基于1090ES的ADS-B﹢OUT系统的设计与实现

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1、基于1090ES的ADS-BOUT系统的设计与实现TheDesignandImplementationofADS—BOUTSystemBasedon1090ES一郑超刘志刚王玉章／匹tJll九洲电器集团有限责任仑司讨论了基于1090ES的ADS-BOUT系统的工作原理，并在此基础上有二级S模式数据链，可直接应用于详细描述"j"ADS-BOUT系统的处理流程和设计方法，给出了系统的处ATCRBS和s模式空中交通管制系统。理流程时序图，并讨论了由S模式应答机和GPS接收机配合完成ADS-B可与满足NEMA0183格式的GPS接收OUT功能的具体实现方法

2、。机直接进行连接，实现完整的ADS—BOUT功能。随茎鬻蒜纂黼戮发展出了基于1090ES的广播式自动相关监视技术(ADS-B)。基于1090ES的ADS-B系统分为基于l090ES的ADS-BOUT系统和基于1090ES的ADS-BIN系统。装备了ADS-BOUT系统的飞机，可以将本机的位置，速度、高度，呼号等信息通过S模式应答机自动地广播出去}装备了ADS-BIN系统的飞机，可以接收并在机载座舱显示器上显示来自其他飞机的位置、速度、高度、呼号等信息，从而对周边空域的交通状况有全面、详细的了解，实现飞机间的空空监视。目前，ADS—B技术主要采用10

3、90ES、UAT和VDL4三种数据链。与其他两种数据链相比，1090ES数据链具有以下优势：●是唯一实现标准化的ICAO链路技术，●目前只有该技术获得了批准的全球无线电频率，●可供使用并且技术已经成熟。与其他两种数据链相比，1090ES56l熙㈣勰数据链在实施过程中仅需升级现有的s模式应答机就可以实现ADS-BOUT功能，无需加装新的机载设备，因此1090ES数据链更加经济可行，目前已经被许多国家广泛使用。例如，美国的商用航空使用1090ES，通用航空使用UAT；澳大利亚使用1090ES，欧洲主用1090ES，考虑VDL4}国际民航组织(ICAO)

4、近期采用1090ES，未来可能需要第二数据链。本文介绍的ADS-BOUT系统中的S模式应答机为自主研制的国产化设备，符合ICAO附件10和DO-18lC标准(ATCRBS／S模式应答机最低性能标准)，支持ADS-BOUT功能，具图系统组成该系统由支持ADS-BOUT功能的S模式应答机、GPS接收机、高度编码计．应答机天线和GPS天线等组成，组成框图如图l所示。S模式应答机接收来自GPS接收机的导航数据(包括位置、速度、高度、UTC时间等PVT数据)，并对其进行格式转换、压缩编码、随机振荡等一系列处理后，组装成适合于s模式数据链传输的56比特报文，并

5、将其插入DFl7格式的扩展断续振荡信号的ME字段中发送出去，使1090ES地面站和装备有ADS—BIN系统的飞机能够接收到本机的ADS—B报文，准确地跟踪本机的飞行轨迹和飞行状态，实现自主避让。除GPS接口外，S模式应答机还有高度数据接口、控制接口、s模式数据链接121和离散接121等多种外部数据接121。其中，高度数据接口接收来自高度编码计或大气数据系统的压力高度输入，s模式应答机将接收到的高度数据在应答机内部进行转换，转换为11位的格雷码高度后插入ATCRBS的C模式应答代码和s模式应答的DF4、DF20格式的AC字段中，最高精度为25ft。控

6、制接口与控制盒相连，控制应答机的工作状态。S模式数据链接口与机载数据链处理器进行连接，用于S模式数据链信息的上行和下行传输。离散接口用于设置24比特的S模式地址，并对S模式应答机进行外抑制。系统工作原理ADS—BOUT系统的主要功能由S模式应答机周期性的广播DFl7格式的扩展断续振荡信号来实现。DFl7格式的扩展断续振荡信号为地面和机载监视系统提供相关的飞机信息，如飞机的位置．速度、高度、航向、飞机代号，飞机状态信息及24比特S模式地址码等。s模式应答机接收来自GPS接收机的导航信息，组合成适于s模式应答机传输的DFl7格式的扩展断续振荡信号自动地

7、广播出去，以使地面和其他飞机都能够侦听到这些信息，并对其进行译码、纠错、报文相关等处理，从而可以获取这架飞机的飞行轨迹和飞行状态，实现完整的空地一地空监视功能。与应答机应答二次雷达的询问一样，DFl7格式的扩展断续振荡信号用一个1090MHz的载波频率进行调制并以lMbps数据速率广播脉冲位置，扩展断续振荡脉冲的长度为112比特，信号波形如图2所示。DFl7格式的扩展断续振荡信号共有5个主要的飞行任务字段，如图3所示。其中，DF格式的长度为5比特，主要用于识别扩展断续振荡的内容，此字段设置为固定值17(十进制数)。下一个字段是3比特的应答机能力(C

8、A)字段，它描述了飞机的S模式数据链能力，如是否具有ADS-BOUT功能等。广播地址(AA)字段用于识别每个飞机独一无二的