说说最新的星基ADS-B技术

作为民航监视领域的新星，ADS-B正在全世界范围内蓬勃发展。尤其是美国FAA将其作为美国下一代民航的监视核心技术。但是地基ADS-B系统有其自身局限，比如无法覆盖远洋地区、地面电磁环境恶劣、难以全程追踪等等。解决的办法就是今天小哥要讲的星基ADS-B技术……

一个星基的ADS-B系统，从总体来说包含3个方面：承载ADS-B系统的卫星星座、具体的ADS-B系统、ADS-B系统的相关应用。下面，小哥就从这三个方面来说说。

负责卫星星座的铱星公司

铱星通讯公司Iridium Telecommunications Inc.，原名铱星卫星有限责任公司Iridium Satellite LLC，是一家美国上市公司，总部设在弗吉尼亚州的麦克莱恩，负责铱星卫星星座的运营。公司早期因巨额投资未能获得足够用户而在创建九个月后破产，后被私人投资者收购，并与2009年上市。后由于政府部门以及其他用户的增长而实现盈利。

铱星卫星星座由摩托罗拉Motorola设计，是一种用于手持卫星电话和其他收发机进行全球语音和数据通信的有源卫星的系统。可以覆盖了整个地球，包括极地、海洋和航线。因为早期的计算显示需要77颗卫星完成全球的覆盖，所以根据元素周期表第77号元素“铱”进行了命名，但是后来发现只需要66颗。所以说美帝起名字有创意，但是数学确实不好！

铱星卫星星座

铱星卫星系统正常运行时包括66颗正宫以及6颗备胎，共72颗卫星（2009年2月10号铱星33#和俄罗斯Kosmos2251相撞体现出备胎的价值）。铱星属于近地轨道LEO（Low Earth Orbit）卫星，使用Ka波段和周边卫星完成中继通信。正宫轨道高度780公里，备胎轨道高度666公里。因为在近地轨道所以可以容易的观察到“铱星耀斑”（卫星反射太阳光）。

中间白色为“铱星耀斑“”

为了提高带宽，铱星公司在2008年8月选择了Lockheed Martin和Thales Alenia Space参与建设铱星下一代Iridium NEXT的竞标，最终Thales Alenia Space中标，中标价格21亿美元。同一个月，铱星公司和SpaceX签署了4.92亿美元的卫星发射合同，内容包括从2015年到2017年，在范登堡空军基地使用Falcon 9火箭分7次发射70颗Iridium NEXT卫星，最后的2颗卫星将使用俄罗斯的Dnepr火箭单独发射。但是计划因需要额外附加Aireon公司的ADS-B负载而推迟。迄今为止，SpaceX分别在2017年1月14日、2017年6月25日、2017年10月9日完成了前3次30颗卫星的发射，并计划后续每2个月左右发射一次，直至完成所有卫星的发射。

摩托罗拉设计的“铱星一代“”

Thales Alenia Space设计的“铱星下一代”

用ADS-B搭便车的Aireon公司

Aireon是一家美国私有公司，总部设在弗吉尼亚州的麦克莱恩，负责星基ADS-B系统的运营。Aireon公司由铱星通讯公司（Iridium）和其他一些航空导航服务提供者（ANSP）于2011年联合成立，这些ANSP包括爱尔兰民航局IAA、意大利ENAV、丹麦NAVIAIR，加拿大NAV CANADA投资了1.5亿美元获得了51%的股权。

迄今为止多家航空导航服务提供者ANSP包括加拿大NAV CANADA、英国UK NATS、意大利ENAV、爱尔兰IAA、丹麦NAVIAIR、冰岛ISAVIA、新加坡CAAS、南非ATNS、荷兰DC-ANSP、塞舌尔SCAA都和Aireon签订了数据服务协议。

Aireon在2012年第二季度和ITT Exelis（已被Harris收购）签订了一个为期17年，价值4200万美元的合同，用以设计、建造ADS-B数据处理和分发的平台，以及平台的15年运行和维护。随后Harris又被选中提供星基ADS-B系统中的81个ADS-B 1090ES接收机，该接收机通过Harris的APPSTAR模块实现。

加上ADS-B接收机负载后的“铱星下一代”

星基ADS-B系统由星基ADS-B托管负载AHP（ADS-B Hosted Payload），AHP负载将接收到的飞机数据通过卫星数据链送到Aireon的地基传输网TPN（Teleport Network），数据在托管负载运行中心HPOC（Hosted Payload Operations Center）进行解码和验证，之后通过Aireon的处理和分发系统APD（Aireon Processing and Distribution）送到各个用户。

星基ADS-B系统模块图

Aireon星基ADS-B接收机的技术特性如下：

• 接收现有所有版本1090ES的ADS-B数据（包括DO-260版本0、1、2）；

• 支持A1或以上版本机载发射机（发射机最小功率大于125瓦并带有机顶天线）；

• 为用户提供数据格式包括ASTERIX CAT021、CAT023、CAT025以及FAA CAT033、CAT023；

• 全球连续信号覆盖；

• 可用性≥99.9%；

• 总的系统延时≤1.5秒（至空管自动化系统平台）；

• 模拟和测试显示在95%的情况下目标更新时间间隔≤8秒。

玩数据溜溜的FlightAware

FlightAware是一家美国私有公司，总部设在德克萨斯州的休斯顿。公司成立于2005年，主要运营一个进行航班追踪的网站和APP，是当前全球航班追踪领域最大的公司，在2008年之前主要服务于美国和加拿大，之后业务拓展到全球。公司同时为机场、航空公司以及其他航空组织提供服务。

FlightAware飞机追踪系统

FlightAware通过向遍布全球的志愿者免费提供小型ADS-B接收机（基于树莓派构建）来收集ADS-B数据，公司对收到的数据进行分析整合并结合全球的航班信息以及ACARS等等信息实现最终的航班追踪。截止目前，其全球参与的志愿者10972位，建立的站点12922个，覆盖范围达到170个国家和地区。常规日追踪航班数量超过10万个。

两种FlightAware的ADS-B接收机

因为MH370以及AF447航班的失踪事故，国际民航组织ICAO于2016年3月推出全球航空遇险安全系统GADSS（Global Aeronautical Distress Safety System），其要求航空公司在2018年11月之前达到相关的航班追踪能力。其关键组件包括：

• 至少每十五分钟对飞机进行一次追踪；

• 识别出飞机的遇险状况；

• 飞机遇险时至少每分钟接收一次位置数据；

• 通知相关空域的监视和搜救机构；

• 功能贯穿整个航空公司运营部门。

2016年9月，Aireon和FlightAware宣布强强联合，借助Aireon的星基ADS-B系统和FlightAware的ADS-B数据处理能力，共同开发GlobalBeacon。GlobalBeacon解决方案旨在确保航空公司符合GADSS的建议和要求。GlobalBeacon预计在2017年中期上线并可用。

GlobalBeacon