基于GARMIN 的ADS-B 设备安装使用的初步探索

2021-01-12李雪芹邱红军

科技创新与应用 2021年1期

王昭，李雪芹，梁波，邱红军

（1.西安新宇航空维修工程有限公司，陕西西安 710089；2.北京天元四维航空科技有限公司，北京 100000）

引言

传统的空中交通管制雷达信标系统（ATCRBS）需要安装一次雷达和二次雷达，而在地势复杂的区域，安装一二次雷达困难，不可能对整个区域进行覆盖。地面雷达天线是旋转的，天线波束又有一定宽度，由此测出的飞机方位误差较大。ATCRBS 管制和监控飞机的容量有限，最多只能管制4096 架飞机，实际数量更少，难以满足目前及今后的发展需求。随着对空中交通管制能力和服务水平要求的不断提高，ADS-B 技术已成为各国大力推广的应用[1]。

1 ADS-B 简介

ADS-B（广播式自动相关监视系统）是一种基于卫星定位和利用空-地、空-空数据链通信完成交通监视和信息传递的空管监视新技术，属于空中交通管制系统（ATC）。国际民航组织（ICAO）已将ADS-B 确定为未来监视技术发展的主要方向，正积极地推动该项技术的应用。在我国低空空域不断开放的同时，也在大力推广该技术的应用[2，3]。

ADS-B 以飞机为主角。首先，通过飞机上安装的机载GPS 设备，获取本机的位置、高度等信息；然后将信息传输给机载的处理设备（机载应答机），处理设备将信息重组，形成符合规范要求的消息格式（即ADS-B 消息）后，通过机载的上下天线将ADS-B 消息发送出去；最后，ADS-B 地面站或安装了ADS-B 消息接收设备的其他飞机可以接收此ADS-B 消息，通过对报文的解析，获取此飞机的位置消息，从而实现对飞机的监视。

ADS-B 消息的发送方式是周期性的、自动广播的，信息包括本机的身份（包括航班号以及飞机的全球指定的唯一24 位地址码）、经纬度、高度、速度、飞机状态等数据。

图1 ADS-B 工作流程图

机载ADS-B 的功能可分为发送（OUT）和接收（IN）两类。OUT 是指航空器发送其位置和其他信息。IN 是指航空器接收其他航空器发送的ADS-B OUT 信息或地面服务设备发送的信息，为机组提供运行支持。功能流程如图 1 所示[4]。

2 设备介绍

我们使用的是GARMIN 公司的应答机，型号为GTX345、GTX345R。GTX345 有操作面板，如图2 所示，GTX345R 没有操作面板，如图3 所示。从应答机安装形式可分为面板安装和远程安装。GTX345 属于面板安装，GTX345R 属于远程安装。从是否具有GPS 功能可分为内置GPS 接收机、无内置GPS 接收机。内置GPS 接收机的应答机必须安装GPS 天线，获取GPS 信号；无内置GPS接收机的应答机从其他设备获得GPS 信号[5]。

图2 GTX345 操作面板示意图

图3 GTX345R 示意图

3 设备安装

ADS-B 应答机有一个安装支架，安装时应先将安装支架固定在飞机的相应位置。安装支架的安装有两种固定方式，分为铆接和螺接。铆接使用M4 的平头铆钉与飞机机体连接，螺接使用设备自带的螺钉与飞机机体连接。图4 为螺钉的安装示意图。安装支架安装好后，再把ADS-B 设备固定在安装支架内。图5 为应答机的安装示意图。

4 设备接线

根据 GAIMIN 公司的使用说明，对 GTX345、GTX345R 的主要端口进行介绍。GTX345、GTX345R 的接插件有两个，分别为J3251、J3252。J3251 定义如图6 所示[5]。J3252 主要是通讯端口，不再赘述。

主要端子区域介绍如表1 所示。

图4 应答机安装支架安装示意图

图5 应答机安装示意图

图6 J3251 示意图

J3251 接插件中，Pressure Sensor/Config Module、USB、Altitude Gray Code Input、Power Input 1、Power Ground、这几块区域的端子必须连接。Power Config、Power Control 这两个端子实现的是远程控制功能，只在GTX345R 上连接。RS-232、ARINC 429 通信端口按照实际情况进行连接。

5 设备调试

在ADS-B 设备安装和接线工作完成后，需进行调试。不同机型的的调试过程有所差别，但大致相同。以R44 直升机为例。首先应对GTX345 应答机进行设置。设置时使用Garmin 公司配套软件GTX3X5 Install Tool。主要设置页面如图7 所示。然后对导航显示器GNS420/GNS430 进行系统升级，与GTX345 的系统相适应。这个过程通过安插GARMIN 公司提供的SD 升级卡完成。接下来要对导航显示器GNS420/GNS430 的RS232 和ARINC 429 通信端口进行设置，目的是和GTX345 及其他设备进行正常通信。调试图片如图8 所示。最后进行地面通电试验和飞行试验，验证改装和系统调试是否正常。导航显示器GNS420/GNS430 调试成功图片如图9 所示。