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廣播式自動相關監視

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廣播式自動相關監視(英語:Automatic dependent surveillance – broadcast,縮寫ADS–B)是一種飛機監視技術,飛機通過衛星導航系統確定其位置,並進行定期廣播,使其可被追蹤。空中交通管制地面站可以接收這些資訊並作為二次雷達英語Secondary radar的一個替代品,從而不需要從地面發送問詢信號。其他飛機也可接收這些資訊以提供姿態感知和進行自主規避英語self-separation

ADS–B是一種「自動」系統,它不需要機師或其他外部資訊輸入,而是依賴飛機導航系統的數據。[1]

ADS–B是美國下一代空中運輸系統英語Next Generation Air Transportation System(NextGen)[2] 印度機場管理局根據國際民用航空組織(ICAO)全球計劃倡議和航空系統組件升級(ASBU)升級計劃[3]以及Single European Sky ATM Research英語Single European Sky ATM Research(SESAR)的一個組成部分。[4] ADS–B設備在澳大利亞領空的部分地區已為強制性配備,美國要求2020年前為部分飛機配備[5],以及自2017年起,歐洲一些飛機也被要求強制配備此類設備。[6][7]加拿大則正在使用ADS-B進行很有限的空中交通管制。[8]

描述

ADS-B由「ADS-B Out」和「ADS-B In」兩項服務(傳出與傳入)組成,可能取代雷達作為管控全球飛機的主要監視方法。在美國,ADS-B是下一代國家空域戰略升級和加強航空基礎設施與營運戰略的一個組成部分。ADS-B系統還可通過TIS-B和FIS-B應用程式提供交通和官方生成的圖形天氣資訊。[9]ADS-B會實時(每秒)向空中交通管制以及其他配備ADS-B的飛機提供本飛機的位置和速度數據,使飛機可見而增強安全性。ADS-B數據還可以記錄和下載,用於飛行後的數據分析,這可以作為低成本的航班追蹤、計劃和調度的數據基礎設施。

「ADS-B Out」通過機載發射器周期性廣播每架飛機的資訊,例如標識,當前位置、高度和速度。ADS-B Out可為空中交通管制員提供實時的位置資訊,在大多數情況下,它比現有的基於雷達的資訊更準確。憑藉更準確的資訊,管制員能更高精度的定位和分隔飛機。

「ADS-B In」是供飛機接收FIS-B、TIS-B以及其他ADS-B數據,例如附近飛機傳來的直接通信。地面站的廣播數據通常僅在有「ADS-B Out」廣播飛機時提供,這限制了純ADS-B In(僅接收)設備的實用性。[10]

該系統依賴兩個航空電子組件——一個高度完整的GPS導航源和一個數據鏈(ADS-B單元)。有多種經過認證的ADS-B數據鏈,其中最常用的數據鏈運行在1090 MHz,本質上是經過修改的S模式應答機,也有些運行在978 MHz。FAA希望專門在18,000英尺(5,500米)以下飛行的飛機使用978 MHz鏈路,以幫助緩解1090 MHz頻率的進一步擁堵。[11]

優勢

ADS-B為機師和空中交通管制等各方面提供了諸多優點,提高飛行的安全性和效率:[12][13]

  1. 流量:機師在裝備了ADS-B In系統的飛機上可以看到周圍裝備有ADS-B out飛機的資訊,其中包含該飛機的高度、航向、速度,以及與其距離。除了接收裝備有ADS-B飛機的位置報告,如果有適當的地面設備和地面雷達,TIS-B(僅限美國)還可提供未裝備ADS-B飛機的位置報告。ADS-R在UAT和1090 MHz頻帶之間重發ADS-B位置報告。
  2. 天氣:配備通用接入收發器(UAT)實現ADS-B In技術的飛機能夠通過航班資訊服務廣播(FIS-B)接收天氣報告和天氣雷達(僅限美國)。
  3. 飛行訊息:航班訊息服務廣播(FIS-B)也將可讀的航班訊息(諸如臨時飛行限制英語Temporary flight restrictionsNOTAM傳輸給裝備UAT的飛機(僅限美國)。
  4. 成本:與空中交通管制使用的一次和二次雷達系統相比,ADS-B地面站的安裝和操作便宜許多,便於進行航空器分隔和管制。

與其他目前商業化提供的一些機上天氣服務不同,在美國使用ADS-B服務或其各種優勢不會被長期收取費用。飛機所有者支付設備和安裝費用,聯邦航空總署(FAA)則為與該技術有關的所有管理和廣播服務付費。

安全

情景感知
改進可見性

效率

減少環境影響
交通容量改進

其他應用

駕駛艙顯示流量資訊
避免飛機相撞

安全風險

有駭客組織於2012年聲稱可用欺騙英語Spoofing attack性ADS-B報文干擾導航,因為這些報文沒有被加密和進行身份驗證[14]

由於標準中缺少認證環節,使得數據必須經過一次雷達驗證。而ADS-B報文未經加密,因此任何接收者都可讀取。[15]

運作原理

ADS-B系統
ADS-B系統

ADS-B系統有三個主要組件:地面基礎設施、機載組件、操作程序。[16]

物理層

通用接入收發器(UAT)

與監視雷達的關係

與ADS-A/ADS-C的關係

廣播式流量資訊服務(TIS-B)

多鏈路網關服務

航班資訊廣播服務(FIS-B)

ADS-B跟蹤網站

有許多網站採用眾包信號源在互聯網上提供飛機流量資訊。例如:

參見

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 How ADS-B works. Airservices Australia. 28 November 2012 [26 July 2014]. (原始內容存檔於2018-02-18). 
  2. ^ Gugliotta, Guy. An Air-Traffic Upgrade to Improve Travel by Plane. The New York Times. November 16, 2009 [2009-11-17]. (原始內容存檔於2013-05-22). 
  3. ^ 存档副本 (PDF). [2018-02-21]. (原始內容 (PDF)存檔於2016-07-31). 
  4. ^ Richards, William R; O』Brien, Kathleen; Miller, Dean C. New Air Traffic Surveillance Technology (PDF). Boeing aero quarterly. 2010, 2 [7 April 2014]. (原始內容存檔 (PDF)於2017-01-10). 
  5. ^ eDocket (PDF), US: GPO, December 2010 [2018-02-21], (原始內容 (PDF)存檔於2011-07-21) 
  6. ^ 存档副本. [2018-02-21]. (原始內容存檔於2017-08-02). 
  7. ^ Davidson, Jason. ADS-B Requirements Coming Into Effect. Universal Weather. 2013-09-23 [2013-09-30]. (原始內容存檔於2013-09-28). 
  8. ^ NAV CANADA: Products and Services - ADS-B. [2018-02-21]. (原始內容存檔於2018-02-21). 
  9. ^ Free flight systems, [2018-02-21], (原始內容存檔於2012-11-17) 
  10. ^ What portable ADS-B receivers don’t tell you, [2018-02-21], (原始內容存檔於2015-07-13) 
  11. ^ Surveillance broadcast, En route (general information), US: FAA, (原始內容存檔於3 May 2011) 
  12. ^ Broadcast services, ADS‐B, US: FAA, (原始內容存檔於29 April 2011) 
  13. ^ Scardina, John. Overview of the FAA ADS-B Link Decision (PDF). Federal Aviation Administration. 7 June 2002. (原始內容 (PDF)存檔於16 March 2007). 
  14. ^ Air Traffic Control Systems Vulnerabilities Could Make for Unfriendly Skies [Black Hat] - SecurityWeek.Com. [2018-02-21]. (原始內容存檔於2015-02-08). 
  15. ^ Decoding ADS-B position. [2018-02-21]. (原始內容存檔於2018-02-25). 
  16. ^ Mozdzanowska, Aleksandra; 等, Dynamics of Air Transportation System Transition and Implications for ADS-B Equipage, 7th Aviation Technology, Integration and Operations Conference (ATIO), Belfast, Northern Ireland: AIAA, September 18–20, 2007 
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廣播式自動相關監視
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