1090ES ADS-B地面站技术指标解析及测试方法推荐

1090 ES ADS-B 地面站技术指标解析及测试方法推荐 Technique specification and testing method of

1090 ES ADS-B ground station

1. 引言

广播式自动相关监视ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)是一种基于全球卫星定位系统和利用空地、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

[1]。国际民航组织已经将ADS-B 作为未来监视技术的主要发展方向，国外许多国家和地区都在积极推进该项技术的应用。中国民航结合自身监视的现状和未来发展的需求，确定了我国运输航空ADS-B 采用1090MHz 扩展电文（简称1090 ES ）数据链技术，并制定了ADS-B 发展规划、应用原则和总体策略，提出了中国民航ADS-B 地面站的建设实施路线。 为了保证ADS-B 实施和建设的质量，中国民航努力推行地面站（接收）设备使用许可测试工作，颁布了相应的行业标准《1090兆赫扩展电文广播式自动相关监视地面站（接收）设备技术要求（MHT4036-2012）》（简称技术要求），旨在规范地面站设备的设计与制造过程，保证地面站设备的产品质量及性能指标能够满足应用要求。

由于ADS-B 技术在国内的应用还比较少，国内大多数民航从业者未实际接触过地面站设备，对技术要求中的各种指标及其测试方法也不甚了解。因此，有必要针对其中的部分技术指标进行解释和说明，并在此基础上推荐合理的测试方法，使其可作为地面站（接收）设备的使用许可测试、工厂及现场验收、定期维护等工作的参考。

2. 1090 ES ADS-B 地面站（接收）设备

1090 ES 地面站（接收）设备是ADS-B 系统的重要组成部分，它通过接收、解码由航行器和场面车辆广播的信息，经处理后产生标准的数据报告传给用户。符合技术要求规定的地面站系统框架如图1所示。

信标机1090ES 地面站主机#2

GNSS 天线1090ES 地面站主机#1GNSS 天线以太网

交换机#1以太网 交换机#2

RF 天线

RF 天线

监控维护

用户1090ES ADS-B

地面站（接

收）设备

图1 1090ES ADS-B 系统框架图

地面站可以同时向多个用户系统提供服务，为了确保与现有监视数据处理系统的兼容，

采用标准的ASTERIX Category 021[2]报文作为其报告输出格式。该报告输出模式包含数据驱

动传输模式和周期性传输模式两种，其中前者被大多数国内外设备生产厂家所采用，它是在每次成功解码ADS-B 信息后产生报文输出的传输模式；而后者是一种时间可设置的周期性报文输出模式。此外，ADS-B 服务还可以包括周期性输出地面站状态报告（ASTERIX

Category 023[3]）和ASTERIX 版本报告（ASTERIX Category 247[4]）。

3. 1090 ES ADS-B 地面站（接收）设备测试模型

3.1 测试设备连接

地面站（接收）设备大部分技术指标的测试方法基本使用相同或类似的测试仪表和设置，所以有必要给出一个标准的测试模型，见图2。 1090ES ADS-B

地面站（接

收）设备

UTC 时间基准

ASTERIX 报告记录分析仪

电源

信号源

干扰源

图2 标准测试模型

信号源：能够同时模拟多于600个目标，每个目标每秒可包含位置信息、速度信

息、航空器识别信息、目标状态信息、航空器运行状态信息等多个种类的射频信

息，信息编码需要满足航空无线电技术委员会（RTCA ）的DO-260A [5]文件的要

求，同时要求输出的射频功率可调。

干扰源：能够产生模式A/C 和模式S 长、短信息的射频信号，其个数及输出的射

频功率可调。

ASTERIX 报告记录分析仪：实时侦听并接收网络上的ASTERIX 数据报文，为每

一条接收到的报文标记时间戳，并对报文数据进行逐项解析，判断其正确性和完

整性，统计接收的数据报文数量，以及给出各类统计报告。若报文出错，会自动

给出提示及报告。

UTC 时间基准：时间基准信号用于同步地面站内部时钟。

3.2 地面站测试前的初始状态

按照图2所示连接测试设备，各设备处于正常工作状态，能正常接收UTC 时间

基准信号。

ASTERIX Category 021报告输出模式应选择数据驱动传输模式。

信号源模拟产生的目标在每次测试前需完成目标位置信息的初始化，初始化过程

从接收到目标的第一个信息开始，在初始化期间，地面站并不会产生ASTERIX

Category 021报告。典型的做法是在正确接收到2个奇偶信息对后确定获取目标，

并输出报告。

没有特殊说明，干扰源一直处于无输出状态。

4.技术指标及其测试方法

以下的测试均忽略了线缆的损耗，在实际测试中应予以考虑。

4.1 接收机正确探测解码率

正确探测解码率是指地面站接收机正确接收并解码的信息占总输入信息的比例。由于不是所有的地面站设备都具有原始脉冲信息输出的能力，所以一般无法直接测量接收机的正确探测解码率。如果假定这些正确接收并解码后的信息，在后续的处理、输出过程中没有产生错误，那么通过统计最终输出的报告个数，可以计算正确探测解码率。

在不同的条件下（例如不同的输入功率、不同的干扰信号等），对地面站设备的正确探测解码率会有不同的要求。

4.2 接收机灵敏度

接收机灵敏度可以理解为MTL（最低触发电平），它是指输入信号的频率在1089MHz-1091MHz范围内，在没有干扰和重叠的情况下，当接收机的正确探测解码率为90%时，输入信号的射频功率电平。同时，它还应该满足以下要求：在1089MHz-1091MHz的范围内，在没有干扰和重叠的情况下，输入信号电平为-88dBm时，接收机正确探测解码率应不小于90%；输入信号电平为-91dBm时，接收机正确探测解码率应不小于15%。

参考测试步骤：

1）地面站处于测试前的初始状态。

2）ASTERIX报告记录分析仪统计正确探测解码率。

3）设置信号源模拟产生300个目标，每个目标每秒产生4个信息。

4）设置射频频率为1090MHz，逐渐降低信号源的射频功率，直至正确探测解码率不小于90%时，测试信号源输出的射频功率即为MTL。

5）重复步骤4得到信号源载波频率为1089MHz和1091MHz时的MTL。

6）分别设置射频频率为1089MHz、1090MHz和1091MHz，设置射频功率为-88dBm，确认此时的正确探测解码率应不小于90%。

7）分别设置射频频率为1089MHz、1090MHz和1091MHz，设置射频功率为-91dBm，确认此时的正确探测解码率应不小于15%。

4.3 接收机动态范围

在没有干扰和重叠的情况下，输入信号电平从MTL+3dB开始在整个动态范围内，地面站接收机的正确探测解码率应不小于99.9%。

参考测试步骤：

1）地面站处于测试前的初始状态。

2）ASTERIX报告记录分析仪统计正确探测解码率。

3）设置信号源模拟产生300个目标，每个目标每秒产生4个信息。

4）设置射频频率为1090MHz，信号源的射频功率为MTL+3dB，确认正确探测解码率不小于99.9%。

5）以10dB为步进逐渐增大信号源的射频功率至MTL+78dB，确认每次测得的正确探测解码率不小于99.9%。

4.4 目标处理能力

技术要求中规定设备的目标处理能力应大于每秒600批目标（均匀分布）。目标处理能力实际上就是系统的处理容量，是指在没有干扰和重叠的情况下，1090 ES地面站在一秒钟