ADS-B技术在通用航空的发展前景

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【摘要】随着国内低空空域的开放，新疆地区通用航空飞行量增长迅猛，而现阶段新疆地区的空管监视设备无法为其提供完善的监视、情报等服务。本文通过分析新疆区域通用航空的基本概况，及新疆地区空管监视技术的发展和应用情况，提出利用ads-b监视技术为通用航空提供监视服务，并对通用航空在新疆区域的未来发展进行了展望。

关键词：通用航空；ADS-B；监视技术

通用航空是民用航空业的一个分支，包含的内容繁多，涵盖了用于客、货运输的定期航线飞行以外的所有民用航空。其特点是飞行高度范围比较低，一般集中在高度3000米以下的低空空域。通用航空作为新兴产业，在我国国民经济中的地位日益突出，已成为发展区域经济和改善民生的领导型带动型产业。目前受制于我国低空空域严格的管理制度以及低空导航和监视技术的制约，我国通用航空的数量远不能满足日益增长的行业需求。由于新疆区域受到地形、自然环境影响，长期以来无法实现雷达信号覆盖，低空管制区域的监视更是缺少有效的手段，成为制约通航业务发展的瓶颈因素之一。

一、ADS-B技术简介

广播式自动相关监视系统（ADS-B）是利用空地、空空数据通信完成交通监视和信息传递的一种航行新技术。ADS-B（AutomatiDependentSurveillance-Broadcast)是航空器或者在飞行区运行的车辆定期发送其状态向量和其他信息的一种功能。ADS-B包含了以下几层含义：自动（Automatic）：数据传送无需人工干预；相关（Dependent）：航空器的设备决定了数据的可用性，数据发送依赖于机载系统；监视（Surveillance）：提供的状态数据适用于监视的任务；广播（Broadcast）：采用广播方式发送数据，所有用户都可以接收这些数据。ADS-B系统包含机载和地面设备两部分，机载设备以GPS进行实时定位后，以1秒的时间间隔把飞机的位置、速度、高度等信息向外广播，其周围的飞机和地面基站都能收到这些数据。同时，本航空器也能接收到其他航空器的相关数据。ADS-B(AutomaticDependentSurveillanceBroadcast广播式自动相关监视)，是指无须人工操作或者询问，可以从相关机载设备获取参数并向其他飞机或地面站报告飞机的位置、高度、速度、航向、识别号等信息，从而使管制员对飞机飞行状态进行监控(如图1)。与雷达技术相比，ADS-B能够提供更加实时和准确的航空器位置等监视信息，建设投资只有前者的十分之一左右，并且维护费用低，使用寿命长。使用ADS-B可以增加无雷达区域的空域容量，减少有雷达区域对雷达多重覆盖的需求，有效地解决偏远、低空地区相关设备部署的问题，大大降低空中交通管理的费用。ADS-B还可以为航空器提供交通信息，传送天气、地形、空域限制等飞行数据信息，使机组更加清晰地了解周边的交通情况，提高情景意识，并可用于航空公司的运行监控和管理，为安全、高效的飞行提供保障。

二、新疆区域通用航空的基本概况

随着“一带一路”倡议的实施，新疆地区迎来了新的发展机遇。2019年新疆实现地区生产总值（地区GDP）13780亿元，同比增长6％左右，第三产业对经济的贡献率超63％。接待游客历史性突破2亿人次、实现旅游收入超3400亿元（人民币）。2020年，新疆将支持各类市场主体平等参与旅游市场开发，旅游业发展势头强劲，新疆独特的区位优势和丰富的旅游资源，为发展通用航空业提供了广阔的市场和发展潜力。在农业生产方面，新疆作为国内农业大省和产棉基地，对通用航空的需求十分巨大。通过通用航空可对农作物实施叶面施肥、化学调控和脱叶剂脱叶、生长监控等作业，可以有利于对农作物的生长过程实施科学管理，提高农产品的品质以及减少自然灾害天气对农作物的影响，达到科学管理的目的。在能源方面，新疆是国家西气东输的重要产能基地，通过直升机可完成长距离的管线巡护任务，是保障能源战略通道的重要手段。新疆区域内通用航空还肩负着森林防护，飞播草籽，灭鼠灭蚊，人工影响天气以及抢险救灾等重要任务，对通用航空需求将愈来愈大。新疆维吾尔自治区人民政府在《关于加快通用航空业发展的意见》中指出：到2030年，将建成200个以上通用机场，基本实现通用航空县县通、团团通，覆盖农产品主产区、重点国有林区、重点产业集聚区、国家级风景名胜区、世界自然文化遗产。建设低空飞行航线网络，建立完善的低空安全监管及通用航空飞行服务体系，基本实现自治区区域内低空飞行常态化，通用航空年飞行量20万小时以上。规划建设5个以上通用航空产业集聚区，并争取成为国家通用航空发展综合或专业示范区。同时，培育壮大一批具有市场竞争力的通用航空企业，形成通用航空制造业、通用航空运营业、通用航空服务业协同并进，通用航空与交通物流、工农林业、旅游文化、社会服务相融合的通用航空产业发展新格局。据民航新疆管理局数据统计，2018年，新疆通航企业已增至15家，飞行总量达到91267架次，同比增长36%，飞行累计40108小时，同比增长25%。2020年通用航空产业经济规模已超过1000亿元。在庞大的市场需求以及政府各种利好政策的支持下，新疆区域内通用航空发展迅速。国家战略、民航强国、新疆发展等多重利好因素叠加，给新疆区域内通用航空发展带来前所未有的机遇。也迫切需要新技术、新科技为安全运行提供保障。通用航空的快速增长与区域内基础导航、监视设备保障能力之间的矛盾日益突出，也成为制约通航发展的主要因素之一。ADS-B具备实时提供准确的位置信息的功能，其建设成本只有雷达系统的十分之一，维护便捷，损耗率低、可用年限长。使用ADS-B技术可以确保监视空域更全面死角少，监视更精确。ADS-B技术，是国际民航组织确定的未来主要监视技术，被中国民航局确定为大力推广的四项航行新技术之一，也是中国民航“十三五”期间主要推广应用的监视技术手段，十分适合于地域广阔、地形复杂的新疆地区使用。监视管制并不是仅仅缩小了管制指挥间隔，而是在信号，自动化设备，通讯手段等有保障的情况下，为服务对象提供管制，情报，告警等等一系列服务，体现中国民航“人民航空为人民”的理念，树立真情服务的意识。

三、新疆地区空管监视技术的发展情况

乌鲁木齐管制区管辖空域面积约200万平方公里，是我国面积最大的管制区。管制区内雷达管制与程序管制方式并存。雷达覆盖范围内已实施雷达管制，雷达覆盖范围主要在天山以北和乌鲁木齐以东的空图1域内。南疆地区无雷达覆盖，实施程序管制，飞行特点是飞越航班高度较高，汇聚飞行冲突多；乌鲁木齐往返南疆各机场及各机场之间串飞、环飞、直飞内地的航班之间飞行冲突种类多，包括顺向穿越、汇聚飞行和相对冲突，在复杂运行情况下采用程序管制方式调配难度较大，进而直接影响空域容量和运行效率。监视技术手段的缺乏导致通用航空的发展更加受到制约。ADS-B技术作为全球民航新技术的主要发展方向，也是我国民航“十三五”期间主要推广应用的监视技术手段，十分适合于地域广阔、地形复杂的新疆地区使用。使用ADS-B设备解决南疆地区主要航路航线无监视手段的难题，能够极大地提高民航安全生产运行效率，有效提高空域利用率，减少时刻浪费，降低各单位成本开支。在民航局、民航局空管局和民航新疆管理局的指导下，新疆地区于2017年8月18日起在乌鲁木齐区域AR05、AR06扇区实施ADS-B第一阶段试验运行；2018年1月4日起扩大范围，在AR02、AR03、AR05、AR06扇区实施ADS-B第二阶段试验运行；2019年10月11日08:00起，在乌鲁木齐区域全扇区实施ADS-B正式运行，运行间隔为同高度飞行的航空器之间最小水平间隔不小于10公里，有效的提高了空域的利用率，提升了空管保障安全水平，大大缓解了管制员的工作负荷。ADS-B技术在经济性、误差率、监视能力方面均优于传统的雷达监视服务手段，可以有效地解决偏远地区相关设备部署的问题。由于新疆地域和管制运行的特点，雷达的规划建设工作难度大、成本高。与雷达系统相比，ADS-B提供的航空器监视信息更加实时和准确，而建设投资只有前者的十分之一左右。

四、ADS-B技术在新疆区域内通用航空发展的优势和制约因素

随着经济发展，新疆区域内通航发展将迎来了前所未有的机遇，但从通航行业长远发展考虑，迫切需要完善的航空监视，气象，情报来保证其飞行安全。ADS-B技术可以为飞机提供地区天气以及文字性咨询的飞行服务等，能使通航飞行员以拓展的视距和精确度看到飞行冲突，提高飞行安全水平。就目前新疆区域内的空管监视条件及未来发展趋势来看，通用航空发展ADS-B技术无疑是最好的选择。ADS-B技术拥有成本低、精度误差小、监视能力强的特点，有效解决和避免了传统监视方式的种种弊端，优越性不言而喻。一是通用航空公司的机队多为老旧机型，多数航空器未进行相应的技术和设备更新，飞行人员也未经过相应的培训，在未来实施实现ADS-B监控过程中成为主要的制约因素。航空公司存在老旧机型和低配置机型，这部分航空器可能不具备ADS-B能力，不具备ADS-B能力的航空器在ADS-B空域内运行存在风险。二是广阔的地域、复杂的地形，增加了监视设备建设难度，但飞机的安全飞行又少不了监视设备的应用。现阶段新疆地区ADS-B建设的周期和覆盖范围受到一定的局限性，后期需要继续加大建设力度。五、未来发展趋势随着ADS-B技术的不断发展及新疆区域内ADS-B基站建设的不断跟进，区域内低空监视覆盖水平将不断提高，结合现有的ADS-B站点，将形成较完整的监视覆盖信号，供管制部门监视指挥。通过应用ADS-B技术，可提升对空监视能力，进而提高安全水平、增大空域容量、提高运行效率。ADS-B技术的蓬勃发展，将会为通用航空更好的提供航空情报服务，并解决通用航空发展急需的监视需求，持续提高通用航空安全保障能力。

参考文献：

[1]朱良伟.ADS-B在通航监视中的应用[J].中国新通信,2018,v.20(14):120.

[2]李波,翟书颖,李茹,etal.一种采用ADS-B技术的通用航空防撞系统[J].电讯技术,2019,59(01):23-30.

[3]齐雁楠,王兴隆,张召悦.基于北斗的ADS-B技术在我国通用航空中的应用[J].航空计算技术,2013(05):24-26.

作者：杨磊 单位：民航新疆空中交通管理局空管中心区域管制中心