1、新航行系統導論新航行系統導論Introduction to CNS/ATM第第4章章 監視系統監視系統4.1 4.1 概述概述4.3 4.3 自動相關監視系統自動相關監視系統Introduction to CNS/ATM4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統中國民航大學 CAUC4.1 4.1 概概 述述獨立監視獨立監視 非獨立監視（即相關監視）非獨立監視（即相關監視） 地面自行監視，不依賴用戶或外部傳媒地面自行監視，不依賴用戶或外部傳媒 一次監視雷達（一次監視雷達（PSR）屬于獨立監視）屬于獨立監視 依靠用戶發送位置等報告依靠用戶發送位置等報告人工位置報告、自動相關監視（人工位置報告、自動

2、相關監視（ADS）屬于非獨立監視）屬于非獨立監視 合作式獨立監視合作式獨立監視 依靠用戶應答或第三方傳媒發送應答信號依靠用戶應答或第三方傳媒發送應答信號二次監視雷達（二次監視雷達（SSR）屬于合作式獨立監視）屬于合作式獨立監視 中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統 所謂所謂現行監視系統現行監視系統，是指那些在，是指那些在ICAO制定并通過制定并通過CNS/ATM方案之前已有的監視系統。方案之前已有的監視系統。 中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統上世紀上世紀40年代由英國研制成功年代由英國研制成功PSR為空管飛機的監視作出了卓越的貢獻為空管飛

3、機的監視作出了卓越的貢獻 在在CNS/ATM概念中，概念中，PSR將逐漸消失將逐漸消失 PSR對目標的基本測量參數是目標距雷達的對目標的基本測量參數是目標距雷達的距離距離和目標和目標角位置角位置，有些雷達還可以測定運動目標的相對速度有些雷達還可以測定運動目標的相對速度 。現代空管監視系統中，現代空管監視系統中，PSR往往與往往與SSR地面系統合裝地面系統合裝中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統目標距離的測量目標距離的測量rctR21發射時刻與接收到發射時刻與接收到回波時刻的時間差回波時刻的時間差 中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統目標方位的

4、測量目標方位的測量 目標角位置指方位角或仰角，在雷達技術中測量這兩個目標角位置指方位角或仰角，在雷達技術中測量這兩個角位置基本上都是利用雷達的方向性天線來實現的。角位置基本上都是利用雷達的方向性天線來實現的。 目標速度的測量目標速度的測量 運動目標相對雷達的速度可以利用多普勒效應或距離變運動目標相對雷達的速度可以利用多普勒效應或距離變化率來測量。化率來測量。 中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統1. 概述（概述（1）SSR是高精度的近程脈沖（時間

5、）測距是高精度的近程脈沖（時間）測距/測向系統，它是構成現測向系統，它是構成現代空中交通管制的重要監視系統。代空中交通管制的重要監視系統。上世紀六十年代中期出現上世紀六十年代中期出現SSR，當時叫，當時叫“敵我識別器（敵我識別器（IFF）”。SSR是是ICAO的標準監視系統。的標準監視系統。SSR的裝備量在世界范圍內呈上升趨勢。的裝備量在世界范圍內呈上升趨勢。目前在民航監視系統應用中，目前在民航監視系統應用中，SSR與與PSR一般是同臺安裝的一般是同臺安裝的 l提高監視功能的可靠性提高監視功能的可靠性 l還有一些飛機沒有加裝還有一些飛機沒有加裝SSR應答機應答機 l考慮到飛行安全，對空域還必須

6、監視其他飛行物考慮到飛行安全，對空域還必須監視其他飛行物 中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統1. 概述（概述（2）SSR主要可以獲取目標的下列消息主要可以獲取目標的下列消息l 飛機的距離和方位；飛機的距離和方位；l 飛機的識別代碼；飛機的識別代碼；l 飛機的氣壓高度；飛機的氣壓高度；l 飛機緊急告警信息，如飛機發生緊急故障、無線電通信失效、飛機緊急告警信息，如飛機發生緊急故障、無線電通信失效、飛機被劫持。飛機被劫持。中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統1. 概述（概述（3）SSR與與PSR主要性能比較主要性能比較一次監視雷達（一次監視雷達（

7、PSR）二次監視雷達（二次監視雷達（SSR）在作用距離相同時，輻射功率大在作用距離相同時，輻射功率大在作用距離相同時，地面在作用距離相同時，地面SSR系系統輻射功率小得多統輻射功率小得多干擾雜波較多干擾雜波較多干擾雜波較少干擾雜波較少存在目標閃爍現象存在目標閃爍現象不存在目標閃爍現象不存在目標閃爍現象不能識別飛機不能識別飛機能識別飛機能識別飛機不能獲得飛機高度信息不能獲得飛機高度信息能獲得飛機高度信息能獲得飛機高度信息提供的方位精度較高提供的方位精度較高提供的方位精度較差提供的方位精度較差中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統1. 概述（概述（4）SSR的發展趨勢的發展

8、趨勢l A/C模式或模式或S模式的模式的SSR用作終端區和高密度陸地空域的監視用作終端區和高密度陸地空域的監視；l自動相關監視（自動相關監視（ADS）用在其他空域，最終將普遍使用）用在其他空域，最終將普遍使用ADS，并且可以和并且可以和SSR重疊重疊 ；l一次監視雷達（一次監視雷達（PSR）將逐步消失）將逐步消失 。中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統2. SSR的工作過程（的工作過程（1）f問問= =1030MHz，f答答= =1090MHz 。采用視距傳播方式，垂直極化。采用視距傳播方式，垂直極化。P問問=2000W，P答答=700W，作用距離，作用距離R=200

9、nm詢問機天線的旋轉周期詢問機天線的旋轉周期T=415s中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統2. SSR的工作過程（的工作過程（2）天線系統天線系統圖7-13 應答機天線SSR應答機天線系統應答機天線系統SSR詢問機及其天線系統詢問機及其天線系統中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統2. SSR的工作過程（的工作過程（3）詢問模式詢問模式P2 2：旁瓣抑制脈沖旁瓣抑制脈沖CAAC：使用使用A、C模式模式中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統2. SSR的工作過程（的工作過程（4）應答信號格式（應答信號格式（1）F1、F2

10、為幀脈沖，它們總是存在的。為幀脈沖，它們總是存在的。SPI為特殊位置識別脈沖，只有按下應答機控制盒上的相應按紐才會為特殊位置識別脈沖，只有按下應答機控制盒上的相應按紐才會產生產生SPI脈沖。脈沖。每個脈沖的寬度為：每個脈沖的寬度為：0.45 0.1 s中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統2. SSR的工作過程（的工作過程（5）應答信號格式（應答信號格式（2）總共可以組成總共可以組成4096個獨立的應答碼。個獨立的應答碼。飛機的識別代碼飛機的識別代碼緊急代碼緊急代碼飛機氣壓高度代碼飛機氣壓高度代碼 7500表示飛機被劫持表示飛機被劫持 7600表示無線電通信失效表示無線

11、電通信失效 7700表示飛機發生危急故障表示飛機發生危急故障中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統2. SSR的工作過程（的工作過程（6）飛機識別代碼的編碼（飛機識別代碼的編碼（1）飛機識別代碼：飛機識別代碼：ABCD AA1A2A4BB1B2B4CC1C2C4DD1D2D4脈沖權值脈沖權值中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統2. SSR的工作過程（的工作過程（7）飛機識別代碼的編碼（飛機識別代碼的編碼（2）A=3A1=1A2=1A4=0 例例 飛機的識別代碼為飛機的識別代碼為3570，畫出應答碼的幀結構。，畫出應答碼的幀結構。 B=5B1=1

12、B2=0B4=1C=7C1=1C2=1C4=1D=0D1=0D2=0D4=0中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統2. SSR的工作過程（的工作過程（8）飛機高度代碼的編碼飛機高度代碼的編碼飛機高度代碼：飛機高度代碼：DABC C1C2C4D A B C D1D2D4A1A2A4B1B2B4中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統2. SSR的工作過程（的工作過程（9）PPI顯示畫面（顯示畫面（1）平面位置顯示器（平面位置顯示器（PPI）顯示的主要內容包括：）顯示的主要內容包括： 飛機位置（距離、方位）顯示：將距離和方位數據顯示在距離飛機位置（距離

13、、方位）顯示：將距離和方位數據顯示在距離方位線的端點，用飛機符號或其他符號表示飛機所在位置。方位線的端點，用飛機符號或其他符號表示飛機所在位置。 在所選定的飛機位置符號附近顯示如下數據標牌：在所選定的飛機位置符號附近顯示如下數據標牌： 飛機識別代碼或飛機呼號飛機識別代碼或飛機呼號 飛機氣壓高度飛機氣壓高度特殊顯示：飛機緊急情況顯示（用特殊顯示：飛機緊急情況顯示（用“閃亮閃亮”方式顯示飛機符號和方式顯示飛機符號和標牌。標牌。 航跡顯示：用出現在飛機符號后面的一串亮點來顯示飛機的航跡。航跡顯示：用出現在飛機符號后面的一串亮點來顯示飛機的航跡。 中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行

14、監視系統2. SSR的工作過程（的工作過程（10）PPI顯示畫面（顯示畫面（2）中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統2. SSR的工作過程（的工作過程（11）PPI顯示畫面（顯示畫面（3）圖7-4 一種實際航管雷達顯示畫面中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統1. 概述（概述（1）A/C模式模式SSR的缺陷的缺陷 在詢問信號作用范圍內的飛機，會對詢問信號作出近似同步的應在詢問信號作用范圍內的飛機，會對詢問信號作出近似同步的應答，在顯示上造成應答信號的混疊，增加了管制員的工作負擔。答，在顯示上造成應答信號的混疊，增加了管制員的工作負擔。 當飛機機

15、動飛行（上升、下降、轉彎等）時，機身、機翼將應答當飛機機動飛行（上升、下降、轉彎等）時，機身、機翼將應答天線遮蔽，使得飛行目標信號丟失或中斷。天線遮蔽，使得飛行目標信號丟失或中斷。 地面反射信號產生的盲區，降低了接收弱信號的能力。地面反射信號產生的盲區，降低了接收弱信號的能力。 固定目標的反射引起虛假目標顯示。固定目標的反射引起虛假目標顯示。 目標的方位、距離參數分辨率低，精度差等目標的方位、距離參數分辨率低，精度差等 。中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統1. 概述（概述（2）S模式模式SSR的發展的發展 美、英兩國早在上世紀美、英兩國早在上世紀70年代就開始對年代

16、就開始對SSR的性能進行改進研究，的性能進行改進研究，分別提出了幾乎一致的改進方案分別提出了幾乎一致的改進方案 l英國：英國：“選擇尋址（選擇尋址（Adel）”二次監視雷達二次監視雷達 l美國：離散選址信標系統（美國：離散選址信標系統（DABS） 1983年，年，ICAO就對其進行認可和批準，并稱其為就對其進行認可和批準，并稱其為S模式系統。模式系統。 中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統1. 概述（概述（3）S模式模式SSR的特點的特點 f問問= =1030MHz，f答答= =1090MHz 。采用視距傳播方式，垂直極化。采用視距傳播方式，垂直極化。S模式系統的地面

17、詢問是一種只針對模式系統的地面詢問是一種只針對選定地址編碼選定地址編碼的飛機專門呼的飛機專門呼叫的詢問，它與現用叫的詢問，它與現用A、C模式模式SSR的根本差別在于，裝有的根本差別在于，裝有S模式模式應答機的飛機，都有自己單獨的地址碼，即編有地址的飛機對地應答機的飛機，都有自己單獨的地址碼，即編有地址的飛機對地面的詢問也用本機所編地址來回答，因而每次詢問都能指向選定面的詢問也用本機所編地址來回答，因而每次詢問都能指向選定的飛機。的飛機。 中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統2. S模式模式SSR系統的組成系統的組成中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行

18、監視系統3. S模式模式SSR詢問模式（詢問模式（1）詢問模式的類型詢問模式的類型一種是為兼容一種是為兼容AC模式而設的模式而設的S模式脈幅調制（模式脈幅調制（PAM）詢問脈）詢問脈沖信號沖信號 另一種是專為另一種是專為S模式使用的二進制差動相移鍵控（模式使用的二進制差動相移鍵控（DPSK）詢問）詢問信號信號 詢問飛機的代號和高度詢問飛機的代號和高度 可作上傳輸報文通信可作上傳輸報文通信A和加長報文通信和加長報文通信C的數據通信之用的數據通信之用 中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統3. S模式模式SSR詢問模式（詢問模式（2）脈幅調制詢問信號（脈幅調制詢問信號（1）

19、 A模式：與普通模式：與普通SSR的的A模式相同模式相同 C模式：與普通模式：與普通SSR的的C模式相同模式相同A模式模式/S模式全呼叫模式全呼叫 若若A-C模式應答機接收到此詢問，則只對模式應答機接收到此詢問，則只對P1和和P3譯碼，以譯碼，以A模式回答飛機的代號模式回答飛機的代號 。S模式應答機接收到該詢問信號，它從模式應答機接收到該詢問信號，它從P1、P3和和P4脈沖認出是脈沖認出是A/S模式全呼叫的詢問，則模式全呼叫的詢問，則S模模式應答機以帶本飛機離散地址（式應答機以帶本飛機離散地址（24位）的位）的“S模模式全呼叫回答式全呼叫回答”信號作回答。信號作回答。 中國民航大學 CAUC4

20、.2 4.2 現行監視系統現行監視系統3. S模式模式SSR詢問模式（詢問模式（3）脈幅調制詢問信號（脈幅調制詢問信號（2） C模式模式/S模式全呼叫模式全呼叫 若若A-C模式應答機接收到此詢問信號，只對模式應答機接收到此詢問信號，只對P1和和P3譯碼，譯碼成功后，譯碼，譯碼成功后，以以C模式的高度碼回答飛機的高度。模式的高度碼回答飛機的高度。若是若是S模式應答機接收到該詢問信號，則它從模式應答機接收到該詢問信號，則它從P1、P3和和P4脈沖認出是脈沖認出是“C模式模式/S模式全呼叫模式全呼叫”的詢問，則的詢問，則S模式應答機也是以帶本飛機離散地模式應答機也是以帶本飛機離散地址（址（24位）的

21、位）的“S模式全呼叫回答模式全呼叫回答”信號作回答。信號作回答。 中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統3. S模式模式SSR詢問模式（詢問模式（4）脈幅調制詢問信號（脈幅調制詢問信號（3） “僅僅A模式全呼叫模式全呼叫”信號僅對詢問機管轄范圍內的全部信號僅對詢問機管轄范圍內的全部A-C模式應答機模式應答機作呼叫，而不要求引出作呼叫，而不要求引出S模式應答機作回答。模式應答機作回答。 若若AC模式應答機收到該詢問信號，則以模式應答機收到該詢問信號，則以A模式回答飛機的代號。模式回答飛機的代號。若若S模式應答機收到該詢問，由于模式應答機收到該詢問，由于P4脈沖寬度僅為脈沖

22、寬度僅為0.8 s，它便抑制，它便抑制S模式模式應答機不作回答。應答機不作回答。 中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統3. S模式模式SSR詢問模式（詢問模式（5）脈幅調制詢問信號（脈幅調制詢問信號（4） “僅僅C模式全呼叫模式全呼叫”信號也是僅對詢問機管轄范圍內的全部信號也是僅對詢問機管轄范圍內的全部AC模式模式應答機作呼叫，而不要求引出應答機作呼叫，而不要求引出S模式應答機作回答。模式應答機作回答。若若AC模式應答機對此詢問作響應時，各自以其模式應答機對此詢問作響應時，各自以其C模式的高度碼來報告模式的高度碼來報告飛機的高度。飛機的高度。若若S模式應答機收到該詢問

23、，由于模式應答機收到該詢問，由于P4脈沖寬度僅為脈沖寬度僅為0.8 s，它便抑制，它便抑制S模式模式應答機不作回答。應答機不作回答。 中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統3. S模式模式SSR詢問模式（詢問模式（4）差動相移鍵控詢問信號差動相移鍵控詢問信號 （1） S模式二進制差動相移鍵控（模式二進制差動相移鍵控（DPSK）詢問是在）詢問是在“AC模式模式/S模模式全呼叫式全呼叫”詢問之后，地面詢問機接收到詢問之后，地面詢問機接收到S模式應答機的模式應答機的S模式模式“全呼叫回答全呼叫回答”，已獲得了該飛機位置（方位、距離、高度）和該，已獲得了該飛機位置（方位、距離、

24、高度）和該飛機地址碼，并以帶有該飛機地址字段作飛機地址碼，并以帶有該飛機地址字段作S模式點名式的詢問時使模式點名式的詢問時使用。用。 全部全部S模式點名詢問信號（包括模式點名詢問信號（包括“僅僅S模式全呼叫模式全呼叫”詢問信號）均詢問信號）均為為DPSK信號，這種詢問信號由信號，這種詢問信號由P1、P2和和P6脈沖組成。脈沖組成。中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統3. S模式模式SSR詢問模式（詢問模式（5）差動相移鍵控詢問信號差動相移鍵控詢問信號 （2） 中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統3. S模式模式SSR詢問模式（詢問模式（6）差

25、動相移鍵控詢問信號差動相移鍵控詢問信號 （3） P1、P2為前導脈沖（同步脈沖），它們之間的間隔為為前導脈沖（同步脈沖），它們之間的間隔為2 s，與普通，與普通SSR的旁瓣抑的旁瓣抑制情況相同，因此，若制情況相同，因此，若AC模式應答機收到該詢問信號，其詢問信號中的模式應答機收到該詢問信號，其詢問信號中的P1、P2脈沖就可以抑制脈沖就可以抑制AC模式應答機，使之在模式應答機，使之在29 s內不作回答，以防止由于內不作回答，以防止由于AC模模式應答機的隨機觸發而導致的同步竄擾。式應答機的隨機觸發而導致的同步竄擾。 中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統3. S模式模式SS

26、R詢問模式（詢問模式（7）差動相移鍵控詢問信號差動相移鍵控詢問信號 （4） P6在在P1脈沖前沿之后的脈沖前沿之后的3.5 s以以1030 0.01MHz發射發射P6等幅波，經等幅波，經1.25 s后，把等后，把等幅波的相位倒相幅波的相位倒相180 。此后。此后0.5 s的倒相等幅波作為第一碼元前的起始基準相位。的倒相等幅波作為第一碼元前的起始基準相位。串行的串行的“碼元碼元”中把信息存在中把信息存在P6之內，第一碼元開始產生在同步倒相（之內，第一碼元開始產生在同步倒相（SPR）之）之后的后的0.5 s處。碼元處。碼元1就是一個持續就是一個持續0.25 s的等幅波射頻間隔，每一碼元應有的等幅波

27、射頻間隔，每一碼元應有257.5 0.0025Hz。 中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統3. S模式模式SSR詢問模式（詢問模式（8）差動相移鍵控詢問信號差動相移鍵控詢問信號 （5） 在在DPSK信號信號P6之內共有之內共有56或或112個碼元，在最后一個個碼元，在最后一個“碼元碼元”之后有一個之后有一個0.5 s寬的保護間隔，以防止寬的保護間隔，以防止P6的后沿干擾解調處理。的后沿干擾解調處理。 中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統3. S模式模式SSR詢問模式（詢問模式（9）差動相移鍵控詢問信號差動相移鍵控詢問信號 （6） 在在P6之內

28、包含的數據塊有之內包含的數據塊有56位短報文和位短報文和112位長報文兩種，其中最后字段為位長報文兩種，其中最后字段為24位位飛機地址和奇偶校驗位，其余的位作為信息使用。數據塊中的飛機地址和奇偶校驗位，其余的位作為信息使用。數據塊中的24位地址碼可為位地址碼可為16777216架飛機提供地址，足以為可預見到的全球每架飛機分配一個專用地址識架飛機提供地址，足以為可預見到的全球每架飛機分配一個專用地址識別碼。而數據塊中的其他二進制碼，分別用作控制字、識別別碼。而數據塊中的其他二進制碼，分別用作控制字、識別/高度詢問，及傳遞空高度詢問，及傳遞空中其他信息，如天氣報告，起飛許可，高度許可等。中其他信息

29、，如天氣報告，起飛許可，高度許可等。 中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統3. S模式模式SSR詢問模式（詢問模式（10）差動相移鍵控詢問信號差動相移鍵控詢問信號 （7） 旁瓣抑制的方法與模式旁瓣抑制的方法與模式A/C的處理方法不同。模式的處理方法不同。模式S的旁瓣抑制脈沖的旁瓣抑制脈沖P5從天線的從天線的控制波束發射，在時間上與同步相位倒相（反轉）重疊。如果從旁瓣收到詢問，控制波束發射，在時間上與同步相位倒相（反轉）重疊。如果從旁瓣收到詢問，由于由于P5脈沖信號強于脈沖信號強于P6，應答機不能檢測出同步相位反轉，也就不能回答。，應答機不能檢測出同步相位反轉，也就不能

30、回答。 中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統4. S模式模式SSR應答格式（應答格式（1）應答信號的類型應答信號的類型 兼容的兼容的S模式回答信號模式回答信號 S模式應答機所發射的應答信號，若是響應模式應答機所發射的應答信號，若是響應AC模式模式/S模式全呼模式全呼叫或叫或S模式選址（點名）詢問或僅模式選址（點名）詢問或僅S模式全呼叫，則以模式全呼叫，則以S模式的脈位模式的脈位調制回答信號作回答。調制回答信號作回答。S模式應答機所發射的應答信號，若是響應模式應答機所發射的應答信號，若是響應AC模式（包括僅模式（包括僅AC模式全呼叫）的詢問，則以模式全呼叫）的詢問，則以

31、AC模式的脈碼調制回答信號作模式的脈碼調制回答信號作回答。回答。 S模式回答信號模式回答信號 中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統4. S模式模式SSR應答格式（應答格式（2）兼容的兼容的S模式回答信號模式回答信號S模式應答機所發射的應答信號，若是響應模式應答機所發射的應答信號，若是響應AC模式（包括僅模式（包括僅AC模式全呼叫）的詢問，則以模式全呼叫）的詢問，則以AC模式的脈碼調制回答信號作模式的脈碼調制回答信號作回答。回答。 中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統4. S模式模式SSR應答格式（應答格式（3）S模式回答信號（模式回答信號（1

32、）S模式應答機所發射的應答信號，若是響應模式應答機所發射的應答信號，若是響應AC模式（包括僅模式（包括僅AC模式全呼叫）的詢問，則以模式全呼叫）的詢問，則以AC模式的脈碼調制回答信號作模式的脈碼調制回答信號作回答。回答。中國民航大學 CAUC4.2 4.2 現行監視系統現行監視系統4. S模式模式SSR應答格式（應答格式（4）S模式回答信號（模式回答信號（2）S模式回答信號中，數據塊有模式回答信號中，數據塊有56位和位和112位兩種。數據塊包含的主要內容有：位兩種。數據塊包含的主要內容有：24位飛機地址和奇偶校驗位，控制字、識別位飛機地址和奇偶校驗位，控制字、識別/高度應答，新通信頻率確定，最

33、高度應答，新通信頻率確定，最低安全高度告警，駕駛員對管制員批準的致謝等。低安全高度告警，駕駛員對管制員批準的致謝等。 中國民航大學 CAUC4.3 4.3 自動相關監視系統自動相關監視系統自動相關監視（自動相關監視（ADS）是）是ICAO在新航行系統中所推薦的一種新監視在新航行系統中所推薦的一種新監視技術。技術。 所謂自動相關監視系統，是指機載導航系統獲得的導航信息（這些信所謂自動相關監視系統，是指機載導航系統獲得的導航信息（這些信息至少包括飛機的識別信息和四維位置信息），通過衛星數據鏈或息至少包括飛機的識別信息和四維位置信息），通過衛星數據鏈或VHF空地數據鏈，自動實時地發送到地面接收和處理

34、系統，然后通過顯示系空地數據鏈，自動實時地發送到地面接收和處理系統，然后通過顯示系統將飛機位置點圖形化地映射到顯示屏幕上，使其能像雷達點跡一樣在統將飛機位置點圖形化地映射到顯示屏幕上，使其能像雷達點跡一樣在屏幕上顯示出來。因此，屏幕上顯示出來。因此，ADS的顯示被稱為偽雷達或仿雷達。的顯示被稱為偽雷達或仿雷達。 ADS的類型的類型 選址式自動相關監視（選址式自動相關監視（ADS-A），或合同式自動相關監視（），或合同式自動相關監視（ADS-C） 廣播式自動相關監視（廣播式自動相關監視（ADS-B） 中國民航大學 CAUC4.3 4.3 自動相關監視系統自動相關監視系統對比項目對比項目 ADS-

35、AADS-B主要工作方式主要工作方式 飛機與飛機與ATC單位之間建立端到端合單位之間建立端到端合同進行數據通信，飛機位置報告及同進行數據通信，飛機位置報告及附加數據按約定周期自動發送，也附加數據按約定周期自動發送，也能由事件觸發能由事件觸發 飛機廣播式自發位置報告，飛機廣播式自發位置報告，飛機之間可相互接收而知飛機之間可相互接收而知道對方的位置道對方的位置 作用距離作用距離 遠程遠程 近程近程 連接方式連接方式 空地空地 空地、空空、地地空地、空空、地地 采用數據鏈采用數據鏈 衛星鏈路為主，也可用衛星鏈路為主，也可用VHF和和S模模式鏈路（合同制雙向鏈路）式鏈路（合同制雙向鏈路） 以以VHF和

36、和S模式鏈路為主模式鏈路為主（單向鏈路）（單向鏈路） ADS-A與與ADS-B的比較（的比較（1） 中國民航大學 CAUC4.3 4.3 自動相關監視系統自動相關監視系統對比項目對比項目 ADS-AADS-B主要功能和應用主要功能和應用 洋區管制單位利用飛機位洋區管制單位利用飛機位置報告實現相應航路監視，置報告實現相應航路監視，也可用于陸地航路及終端也可用于陸地航路及終端區監視區監視 空中飛機間可相互監視，自我保空中飛機間可相互監視，自我保持間隔；地面持間隔；地面ATC部門對終端和部門對終端和航路飛行飛機的監視；機場場面航路飛行飛機的監視；機場場面活動的飛機和車輛間相互監視保活動的飛機和車輛間

37、相互監視保持間距，起到場面監視的作用持間距，起到場面監視的作用。優點和效應優點和效應 實現對洋區和邊遠地區的實現對洋區和邊遠地區的監視，可對監視，可對SSRSSR取代和補取代和補充充。 可取代可取代TCAS、SSR及場面監視系及場面監視系統；可在駕駛艙內提供交通信息統；可在駕駛艙內提供交通信息顯示和沖突報警；為顯示和沖突報警；為“自由飛行自由飛行”創造了條件創造了條件。 缺點和局限缺點和局限 相關監視，依賴飛機，完相關監視，依賴飛機，完全依賴機載導航信息源全依賴機載導航信息源 相關監視，依賴飛機，完全依賴相關監視，依賴飛機，完全依賴機載導航信息源機載導航信息源 ADS-A與與ADS-B的比較（

38、的比較（2） 中國民航大學 CAUC4.3 4.3 自動相關監視系統自動相關監視系統1. ADS-B概念的提出概念的提出ADS：建立在地對空監視基礎之上：建立在地對空監視基礎之上 機載防撞系統（機載防撞系統（ACAS）或交通防撞系統（）或交通防撞系統（TCAS）：）：80年代后年代后期發展起來的，建立在空對空監視基礎之上期發展起來的，建立在空對空監視基礎之上 機場場面活動監視：地對地監視機場場面活動監視：地對地監視中國民航大學 CAUC4.3 4.3 自動相關監視系統自動相關監視系統2. ADS-B的發展過程（的發展過程（1）1989年以來，瑞典民航局（年以來，瑞典民航局（SCAA）和）和Sw

39、edavia機構在對機構在對FANS的開發研究中，提出了一個和移動電話系統結構相似的方案，稱的開發研究中，提出了一個和移動電話系統結構相似的方案，稱之為之為“蜂窩式蜂窩式CNS概念（概念（CCC）”。 CCC系統的核心為系統的核心為GNSS轉發器加上轉發器加上VHF自組織自組織TDMA數據鏈數據鏈實現飛機廣播位置報告和地面上傳實現飛機廣播位置報告和地面上傳DGNSS修正數據。修正數據。 瑞典和丹麥合作，在斯堪的那維亞半島上從斯德哥爾摩至哥本瑞典和丹麥合作，在斯堪的那維亞半島上從斯德哥爾摩至哥本哈根區域內建立了哈根區域內建立了5個地面臺作大面積試驗。個地面臺作大面積試驗。1994年年6月進行了較

40、月進行了較大規模的飛行試驗。大規模的飛行試驗。 Eurocae WG-51工作組對工作組對CCC系統進行了研究，制定了最低運系統進行了研究，制定了最低運行性能規范，作為行性能規范，作為ADS-B的標準。的標準。 瑞典民航局（瑞典民航局（SCAA）研制的系統被稱為）研制的系統被稱為“GNSS 轉發器（轉發器（GNSS transponder）”中國民航大學 CAUC4.3 4.3 自動相關監視系統自動相關監視系統2. ADS-B的發展過程（的發展過程（2）1992年年3月：月：FAA委托林肯實驗室進行委托林肯實驗室進行S模式數據鏈應用的示范模式數據鏈應用的示范，建議利用，建議利用S模式長格式自發

41、報告（模式長格式自發報告（Squitter）去廣播飛機的）去廣播飛機的GPS測定位置，并于測定位置，并于1993年年4月，利用月，利用S模式進行模式進行DGPS修正數據的全修正數據的全方向廣播。整個系統被稱為方向廣播。整個系統被稱為“GPS自發報告（自發報告（GPS Squitter）”。 GPS Squitter系統地面設備不用系統地面設備不用SSR，只需，只需S模式通信功能的發模式通信功能的發射接收設備。根據用途分成射接收設備。根據用途分成3種：種： l場面監視功能：作用距離場面監視功能：作用距離3nml終端監視功能：作用距離終端監視功能：作用距離50nml航路監視功能：作用距離航路監視功

42、能：作用距離100nmRTCA也研究了上述問題，并定義了一個新術語：自動相關監視也研究了上述問題，并定義了一個新術語：自動相關監視廣播（廣播（ADS-B） 中國民航大學 CAUC4.3 4.3 自動相關監視系統自動相關監視系統2. ADS-B的發展過程（的發展過程（3）瑞典民航局（瑞典民航局（SCAA）研制的）研制的 “GNSS transponder”和和FAA的的 “GPS Squitter）”系統的研究和發展情況，都曾在系統的研究和發展情況，都曾在ADSP會議上會議上提交信息文件。提交信息文件。ADSP-2會議認為，這些方法與當時定義的會議認為，這些方法與當時定義的ADS-A不同，是不同

43、，是ADS-A的異化形式。的異化形式。 ADS-B已成為已成為ICAO新航行系統方案中的一種重要組成部分。新航行系統方案中的一種重要組成部分。 中國民航大學 CAUC4.3 4.3 自動相關監視系統自動相關監視系統3. ADS-B實施現狀實施現狀 （1）美國美國 歐洲歐洲 在經過了阿拉斯加地區一系列試驗和評估后，美國在經過了阿拉斯加地區一系列試驗和評估后，美國FAA于于2002年公布了關于年公布了關于ADS-B數據鏈的決定，在國內開始實施數據鏈的決定，在國內開始實施ADS-B服務服務，其中商業航空運輸采用，其中商業航空運輸采用1090 ES數據鏈，通用航空方面采用通用數據鏈，通用航空方面采用通

44、用訪問收發信機（訪問收發信機（UAT）數據鏈。）數據鏈。 目前已規劃了短期和中期目前已規劃了短期和中期ADS-B實施內容，特別強調采用實施內容，特別強調采用1090 ES數據鏈方式，并將盡早實施數據鏈方式，并將盡早實施ADS-B應用（包括空地應用（包括空地/空空應用）。空空應用）。 中國民航大學 CAUC4.3 4.3 自動相關監視系統自動相關監視系統3. ADS-B實施現狀實施現狀 （2）澳大利亞澳大利亞 亞洲亞洲 已完成了已完成了ADS-B的試驗與運行評估工作，認為的試驗與運行評估工作，認為ADS-B具有類似甚具有類似甚至優于單脈沖二次雷達的監視性能。因此，澳大利亞民航局在至優于單脈沖二次

45、雷達的監視性能。因此，澳大利亞民航局在2010年以后，將提供航路管制監視的方式逐漸過渡到年以后，將提供航路管制監視的方式逐漸過渡到ADS-B監視。監視。 ICAO的亞太地區航行規劃和實施小組正在規劃的亞太地區航行規劃和實施小組正在規劃ADS-B在該地區的在該地區的實施，建議近期使用實施，建議近期使用1090 ES數據鏈作為數據鏈作為ADS-B類雷達服務的數據鏈類雷達服務的數據鏈。 中國中國成都九寨航路的成都九寨航路的ADS-B試驗工程：中國民航局試驗工程：中國民航局2006年年5月啟動月啟動民航飛行學院的民航飛行學院的ADS-B試驗試驗中國民航大學 CAUC4.3 4.3 自動相關監視系統自動

46、相關監視系統4. ADS-B支持的應用支持的應用 空空-空監視：改善飛機碰撞能力，提供駕駛艙交通信息顯示（空監視：改善飛機碰撞能力，提供駕駛艙交通信息顯示（CDTI） 地地-地監視：即地面監視，包括跑道和滑行道，防止地面相撞（地監視：即地面監視，包括跑道和滑行道，防止地面相撞（依靠依靠DGNSS信息）信息） 地地-空監視：航路、終端區、精密跑道監控（空監視：航路、終端區、精密跑道監控（PRM） 中國民航大學 CAUC4.3 4.3 自動相關監視系統自動相關監視系統5. ADS-B的組成與基本工作過程（的組成與基本工作過程（1） ADS信息源信息源 傳輸信道傳輸信道 信息處理和應用顯示信息處理和

47、應用顯示 中國民航大學 CAUC4.3 4.3 自動相關監視系統自動相關監視系統5. ADS-B的組成與基本工作過程（的組成與基本工作過程（2） 對飛機而言，對飛機而言，ADS-B信息源包括各種機載導航傳感器和接收機信息源包括各種機載導航傳感器和接收機以及大氣數據系統。原始數據采集后交由機載飛行管理計算機（以及大氣數據系統。原始數據采集后交由機載飛行管理計算機（FMC）進行整理和融合形成）進行整理和融合形成ADS信息，由信息，由ADS接口組件（接口組件（ADSU）交由發射裝置發射。）交由發射裝置發射。 ADS-B信息源信息源ADS-B傳輸信道傳輸信道VHF數據鏈數據鏈S模式模式SSR數據鏈數據

48、鏈 中國民航大學 CAUC4.3 4.3 自動相關監視系統自動相關監視系統5. ADS-B的組成與基本工作過程（的組成與基本工作過程（3） 地面地面ATC部門的飛行數據處理系統（部門的飛行數據處理系統（FDPS）可以將飛機的位置）可以將飛機的位置點圖形映射到顯示終端屏幕上，使其能像雷達點跡一樣在屏幕上點圖形映射到顯示終端屏幕上，使其能像雷達點跡一樣在屏幕上顯示出來，即偽雷達顯示。顯示出來，即偽雷達顯示。 ADS-B的信息處理和應用顯示的信息處理和應用顯示 中國民航大學 CAUC4.3 4.3 自動相關監視系統自動相關監視系統6. ADS-B可傳送信息的類型（可傳送信息的類型（1） 具有具有AD

49、S-B功能的飛機可以對外廣播各類所需的監視信息功能的飛機可以對外廣播各類所需的監視信息 標識號（標識號（ID） 呼號（呼號（CALL SIGN）：由）：由7個字母數字組成，對于不接受個字母數字組成，對于不接受ATS服務的飛機或車輛以及軍用飛機不需要此類信息。服務的飛機或車輛以及軍用飛機不需要此類信息。 地址（地址（ADDRESS）：用以唯一標識飛機的）：用以唯一標識飛機的24位地址。位地址。 類型（類型（CATEGORY）：由國際民航組織定義的描述航空器類）：由國際民航組織定義的描述航空器類別的標識，如輕型機、中型機及滑翔機等。別的標識，如輕型機、中型機及滑翔機等。 中國民航大學 CAUC4.

50、3 4.3 自動相關監視系統自動相關監視系統6. ADS-B可傳送信息的類型（可傳送信息的類型（2） 狀態矢量：移動目標的狀態矢量包括在全球統一參考系統下的狀態矢量：移動目標的狀態矢量包括在全球統一參考系統下的三維位置和速度等信息。三維位置和速度等信息。 三維位置：在傳輸數據格式上要求不損失精度和完好性，幾何三維位置：在傳輸數據格式上要求不損失精度和完好性，幾何位置元素使用位置元素使用WGS-84坐標系。坐標系。 三維速度：包括水平速度矢量和垂直速度，幾何速度信息使用三維速度：包括水平速度矢量和垂直速度，幾何速度信息使用WGS-84坐標系。坐標系。 飛機轉向標示：左轉、右轉和直飛。飛機轉向標示

51、：左轉、右轉和直飛。 導航不確定度分類（導航不確定度分類（NUC-Navigation Uncertain Category） ：包括位置不確定度包括位置不確定度NUCP和速度不確定度和速度不確定度NUCR。 中國民航大學 CAUC4.3 4.3 自動相關監視系統自動相關監視系統6. ADS-B可傳送信息的類型（可傳送信息的類型（3） 狀態和意圖信息：主要用于支持狀態和意圖信息：主要用于支持ATS和空空應用和空空應用 緊急緊急/優先狀態（優先狀態（Emergency/Priority）：用于標識緊急或優先）：用于標識緊急或優先級狀態的相關信息，如非法侵入告警和油量供應不足等。級狀態的相關信息，

52、如非法侵入告警和油量供應不足等。 當前意圖信息（當前意圖信息（Current Intent）：當前需要發布的飛機意圖狀）：當前需要發布的飛機意圖狀態，包括目標高度、所期望的航跡等。態，包括目標高度、所期望的航跡等。 航路意圖信息（航路意圖信息（Trajectory Change Point）：提供航路發生改變）：提供航路發生改變的相關意圖信息，如當前航路改變意圖信息（的相關意圖信息，如當前航路改變意圖信息（TCP）、未來航路）、未來航路改變意圖信息（改變意圖信息（TCP+1）。）。中國民航大學 CAUC4.3 4.3 自動相關監視系統自動相關監視系統6. ADS-B可傳送信息的類型（可傳送信息的類型（4） 分類號：用于標識參與者支持特定服務類別的能力，如基于分類號：用于標識參與者支持特定服務類別的能力，如基于CDTI的交通顯示能力、沖突避免、精密進近等。的交通顯示能力、沖突避免、精密進近等。 其他種類信息：其他種類信息：ADS-B技術能夠傳送實施監視一方所需要的任技術能夠傳送實施監視一方所需要的任何信息，隨著技術的發展和各種新應用的引入，將需要更多種類何信息，隨著技術的發展和各種新應用的引入，將需要更多種類的監視信息，的監視信息，ADS-B技術將通過相應軟硬件配置實現對任何所需技術將通過相應軟硬件配置實現對任何所需信息的廣播。信息的廣播。