的导航定位功能和短报文通信功能,实现飞行动态监视终端对飞行器的位置、状态监视以及指挥调度功能。各项功能具体实现流程如下。
1)位置监视。
机载平台使用北斗用户机通过天线周期接收卫星导航信号进行定位解算,并按照申请的发射频率和规定的报文格式,将自身位置信息通过北斗系统转发后,送给北斗地面设备;北斗地面设备将接收到的机载平台位置信息发给飞行动态监视终端,经过信息处理在监控屏幕上显机载平台的当前位置。
2)机载平台选择发送预存的短报文。
机载平台的显示控制器内预存几条常用短报文,当需要与飞行动态监视终端通信联络时,通过显示控制器选择要发送的短报文;由显示控制器将短报文代码发送给北斗机载平台,通过北斗卫星转发至北斗地面设备,经过处理后送入飞行动态监视终端显示。
3)飞行动态监视终端向机载平台发送指挥调度
信息。
飞行动态监视终端根据指挥调度任务显示需要,可随时编辑短报文发送给北斗机载平台,北斗机载平台接收到指控消息后,送给显示控制器处理和显示,提供给飞行员使用。
3.2 ADS-B地面设备
飞行动态监视系统利用ADS-B地面设备接收并处理周围空域飞机发送的ADS-B广播报文,为飞行动态监视终端提供空域内的飞机信息,以便于地面管制中心实时监视周边空域交通状况,从而有效保障飞机飞行安全。
ADS-B数据链地面设备通过地面接口接收CAT 033格式的报告,然后进行编码组报,在时隙电路的控制下,将FIS-B、TIS-B报文发射到空中;同时地面设备通过天线接收到空中的ADS-B报文后,经过解调、信道译码等处理后生成CAT033和CAT023格式的报告并发送给飞行动态监视终端处理并显示。
ADS-B数据链机载设备从外部接口接收GNSS的定位结果、高度表的高度数据以及飞机的标识等数据,形成ADS-B下行报文,然后进行编码组报,在时隙电路的控制下,将ADS-B报文发射到空中;机载设备通过天线接收到地面发送来的FIS-B、TIS-B报文后,经过解调、信道译码等处理后生成符合机载CDTI显示器接口格式的报文并通过外部接口输出。
3.3 飞行动态监视终端
飞行动态监视终端是低空空域管理中地面系统的一个重要组成部分。主要用于ADS-B格式数据的接收、显示、综合处理,实现对目标航迹的统一监视与管理。
飞行动态监视终端软件的需求,软件结构分为三层:平台软件、公用软件层和应用软件层。
平台软件层包括软件操作环境和通信服务协议;公用软件层包括系统授时、数据库管理、地理信息系统 (GIS)和通讯管理软件;应用软件层包括系统管理模块、数据通信模块、界面显示模块等组成、数据库管理模块和电子地图模块。
系统管理是应用软件的核心,主要完成应用软件的各模块之间的协调调用和数据分发,减少了模块之间的交叉调用关系,各种功能的调度和进程管理。
数据通信模块主要负责飞行动态监视终端与ADS-B地面站和北斗地面设备之间的数据通信处理。该模块根据多种报文格式的要求,实现与外部接口之间的数据通信。数据通信模块由初始化、链路管理、网络数据收发和数据的打包与解析组成。
数据存储模块主要完成各类数据的存储和管理工作,数据包括原始数据,数据处理后的数据以及数据融合后的数据。
数据处理模块负责覆盖范围内低空域航空器位置信息的解析、航空器危险告警判断、位置数据平滑、数据融合处理等功能。
界面显示模块主要包括显示系统的基本信息,显示ADS-B和北斗监视数据,为用户提供系统设置、地图参数设置、航迹参数设置的接口等,显示地图信息。
4 结论
虽然近几年来,有关于低空发展及管理的一系列政策相继出台,但是也只是指出了低空发展的原则和思路,缺乏支撑其发展的有效的运行规范和体系支撑,相关的管理和控制机制并不明晰。本文介绍的基于北斗RDSS和ADS-B的通用航空监视系统的体系结构,可以作为参考,结合多点定位、雷达监视和光电监视等技术,构建多探测设备组网的监视系统,为低空域安全飞行提供
保障。
参考文献
[1]白松浩,朱晓辉,陈志杰.广播式与合约式自动相关监视的信息转换方法[J].系统工程与电子技术,2005,27(9):1658-1660.
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