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星基空管技術是國際民航組織確定的新一代空管監視技術

2021-08-19 13:20:18 來源：科技日報

記者8月18日從長沙天儀空間科技研究院有限公司（以下簡稱天儀研究院）獲悉，我國空事衛星系統首顆技術驗證衛星北航空事衛星一號，近日圓滿完成試驗任務。其搭載的星基ADS-B試驗載荷監視性能優良，未來建成后的空事衛星系統將具備在全球范圍內對運輸航空器和通航飛行器進行監視跟蹤的能力。

ADS-B（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast）技術是廣播式自動相關監視技術的簡稱，是國際民航組織確定的新一代空管監視技術。飛機通過攜帶的ADS-B系統設備，可向其他飛機、地面站周期性廣播飛機的位置、高度、速度、航向、識別號等狀態信息。其他飛機接收到廣播信息后，根據實際情況進行機動操作，防止飛機發生碰撞；地面站接收到廣播信息后，管制員可掌握飛機狀態，進行航線規劃，確保飛行安全。

現階段，ADS-B系統主要靠地面站接收飛機廣播的數據信息。然而地面站建設受地理環境影響較大，飛機在洋區、荒漠或偏遠地區飛行時，沒有地面站覆蓋，信息無法被管制部門獲取，飛行過程中存在安全隱患。

說到這，一定有人想起了那個震驚世界的懸案——馬航MH370失聯事件。

2014年3月8日0時41分，馬來西亞航空公司的MH370航班從吉隆坡起飛，計劃于當日6時30分抵達北京。1時21分，該飛機即將進入越南上空時，信號突然同時從吉隆坡空管雷達和胡志明市空管雷達上消失。空管中心立即啟動輔助雷達與之聯系，發現飛機上的應答器已經停止工作。隨后官方動用軍用雷達，發現該飛機先是折返航向，向西南方直線飛行，隨后轉向西北，再轉向西南往南印度洋飛去，直至脫離雷達監視范圍。

當時，衛星對追蹤MH370航班的蹤跡并沒有起到直接的作用。搜救工作組只能對機上安裝的海事衛星通信系統與衛星之間的最后7次通信握手進行分析，通過信號的傳遞，計算飛機與衛星的距離以及飛行方向和速度等信息，畫出圓形的范圍，再結合飛機的飛行方向和剩余燃料，推算飛機墜毀的區域。但這個范圍依然太大，盡管多國參與開展了規模空前的聯合搜救，卻至今也沒能查明真相。

全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩在MH370失聯一周年時曾向科技日報記者表示，該事件凸顯衛星在民航飛機飛行中應急監控的缺失，體現出把天基信息鏈路全面引入機載通信設備的重要性。

龐之浩說，衛星在服務區內無縫覆蓋，不受地理限制，如果用ADS-B技術將衛星導航、通信技術、機載設備以及地面設備等技術相結合，并能擴展至空地、空空、空天等多種傳輸鏈路，能提供更安全、高效的空中交通監視手段。如果有民航客機在海域飛行時失聯，衛星將能及時獲得飛機失聯時的位置、高度、速度等關鍵信息，立即鎖定出事區域。

隨著商業小衛星成本降低，采用星基手段開展空管應用逐漸具備了可行性。

2020年11月6日，北航空事衛星一號發射。該衛星由國家空管新航行系統技術重點實驗室牽頭，聯合四川九洲空管科技有限責任公司、天儀研究院共同研制，是我國首顆滿足空管運行需求的星基ADS－B衛星，也是目前國內唯一在軌運行的多波束接收ADS-B衛星。

據了解，我國空事衛星系統由國家空管新航行系統技術重點實驗室主任、中國工程院院士張軍提出，是面向航空需求的全球衛星互聯網系統。該系統包含低軌空事衛星星座、空事衛星地面應用系統和機載系統，可以為航空用戶提供全球覆蓋的連續實時通信、導航和監視服務，能夠解決陸基航空系統的盲區問題，為航空飛行安全提供保障，并有利促進低空空域開放以及通航產業發展。

星基ADS-B載荷由國家空管新航行系統技術重點實驗室張學軍教授帶領團隊研制，是空事衛星系統的主要功能載荷之一，具有高靈敏度接收和大數據處理能力，同時能夠有效解決同頻率上多架飛機發射的信號相互碰撞、干擾的問題。針對星基ADS-B信號傳輸衰減大，空域內信號易產生沖突等問題，研制團隊突破了多波束相控陣天線、多通道高靈敏度接收算法和解交織技術等關鍵技術。

在軌試驗數據表明，星基ADS-B載荷在繁忙空域內，平均每小時可接收ADS-B消息數超過100萬條；最遠探測距離達到2000公里以上；半徑800公里的設計覆蓋范圍內，95%位置消息更新間隔低于8秒，目標檢測率和報文更新率初步滿足空管運行需求，達到國內領先、國際先進水平。

不過有關專家也表示，北航空事衛星一號目前僅是在國內首次驗證了多波束星基ADS-B技術，支撐我國星基ADS-B系統的全面建設，還需要進一步優化設計；此外，要想為全球范圍內的航空用戶提供通信、導航、監視服務，必須完成幾百顆衛星的全球組網，涉及大量的研究與建設工作，需要聯合國內相關領域的各個單位，各盡所長，共同完成。下一階段，合作各方將盡快推動全系統的組網建設。（記者付毅飛）

標簽：星基空管技術國際民航組織監視技術空事衛星系統