北航空事卫星一号取得重要突破 填补我国面向空管应用的星基航空监视技术空白

点击数:    |    加入时间:2021-08-20

北航新闻网8月20日电(通讯员 李雪缘)北京时间2020年11月6日,由北京航空航天大学国家空管新航行系统技术重点实验室牵头,联合四川九洲空管科技有限责任公司、长沙天仪空间科技研究院有限公司研制的“北航空事卫星一号”搭载长征六号运载火箭在太原卫星发射中心成功发射。空事卫星系统是由张军院士提出,面向航空需求的全球卫星互联网系统。“北航空事卫星一号”作为我国空事卫星系统的首颗技术验证卫星,是国内目前唯一一颗采用多波束接收的在轨运行的星基ADS-B卫星。其上搭载星基ADS-B关键技术验证载荷,自成功发射以来,卫星工作正常,获得了大量试验数据。技术分析表明,搭载的星基ADS-B载荷达到国内领先、国际先进水平,监视性能满足空管运行要求,填补了我国面向空管应用的星基航空监视技术的空白。

图1 北航空事卫星一号

ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)系统是国际民航组织确定的新一代空管监视技术。现阶段,我国民航主要采用ADS-B地面站等陆基手段开展空管监视业务。由于陆基ADS-B地面站覆盖不足,民航飞机处于洋区、荒漠或偏远地区时,广播的位置状态等信息无法被管制部门获取,飞机飞行过程存在较大安全隐患。通过卫星搭载星基ADS-B接收设备,可实现全球空域覆盖,解决陆基系统在洋区、荒漠、偏远地区的监视盲区问题。

星基ADS-B系统能够有效提升我国现有空管系统能力,可进一步促进国家低空空域开放以及通航产业发展,也是实现国际民航组织(ICAO)要求的全球航空遇险和安全系统(GADSS)的主要技术手段,其全天候、全空域的监视特点,对保障军民航飞行安全,提升飞行效率,提高空域容量,具有十分重要的意义。

在“空事卫星系统关键技术研究”、“全球航空星基监视系统关键技术研究”、“星基航空监视技术研究”等国家级、省部级项目支持下,北航国家空管新航行系统技术重点实验室张学军教授牵头,联合四川九洲空管科技有限责任公司、长沙天仪研究院,开展了星基ADS-B关键技术研发、设备研制和在轨验证。张学军教授带领团队突破了多波束相控阵天线、多通道高灵敏度接收算法和解交织技术等多个关键技术,成功研制了国内首个面向空管运行需求的星基ADS-B载荷。

图2 系统集成测试

卫星发射后获得全球空域的大量飞行数据,经过数据分析可知:繁忙空域内,平均每小时接收ADS-B消息数超过100万条;最远探测距离可达到2000公里;半径800公里的设计覆盖范围内,95%位置消息更新间隔低于8秒,报文更新率满足空管运行需求。以上指标均符合设计要求,技术水平达到国内领先、国际先进。

“北航空事卫星一号”获取的全球航空器分布

图3 球空域飞机航迹的分布图

未来,国家空管新航行系统技术重点实验室张学军教授团队将进一步优化星基ADS-B载荷设计,开展航空通信、星间链路等空事卫星关键载荷的研制和在轨验证,逐步掌握自主可控的空事卫星系统技术,推进我国空事卫星系统建设,为实现航空强国贡献力量。

国家空管新航行系统技术重点实验室:

国家空管新航行系统技术重点实验室是由国务院、中央军委空中交通管制委员会(国家空管委)批准建立的专门从事空中航行系统新技术研究的重点实验室。实验室依托北京航空航天大学,联合民航数据通信有限责任公司,以产学研用相结合的方式,建立了跨学科、跨院系、跨校企的空管技术科研创新基地。实验室重点开展新航行系统的基础理论研究、前瞻性技术探索、核心关键技术攻关与重大平台装备研发。主要研究方向包括:空天地一体化网络、航空精密导航、空域广域监视、空地协同管控、机载飞行校验、综合交通大数据等。

长期以来,实验室服务国家战略急需,瞄准国际空管科技前沿,承担了国家自然科学基金、国家973计划、国家863计划、国家支撑计划、国家重点研发计划、国家重大科学仪器设备开发专项等一批国家级以及民航行业重大(重点)科研项目,通过技术攻关、自主创新,研发了中国民航新一代空中交通服务平台、首套星基航路运行监视装备、首套民航飞行运行监控系统、首套机载飞行校验平台、首套数字化协同管制服务网等系列重大平台装备,在民航行业获得广泛应用,经济社会效益显著,取得了包括2项国家技术发明一等奖、2项国家科技进步一等奖、4项国家科技进步二等奖在内的一批重大科技成果,为我国民航空管系统的技术发展与进步做出重大贡献。

(审核:徐亚军)

编辑:贾爱平

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