空中交通服务ADS―C应用概述

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[摘 要]合同式自动相关监视简称ADS-C（Automatic Dependent Surveillance-Contract）或ADS-A（Addressed），它将机上系统收集的位置、高度、速度、意图和气象数据等，利用数据链设备以报告的形式自动发送给与飞机建立合同的空中交通服务单元（ATSU），用机位置和航路符合性监控，为雷达覆盖之外的大陆/大洋航路提供CPDLC（Controller Pilot Data Link Control）和语音汇报之外的位置监视能力。虽然ads-C与ADS-B（Broadcast）术语相近，但后者是以更短的时间间隔广播信息，任何在范围内的地面或空中接收机都可以接收信息。ADS-C也不同于AC-121-FS-2008-16R1规定的AOC（Airline Operational Control）自游恢帽ǎ后者是向航空公司而非空管单位汇报位置。ADS-C建立在FANS-1/A网络基础上，如同CPDLC给予了飞机更好的RCP（Required Communication Performance），ADS-C给予了飞机更好的RSP（Required Surveillance Performance），有效使用ADS-C可以提升飞行安全，减小间隔，更好地分配用户倾向的飞行剖面，提高飞机的空域适应性。

[关键词]交通 ADS-C

中图分类号：TM88 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0117-02

1 合同类型

同一个ATSU可以向同一架飞机发起多个ADS-C合同，包括一个周期合同、一个事件合同和任意数量的要求合同。这些由地面系统发起的合同确定了ADS-C报告中所含的信息类型和触发报告的条件，一些信息包含在每一个下传的报告中，另一些信息只有在合同要求时才发送。

1.1 周期合同

周期合同允许ATSU指定飞机系统发送ADS-C报文的时间间隔（在大洋和偏远地区的时间间隔一般是5分钟），和包含在周期报文中的可选数据组。每个可选数据组有一个独立的系数（0到255）定义该数据组在周期报告中传输的频率（系数5代表每五个周期报告发送一次）。

时间间隔参数的范围在1秒和4096秒之间（DO-258A/EUROCAE ED-100A限制了最小间隔为64秒，如果地面系统要求了小于64秒的时间间隔，飞机系统会应答一个不符合通知，并建立一个64秒间隔的周期合同）。时间间隔在合同内是用一个字节定义的，见表1：

一个ATSU只能与同一架飞机一次建立一个周期合同。同一时间，不同ATSU可以与同一架飞机分别建立周期合同。周期合同保持有效，直到被取消或修改。无论何时ATSU建立一个新的周期合同，飞机系统使用新的合同替代之前的周期合同。地面系统可以改变周期报的时间间隔，比如在偏离航线或紧急情况下减少时间间隔获得更多的监视信息，同时地面系统应防止管制员选择时间长于最小隔离标准的时间间隔。

在收到来自地面的ADS-C周期合同后（不论是新合同还是对已有合同的修改），飞机先发送确认或不符合通知，再发送新合同的首个ADS-C报告（合同确认和首个报告可以在同一个下行信息中发送）。

1.2 紧急报

紧急报是带有紧急标签的周期报（基本组数据的标识是紧急），是唯一由飞机发起的报告合同，用于将紧急情况展示给所有与飞机有周期或事件合同的ATSU。如果周期合同已存在，则以周期间隔下传紧急报，否则按照系统默认时间间隔下传紧急报。空客飞机以默认64秒间隔、波音飞机以默认304秒间隔发送基本组，并每五个报文发送一次飞行标识和地球参考可选组数据。

紧急报的触发有3种方式：

手动的，选择ADS-C紧急功能；

间接地，触发另一种关联的紧急报警系统，如发送CPDLC MAYDAY；

隐蔽地，随机型不同，如B747-400在飞行员脚边。

ADS-C紧急报一旦触发就会持续发射，直到机组取消ADS-C紧急报功能。取消后，一条取消紧急报的消息会随着下一条周期报发送（取决于当前周期报的间隔，可能在机组取消紧急报20-30分钟后才发出，但B717和B737飞机会在机组取消紧急报后立即发送取消信息）。取消紧急报的消息会在周期报中移除紧急标记，但数据组保持和紧急报一致，地面需要重新发送合同才能获得之前要求的数据。事件报不受影响。

收到紧急报后，每个ATSU仍可以取消或修改合同，或者加入事件触发合同。为了降低机组取消紧急报与下一条周期报之间的时间差，推荐对处于紧急状态的飞机降低周期报时间间隔，有助于增强对处于潜在紧急情况飞机的态势感知。

如果某个ATSU退出了紧急模式，除非飞行员取消紧急模式并重新进入紧急模式，该ATSU不能再接收到紧急报。如果在飞机处于紧急模式下，有新的连接想要建立，会收到否定确认和紧急报。

1.3 要求合同

当ADS-C报文超时未收到，ATSU应当发送要求合同或建立一个新的周期合同。要求合同允许ATSU要求单一的ADS-C报文，要求合同不会取消和修改其他的合同。飞机先回复一个收到确认或不符合通知，再回复一条要求的ADS报文。

1.4 事件合同

事件合同允许ATSU要求在特定事件发生时获得ADS-C报告。一个ATSU与一架飞机在一个时刻只能保持一个事件合同，但是事件合同可以包含不同的事件类型。这些可选的事件类型包括：

1）航路点改变事件（WCE）：当FMS中下一个和/或再下一个航路点改变时，飞机系统会发送WCE报告。通常情况是因为飞机按顺序飞往下一个航路点时触发。其他原因包括机组进行了插入航路点操作，直飞某航路点操作，或水平偏离航线操作。

WCE事件报告包含如下ADS-C数据组：基本组、预测航路组。如果飞机在执行偏离航线，预测航路组应该包含与偏离航线有关的位置信息，而不是原始的飞行计划。

2）高度偏离事件（LRDE）：当飞机高度超过高度范围上限下限时触发。LRDE事件报告只包含ADS-C基本组。。

3）水平偏离事件（LDE）：以飞机当前执行的飞管计划航线为基准，当飞机偏离航线两侧超过指定值时触发。如果ATSU的飞行计划与飞管不同，飞机可能在偏离航线后也不会触发。在某些情况下，当机组修改航线为偏置时，设定的偏置距离大于事件参数时，飞机即使在批准的航路上，也会立即发出虚假的水平偏离事件报告。LDE事件报告只包含ADS-C基本组。

4）垂直下降速率改变事件（VRE）：飞机正向垂直爬升速率大于指定值，或飞机负向下降速率大于指定值时触发。VRE事件报包含基本组和地球参考组。

事件合同在ATSU取消或事件触发前一直有效。航路点改变事件会对所有航路点的改变响应触发，其他的事件合同只在第一次发生时|发，如果仍然需要，ATSU需要重新建立事件合同。在收到来自地面的新的ADS-C事件合同后，飞机先发送确认或不符合的通知，再等到事件发生时下发ADS-C报告，事件类型的标记表示在基本组数据。

2 连接管理

2.1 登陆

AFN（ATS Facilities Notification）是使用数据链ADS-C或CPDLC的第一步，当机组发起登陆请求时，FMS向ATSU提供飞机的信息，包括飞机系统支持的ATS数据链应用和版本，飞机的航班号、机尾号和当前位置。ATSU接收到登陆请求后将登录信息与飞行计划相比对，主动建立与飞机的ADS-C合同，只要飞机的ADS-C功能处于预位不关闭，建立合同不需要机组进行操作，此时机上ATC LOGON/STATUS页面的ADS状态由ARMED变为ACTIVE，ADS REVIEW页面可以查看现有连接。

发起AFN的时机一般在进入FIR边界前的45分钟，如果是在CPDLC/ADS-C空域附近起飞，起飞前或起飞后10000英尺以上就应该发起AFN登陆。

2.2 连接优先级

FANS-1/A设备的飞机支持多达5个ADS-C链接，因为飞机可能处于4个空域的交界处，至少可以有4个地面系统同时与同一架飞机建立合同，一个保留为AOC使用。

ADS-C应用不会对ADS-C连接指派任何的技术优先级，ADS-C报告按照合同签订的顺序发送。例如，第一个签订合约的ATSU会始终第一个接收到飞机的ADS-C报告；当链接终止后，下一个ATSU会变成第一个。管控ATSU可能不清楚飞机还有哪些连接。因此，管控ATSU应该按照顺序发起连接，使得管控飞机的ATSU能够有机会获得最高优先级的ADS-C连接。其他没有对飞机直接控制和监控需求的地面设备必须在飞机起飞前与管制方和运营方许可才可以与飞机建立ADS-C链接。在正常情况下，当前和下一个ATSU自动交接ADS-C服务，交接对飞行机组是无缝的。

2.3 断开连接

当飞机的ADS-C连接满，其他的ATSU想要建立连接会收到带有原因代码1（拥堵）的DIS（DISCONNECT REQUEST）信息。当一个本应具有优先级的ATSU收到DIS信息时，应通知当前控制的ATSU，由其尝试解决。当前控制的ATSU可以与之前的或邻近的ATSU协调，确定他们是否还需要保持连接，或在绝对必要时指示机组重启ADS-C连接（机组有能力通过关闭ADS-C功能取消所有的合同，有的飞机系统还允许机组选择性地取消与某个ATSU的合同），然后由当前控制的ATSU通过地址发送过程按优先级建立连接。

为了避免拥堵，ATSU应该终止不再需要的合同和连接，如飞机飞出FIR边界，ATSU已经取消或完成该飞机的飞行计划或控制方或邻近ATSU不再需要监控该航班。

机组应该在离开ADS-C区域15分钟后确保不存在激活的ADS-C连接，防止意外的占用连接并节省运营费用和数据链系统负载。机组在手动终止任何ADS连接前应该向当前管控ATSU咨询。飞行结束后，机组应取消所有的合同，并向地面发送断开连接请求。

3 报告格式

ADS-C报文以不同的数组发送不同类型的数据。事件报告只包含其中固定的一些组。周期报告可以包含ATSU在合同中指定的任意的组。所有的ADS-C报文包含基本组。

若某一个参数不可得，飞机系统会赋默认值，若整个被请求的数据组都不可得或未定义，该组会从报告中省略。被请求的数据组可以任意顺序排列在基本组之后，但是飞机投影意图组是例外。当该组存在于下传报文中时，直接投影意图组（如有）应排在基本组之后，固定投影意图组排在最后一个直接投影意图组之后。当没有直接投影意图组时，固定投影意图组应该排在基本组之后。

上传下传消息中以标签值来表示信息类别，每个标签占一个字节，对应上传下传消息各有18个标签值。

ADS-C基本组的标签值为7，其后跟随80比特的数据包，最后7个比特是品质因素，含有机载防撞系统和导航冗余性的信息，见图1。一些自动地面系统使用ADS-C报文中的品质因素决定是否将报文呈现给管制员，或显示高或低质量的ADS-C控制标识符。品质因素意义见表2。

4 总结

ADS-C是一个通过合同建立的空中交通服务应用，允许一个或多个地面系统（支持ATS或AOC）与飞机建立ADS合同。合同指定信息的类别和触发的条件，飞机通过数据链自动发送机上系统的数据，数据至少包括3-D位置、位置数据的时间、位置数据的品质因素。ADS数据传送给ATS服务系统可用于航路符合性、高度的符合性监控、产生紧急告警和预估飞机位置。

参考文献

[1] ARINC CHARACTERISTIC 745-2，AUTOMATIC DEPENDENT SURVEILLANCE （ADS），AERONAUTICAL RADIO， INC.，JUNE 30， 1993.

[2] FLIGHT OPERATIONS Operating Manual Supplement，Gulfstream Aerospace Corporation，July 1， 2012.

[3] FANS-1/A Operations Manual，25 September 2008.