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基于北斗的民航追踪监视体系应用发展综述
来源:尖兵之翼 | 作者:任 奇 陶志平 孟 斌 周中华 何大海 张承皓 | 发布时间: 2020-09-01 | 17720 次浏览 | 🔊 点击朗读正文 ❚❚ ▶ | 分享到:
目前主要通过航空器通信寻址报告系统（ACARS）、广播式自动相关监视（ADS-B）和雷达等监视方式实现...
       监视技术是现代民航运行及空中交通管理的重要技术基础。目前主要通过航空器通信寻址报告系统（ACARS）、广播式自动相关监视（ADS-B）和雷达等监视方式实现。本文对国内外追踪监视体系发展历程进行概述，然后结合国内北斗天基资源全球化的服务，分析国内未来监视技术的应用和发展趋势。
       2014年3月，马航MH370失联在全球引发极大震动，国际民航组织（ICAO）各成员国及全球业界正系统推进航空器追踪监控工作。习总书记提出了重要批示，要求加强航空安全保障体系、航空安全监控能力、技术装备支撑能力和应急反应处置能力监视。监视技术是现代民航运行及空中交通管理的重要技术基础。
       中国民航局于2016年底启动中国民航航空器全球追踪监控体系建设工作，旨在全面提升我国在民用航空器的全球追踪监控能力，加强我国航空安全保障体系建设，并提出了“先通用后运输，先监视后导航”的“北斗”应用实施策略。目前，将北斗作为我国民用航空的主用导航系统，可使我国民航摆脱对国外GNSS星座的依赖，在保障飞行安全和提高运行效率方面发挥重要作用。此外，民用航空是最高端用户，推进北斗在民航追踪监视领域应用，是服务国家战略与国家安全大局的重要需要，是推进国家空管体制改革大局的需要，是进一步提升民航安全水平的需要，也是提升中国民航国际竞争力与话语权的需要。
       监视是飞机安全飞行和空中交通管理的基础。独立监视手段主要有一次监视雷达（PSR）、A/C/S模式二次雷达（SSR）及自动相关监视等。自动相关监视依靠航空器自主定位和报告实现，该监视手段主要有约定式自动相关监视（ADS-C）和广播式自动相关监视（ADS-B），其中ADS-B技术在民航得到广泛应用。而在国内，由于北斗短报文系统的优势，在民航系统中越来越得到重视，是在基于星基的ADS-B技术成熟之前的一种重要手段。
       国外民航监视体系发展现状
       飞机通信寻址与报告系统（ACARS）  ACARS系统由美国ARINC公司在20世纪70年代开发，并于1978年正式投入使用，使空地之间的通信由单纯的语音通信扩展为现阶段的语音和数字电报（ACARS报文）两种方式，实现了空地通信系统的重大变革，得到国际民航界的普遍认同。系统高达99.999%的有效性和方便的空地数据传输方式，是民航最值得信赖、最为可靠的空地通信系统。但传输延时、信道竞争和速度较低等问题也随着民航业务量的迅速膨胀成为制约ACARS空地数据链高速发展的技术瓶颈。
       二次雷达  20世纪70年代初，计算机技术和雷达结合实现了航管雷达的全自动化。航管二次雷达是指提供地面对空中交通监视和管制用的二次雷达系统。地面上设置扫描询问雷达，飞机上装有雷达应答机，两者在L频率上呼应工作。地面雷达将收到飞机发来的应答信号经处理后，能在平面位置显示器上显示目标光点，位置对应于飞机的方位和距离。这一系统在1957年被国际民航组织采纳为标准的空中交通监视系统。这个系统极大改善了空中管制环境，提高了管制效率，可用于重大任务保障和应急保障等。
       ADS-B ADS-B是国际民航组织确定的未来主要监视技术，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。该技术将卫星导航、通信技术、机载设备以及地面设备等先进技术相结合，为飞行提供了更加安全、高效的监视手段，扩大了监视覆盖范围，有效提高了空中交通安全水平、空域容量与运行率，它不需飞行员干预和地面询问，自动周期性向所有用户广播监视数据，提供航空器的位置、高度、速度、方向和识别码等信息，其监视数据依赖机载设备（如气压高度表）、导航信息来源于全球导航卫星系统GNSS等。目前，ADS-B技术逐渐成熟，ADS-B系统已经成为世界各国新空中交通管理系统的重要组成部分。
       美国、欧洲等发达国家不仅把ADS-B作为下一代空管的核心技术，而且还在积极探索开发ADS-B的其他扩展应用，包括利用低轨卫星星座构建ADS-B网络，实现对航空平台的全球无缝监视。其中：美国联邦航空管理局（FAA）“新一代航空运输系统”（NGATS）计划中提出新一代空中交通系统NextGen计划，旨在基于星基的ADS-B技术实现全球航空器实时追踪；欧洲“单一天空计划”提出在监视方面，ADS-B为飞机全球追踪提供技术手段，确保2025年实现全欧洲范围内一体化、无缝式空中交通管理系统，促进欧洲范围内的空中活动安全有序，并最大限度地提高欧洲空域容量和空管效率。目前较为成熟的有“铱星二代”系统和“全球星二代”系统。