低空通信監視技術與對策建議范文
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【摘要】近年來，浙江省通用航空發展迅速，但低空通信監視網絡建設進程較為滯后。本文結合浙江省低空空域通信監視網絡建設現狀，研究現有低空通信監視技術，提出當前適用于浙江省低空通信監視方案及未來發展方向的建議。
關鍵詞：通用航空；低空空域；通信監視
一、浙江省低空通信監視現狀
浙江是國家通用航空綜合試點省。目前，全省投用通用機場11個，通航運營企業達到13家，通航飛機65架，并在建德、新昌等重點建設了多個航空特色小鎮。舟山、溫州海上救助飛行基地相繼建成，浙江省航空應急救援中心加快建設。寧波、紹興列入通用航空產業綜合示范區試點。短途運輸航線不斷拓展，杭州千島湖、新昌天姥山列入國家低空旅游示范工程，航空服務業發展呈現新格局。目前浙江省低空通信監視網絡建設進程較慢，圍繞舟山-建德地空目視飛行航線和建德-黃山地空目視飛行航線部署4套ADS-B地面站設備和VHF電臺，實現舟山朱家尖機場—西店鎮段600米以上通信監視覆蓋；西店鎮—建德千島湖通用機場段900米以上通信監視覆蓋；建德千島湖通用機場-黃山機場段1500米以上通信監視覆蓋。總體而言，浙江低空通信監視基礎設施較為缺失，無法為全省范圍內通用航空飛行活動提供有效的管控和服務，通航飛行存在安全隱患，通用航空發展的潛在需求并未得到有效釋放。
二、低空通信技術
適合低空通信的主要手段包括航空甚高頻通信、地面移動通信、衛星通信、機場場面無線通信等技術[1]。甚高頻地面電臺和機載電臺是目前空管保障的標準配置設備，技術成熟，信號較清晰，受外界干擾小，但現有軍民航甚高頻電臺只覆蓋航路航線和中高空空域，需新建覆蓋低空空域的地面甚高頻對空臺網。現有地面移動通信網絡的覆蓋范圍廣，已成為成熟、穩定、可靠的通信網絡，能基本覆蓋400m以下空域，適用于速度不高(150km/h以下）的航空器。衛星通信具有覆蓋范圍廣、不受地理條件限制、使用靈活、信道穩定、通信質量好等特點，地面只需少量配套建設，但設備和使用成本高，目前比較適合高端航空器使用。除專門的通信衛星外，北斗導航系統所具有的短報文功能也可作為一種星基通信手段，優點是自主可控、兼容導航功能、使用成本較低，缺點是通信能力較弱，民用級僅能單次傳送40－60個漢字的短消息，服務頻度默認60s。機場場面無線通信系統[2]（Aeronautical Mobile Airport Communications System，Aero MACS）是一種基于IEEE802.16協議的安全無線寬帶通信系統，不僅能夠用于飛機對地接入和機場各種管理系統，還可以實現新一代空中交通管理對機場移動寬帶數據通信的需求[3]。
三、低空監視技術
按照位置信息獲取方式及其核心設備類型，監視技術主要分為自動相關監視技術、雷達監視技術、多點定位技術等[4]。自動相關監視技術是指監視目標依靠全球衛星定位系統（GNS S）獲取自身位置信息，并通過數據鏈向地面設備主動發送定位信息的監視技術，主要包括契約式自動相關監視（ADS-C）、廣播式自動相關監視（ADS-B）。雷達監視技術包括一次監視雷達、場面監視雷達和二次監視雷，其中一次雷達、場面監視雷達屬于獨立非協同式監視，無需監視目標協作直接通過地面設備獨立輻射電磁波測量，獲取監視目標定位信息；二次監視雷達是獨立協同式監視，由地面設備向監視目標發出詢問，并接收監視目標的應答信息，按詢問模式分為A/C模式二次雷達監視和S模式二次監視雷達監視。多點定位技術，屬于獨立協同式監視，利用多個地面站接收監視目標發射的同一應答信號，通過計算各地面站接收的時間差實現監視目標定位的系統，按應用范圍分為場面多點定位系統（ASM）和廣域多點定位系統(WAM)。
（一）低空通信對策建議VHF語音通信技術成熟，目前已廣泛應用于民航地空通信，設備覆蓋范圍較廣，設備成熟且價格合理，比較適合用于低空通信；移動通信技術更新換代快，4G受地形限制較大，易受山區高樓等地形影響通信質量，5G基站布設難度大，成本高，布設完成后耗能高，目前不能適用于野外大規模布設基站，且移動通信覆蓋高度為400m以下，存在400-900m的空域通信盲區；北斗短報文技術有著不受地形限制，隨時進行溝通的優點，但北斗短報文通信只能進行文字信息輸送，且有著字數限制，無法進行地空語音通話，需要配合其他設備進行組合通信才能達到方便管理的目的，因此不推薦應用于浙江省低空語音通信；衛星通信技術優點明顯，但目前民用軍用較多，C波段和Ku波段業務繁忙，無法大規模應用于低空語音通信；Aero MACS技術先進，信息傳遞效率高，但技術仍然處于驗證開發階段，有待進一步驗證開發，才能應用于低空語音通信，短期內無法應用于低空語音通信。綜合分析各類低空通信技術特點和發展趨勢，提出如下建議：近期建議繼續布局建設若干V H F系統，實現全省900米低空通信的有效覆蓋，為通用航空安全便捷飛行數據通信保障服務；中長期建議積極開展基于“北斗+Aero MACS”低空通用航空器通信覆蓋驗證，為通用航空自主飛行提供無盲區通信的保障手段，確保通用航空“叫得到”。
（二）低空監視對策建議
在真高1000米以下的低空空域，采用雷達監視系統具有較大局限性，雷達系統自身原因或特殊障礙物導致回波干擾，易受低空地形和建筑物影響造成監視盲區，且雷達購買和運營成本較高，因此推廣使用雷達監視不經濟也不現實。多點定位技術地面設備成本較低，但需要配套機載應答機，適用于本身已加裝應答機的運輸航空飛機，難以在通用航空飛機推廣。以廣播式自動相關監視為代表的新監視技術，因其定位精度高、更新率快、系統構成簡單、部署和維護成本低而受到了各個國家和地區的重視和支持，在各個國家和地區近期和中遠期監視設施建設規劃中占據著重要地位。隨著衛星和移動通信技術的發展，星基ADS-B、衛星定位+北斗短報文、衛星定位+移動通信網絡、遙控無人駕駛航空器通信鏈路位置信息自動廣播監視等一批新監視技術，正陸續通過研發與試驗驗證[5]。綜合分析各類低空監視技術特點和發展趨勢，提出如下建議：
1.近期建議繼續布局建設
若干ADS-B地面監視設備，實現全省900米低空空域監視的有效覆蓋，為通用航空安全便捷飛行提供高效服務。
2 .中期建議積極開展
基于“北斗+G P S”衛星導航系統的ADS-B IN技術，以及衛星定位+北斗短報文（GNSS+RDSS）、衛星定位+移動通信網絡（GNSS+4G/5G）和遙控無人駕駛航空器通信鏈路等新監視技術研究應用，為通用航空自主飛行提供安全與技術保障手段，確保通用航空“看得見、叫得到、管得住”。
3.遠期建議
全面建成天空地協同運行的監視體系，實現全空域的監視服務。
五、結語
浙江省通用航空發展迅速，現有的通信導航監視體系無法為全省通航提供無盲區全覆蓋的通信監視保障服務，隨著Aero MACS技術、北斗、GNSS等多種技術的快速發展，研究適用于浙江省低空組合通信導航技術，對浙江省通用航空發展有著重要意義。
作者：劉剛 疏利生 李翱 童楚 單位：浙江省交通運輸科學研究院