低空通信监视技术与对策建议范文
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【摘要】近年来，浙江省通用航空发展迅速，但低空通信监视网络建设进程较为滞后。本文结合浙江省低空空域通信监视网络建设现状，研究现有低空通信监视技术，提出当前适用于浙江省低空通信监视方案及未来发展方向的建议。
关键词：通用航空；低空空域；通信监视
一、浙江省低空通信监视现状
浙江是国家通用航空综合试点省。目前，全省投用通用机场11个，通航运营企业达到13家，通航飞机65架，并在建德、新昌等重点建设了多个航空特色小镇。舟山、温州海上救助飞行基地相继建成，浙江省航空应急救援中心加快建设。宁波、绍兴列入通用航空产业综合示范区试点。短途运输航线不断拓展，杭州千岛湖、新昌天姥山列入国家低空旅游示范工程，航空服务业发展呈现新格局。目前浙江省低空通信监视网络建设进程较慢，围绕舟山-建德地空目视飞行航线和建德-黄山地空目视飞行航线部署4套ADS-B地面站设备和VHF电台，实现舟山朱家尖机场—西店镇段600米以上通信监视覆盖；西店镇—建德千岛湖通用机场段900米以上通信监视覆盖；建德千岛湖通用机场-黄山机场段1500米以上通信监视覆盖。总体而言，浙江低空通信监视基础设施较为缺失，无法为全省范围内通用航空飞行活动提供有效的管控和服务，通航飞行存在安全隐患，通用航空发展的潜在需求并未得到有效释放。
二、低空通信技术
适合低空通信的主要手段包括航空甚高频通信、地面移动通信、卫星通信、机场场面无线通信等技术[1]。甚高频地面电台和机载电台是目前空管保障的标准配置设备，技术成熟，信号较清晰，受外界干扰小，但现有军民航甚高频电台只覆盖航路航线和中高空空域，需新建覆盖低空空域的地面甚高频对空台网。现有地面移动通信网络的覆盖范围广，已成为成熟、稳定、可靠的通信网络，能基本覆盖400m以下空域，适用于速度不高(150km/h以下）的航空器。卫星通信具有覆盖范围广、不受地理条件限制、使用灵活、信道稳定、通信质量好等特点，地面只需少量配套建设，但设备和使用成本高，目前比较适合高端航空器使用。除专门的通信卫星外，北斗导航系统所具有的短报文功能也可作为一种星基通信手段，优点是自主可控、兼容导航功能、使用成本较低，缺点是通信能力较弱，民用级仅能单次传送40－60个汉字的短消息，服务频度默认60s。机场场面无线通信系统[2]（Aeronautical Mobile Airport Communications System，Aero MACS）是一种基于IEEE802.16协议的安全无线宽带通信系统，不仅能够用于飞机对地接入和机场各种管理系统，还可以实现新一代空中交通管理对机场移动宽带数据通信的需求[3]。
三、低空监视技术
按照位置信息获取方式及其核心设备类型，监视技术主要分为自动相关监视技术、雷达监视技术、多点定位技术等[4]。自动相关监视技术是指监视目标依靠全球卫星定位系统（GNS S）获取自身位置信息，并通过数据链向地面设备主动发送定位信息的监视技术，主要包括契约式自动相关监视（ADS-C）、广播式自动相关监视（ADS-B）。雷达监视技术包括一次监视雷达、场面监视雷达和二次监视雷，其中一次雷达、场面监视雷达属于独立非协同式监视，无需监视目标协作直接通过地面设备独立辐射电磁波测量，获取监视目标定位信息；二次监视雷达是独立协同式监视，由地面设备向监视目标发出询问，并接收监视目标的应答信息，按询问模式分为A/C模式二次雷达监视和S模式二次监视雷达监视。多点定位技术，属于独立协同式监视，利用多个地面站接收监视目标发射的同一应答信号，通过计算各地面站接收的时间差实现监视目标定位的系统，按应用范围分为场面多点定位系统（ASM）和广域多点定位系统(WAM)。
（一）低空通信对策建议VHF语音通信技术成熟，目前已广泛应用于民航地空通信，设备覆盖范围较广，设备成熟且价格合理，比较适合用于低空通信；移动通信技术更新换代快，4G受地形限制较大，易受山区高楼等地形影响通信质量，5G基站布设难度大，成本高，布设完成后耗能高，目前不能适用于野外大规模布设基站，且移动通信覆盖高度为400m以下，存在400-900m的空域通信盲区；北斗短报文技术有着不受地形限制，随时进行沟通的优点，但北斗短报文通信只能进行文字信息输送，且有着字数限制，无法进行地空语音通话，需要配合其他设备进行组合通信才能达到方便管理的目的，因此不推荐应用于浙江省低空语音通信；卫星通信技术优点明显，但目前民用军用较多，C波段和Ku波段业务繁忙，无法大规模应用于低空语音通信；Aero MACS技术先进，信息传递效率高，但技术仍然处于验证开发阶段，有待进一步验证开发，才能应用于低空语音通信，短期内无法应用于低空语音通信。综合分析各类低空通信技术特点和发展趋势，提出如下建议：近期建议继续布局建设若干V H F系统，实现全省900米低空通信的有效覆盖，为通用航空安全便捷飞行数据通信保障服务；中长期建议积极开展基于“北斗+Aero MACS”低空通用航空器通信覆盖验证，为通用航空自主飞行提供无盲区通信的保障手段，确保通用航空“叫得到”。
（二）低空监视对策建议
在真高1000米以下的低空空域，采用雷达监视系统具有较大局限性，雷达系统自身原因或特殊障碍物导致回波干扰，易受低空地形和建筑物影响造成监视盲区，且雷达购买和运营成本较高，因此推广使用雷达监视不经济也不现实。多点定位技术地面设备成本较低，但需要配套机载应答机，适用于本身已加装应答机的运输航空飞机，难以在通用航空飞机推广。以广播式自动相关监视为代表的新监视技术，因其定位精度高、更新率快、系统构成简单、部署和维护成本低而受到了各个国家和地区的重视和支持，在各个国家和地区近期和中远期监视设施建设规划中占据着重要地位。随着卫星和移动通信技术的发展，星基ADS-B、卫星定位+北斗短报文、卫星定位+移动通信网络、遥控无人驾驶航空器通信链路位置信息自动广播监视等一批新监视技术，正陆续通过研发与试验验证[5]。综合分析各类低空监视技术特点和发展趋势，提出如下建议：
1.近期建议继续布局建设
若干ADS-B地面监视设备，实现全省900米低空空域监视的有效覆盖，为通用航空安全便捷飞行提供高效服务。
2 .中期建议积极开展
基于“北斗+G P S”卫星导航系统的ADS-B IN技术，以及卫星定位+北斗短报文（GNSS+RDSS）、卫星定位+移动通信网络（GNSS+4G/5G）和遥控无人驾驶航空器通信链路等新监视技术研究应用，为通用航空自主飞行提供安全与技术保障手段，确保通用航空“看得见、叫得到、管得住”。
3.远期建议
全面建成天空地协同运行的监视体系，实现全空域的监视服务。
五、结语
浙江省通用航空发展迅速，现有的通信导航监视体系无法为全省通航提供无盲区全覆盖的通信监视保障服务，随着Aero MACS技术、北斗、GNSS等多种技术的快速发展，研究适用于浙江省低空组合通信导航技术，对浙江省通用航空发展有着重要意义。
作者：刘刚 疏利生 李翱 童楚 单位：浙江省交通运输科学研究院