本文參考文件有：ICAO附件10，RTCA DO－260／260A／260B，TSO－C166b，PANS－OPS，PANS－ATM，AIRBUS getting to grips with Surveillance
背景：
傳統(tǒng)的飛機監(jiān)視系統(tǒng)例如PSR和SSR為航空行業(yè)提供了精確的飛機位置和飛機識別功能，但其高昂的維護成本以及覆蓋局限性制約了他們發(fā)展。新一代監(jiān)視技術(shù)ADS－B的誕生不僅大大減小了同等精度條件下的維護費用，也使機師在飛行過程中有了更好的情景意識。ADS－B采用GPS位置并且主動發(fā)送信號，使地面基站和其他臨近飛機獲得非常精確的數(shù)據(jù)，無論是安全或是效益都可以得到很大的提升。下圖是全世界ADS－B的進展。
2.ADS－B介紹
2.1ADS－B
ADS－B：Automatic Dependent Surveillance Broadcast
Automatic：自動，不需要飛行員和管制員額外的操作
Dependent：飛機主動將飛機位置速度等監(jiān)視信息報告給地面設(shè)施
Surveillance：地面設(shè)施和其他飛機接受到ADS－B信號后能知曉飛機位置
Broadcast：與應(yīng)答機Mode A/C/S不同，ADS－B并不需要先接受到地面信號而是周期性地向外傳播ADS－B信息；與ADS－C不同的地方是并不需要事先和地面臺建立連接（一個像沒有密碼的Li-Fi，一個像有密碼的Wi-Fi）
2.2ADS－B傳輸媒介
ADS－B利用1090ES來傳輸ADS－B信息即用Mods S應(yīng)答機相同的1090MHZ頻率，用ES附加一些ADS－B的信息。值得一說的是ADS－B和應(yīng)答機本來是兩個完全不同的部件，在通用航空中這兩個部分的硬件基本都是是分開的，但在運輸航空中整合在了一起，只是分成了兩個軟件。當然ADS－B也具有其它一些方式來傳播例如UAT（987MHZ），F(xiàn)AA將UAT用于通用航空（FL180以下高度），瑞典CAA的VDL 4（不常見）。如果傳輸?shù)念l率不同是不能相互接受信號的，例如1090ES的ADS－B不能接受到UAT的信號，UAT的ADS－B也不能接受到1090MHZ的信號。
2.3ADS－B由兩大功能組成：
ADS－B out和ADS－B in
2.3.1ADS－B out：利用1090ES作為載體，主動播出以下監(jiān)視信息：
緯度，經(jīng)度，氣壓基準，GPS高度，GPS速度，監(jiān)視狀態(tài)，運動方向，航跡，飛機識別碼，航班號，飛機類型，上升率等等信息給地面ADS－B基站或鄰近的飛機。
2.3.2ADS－B in：此功能其實是TCAS功能的一部分，叫ATSAW（Airborne Traffic Situational Awareness），主要目的就是接受周圍飛機或著地面ADS－R發(fā)出的監(jiān)視信號，并且在屏幕上可以顯示出來。ADS－B in根據(jù)用途又可以細分為地面和空中（ATSA Surface 和ATSA Airborne)，前者在地面低能見的時候可以提供其他飛機的滑行信息。
PS：TCAS II 7.1 Change另一部分叫ACAS。
上圖是飛機信息在ND中的顯示，想了解更多信息可以通過MCDU－TRAF進入
2.4.1ADS－B NRA：在沒有雷達的區(qū)域內(nèi)安裝ADS－B基站將大大增強這一區(qū)域的監(jiān)視，并且費用相比于安裝PSR或SSR來說便宜很多。目前運用最廣泛的就是澳大利亞高空區(qū)域如下圖
2.4.3ADS－B APT：歐洲冬季能見度較差，ADS－B APT可以給空管提供飛機和車輛在地面的情況，相比較于目前的SMR（Surface Movement Radar）也有著成本低廉，精度高的優(yōu)勢。
3.ADS－B與傳統(tǒng)技術(shù)的區(qū)別：
Dependent：飛機主動將飛機位置報告給地面設(shè)施
Independent：飛機不將位置信息傳遞給地面設(shè)施，由地面設(shè)施自己算出飛機位置
Cooperative：需要機載設(shè)備合作
Incooperative：不需要任何機載設(shè)備
3.1PSR
一次雷達PSR（Primary Surveillance Radar）：例如軍用一次雷達和SMR，可以直接掃描，不需要機載設(shè)備配合。下圖為機場SMR：
3.2SSR
3.2.1二次雷達SSR（Secondary Surveillance Radar）：
傳統(tǒng)的二次雷達技術(shù)是由地面二次雷達站發(fā)出一個1030MHZ的脈沖，飛機接受之后回復(fù)一個1090MHZ帶有一定信息的脈沖。地面雷達站通過信號的方位和回復(fù)時間差來算出飛機的位置，通過脈沖中帶有的信息來知曉飛機的相關(guān)信息。
應(yīng)答機模式：分為1，2，3（A和C模式），4，5，S
其中1，2，4，5模式用于軍機，3A，3A/C，S模式用于民用航空
Mode 3A：提供一個4位編碼；Mode 3A/C：在Mode A的基礎(chǔ)上提供氣壓高度
3.2.2Mode S：
Mode S應(yīng)答機傳輸?shù)男畔⒘勘萂ode 3A和3A/C要多：一個顯著的區(qū)別就是Mode S在接受到地面臺的信號后會傳輸一個ICAO24比特的地址（24-bit adress），而且這個24比特地址和我們的注冊號掛鉤。
下面例子是N905A的ICAO24比特地址：
Hexadecimal: AC82EC（16進制）；
Octal: 53101354（8進制）；
Binary: 101011001000001011101100（2進制）；
Decimal: 11305708（十進制）
Mode S應(yīng)答機除了具備回復(fù)Mode A/C脈沖外，還可以根據(jù)地面Mode S SSR的要求回復(fù)特定信息：例如航班號，選擇高度，氣壓基準設(shè)定，地速，真空速，磁航向（詳見ELS和EHS）。
空客上ADS－B out功能整合在應(yīng)答機上，并用應(yīng)答機的兩個天線傳輸信息。
3.2.3比較：
ADS－B地面基站相比于SSR更省錢，因為地面基站沒有轉(zhuǎn)動部分，且由于是用的GPS位置信號所以刷新事件更短（ADS－B：0.5秒，SSR：5秒），減少電磁波污染。
上圖左側(cè)為二次雷達，右側(cè)為一次雷達，下圖為ADS－B接收器
3.3WAM：
Wide Area Multilateration在ADS－B技術(shù)出來以前應(yīng)用于山區(qū)，其原理和應(yīng)答機類似，也是地面站臺發(fā)出信號之后接受飛機的信號，以此來獲取位置和監(jiān)視信息，但比起SSR更廉價。FAA把WAM用在阿拉斯加和科羅拉多的一些機場，但ADS－B出臺后，WAM就沒有了優(yōu)勢，只是作為一個備用的了。
3.4TCAS：
3.4.1TCAS工作方式:
TCAS工作方式與地面SSR原理相似，都是發(fā)送一個1030MHZ的信號出去，接受其他飛機返回的1090MHZ的信號，根據(jù)信號時間差算出距離，根據(jù)應(yīng)答機Mode C/S 算出相對高度，根據(jù)干涉法算出方位。
3.4.2比較：
ADS－B并不會取代ACAS功能，但ADS－B in功能即ATSAW是TCAS的一部分且可以提供更精確的飛機位置和豐富的飛機信息。對增強情景意識有很大的益處。傳統(tǒng)TCAS最多在ND上顯示8個最有危險性的飛機，同時監(jiān)測的飛機可以達到40架，ADS－B in功能最多可以監(jiān)測90架。傳統(tǒng)TCAS監(jiān)測范圍一般30NM～40NM，ADS－B可以到100NM，左右30NM。
3.5ADS－C：
和ADS－B屬于同一個系列的ADS－C也被叫做ADS－A。兩者在都可以提供給管制飛機的監(jiān)視信息，但ADS－C是單方面的即沒有ADS－B in的功能，飛行員并不能知曉周圍飛機的情況。由于ADS－C通過ATSU以HF和衛(wèi)星為載體進行傳播，其距離大大增加，主要用于沒有雷達覆蓋的偏遠地區(qū)，且位置報告時間由管制員設(shè)定，一般為15～30min。所以ADS－C并不能提供如同SSR和ADS－B那樣小的間隔。
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