【梅花評論】ADS-B:智慧化空中監視技術的演進與挑戰

空中監視任務與技術日趨重要,圖為空軍E-2T空中預警機。圖/取自國防部發言人臉書
空中監視任務與技術日趨重要,圖為空軍E-2T空中預警機。圖/取自國防部發言人臉書

蔡元鴻/軍武科技觀察家

21世紀以來,全球空中交通快速成長,傳統雷達監視方式已難滿足安全、效率與擴充性需求。廣播式自動相關監視(Automatic Dependent Surveillance–Broadcast, ADS-B)應運而生,結合衛星導航與數位廣播技術,成為飛航安全與空域管理的關鍵設備。其核心在於「自動」、「相關」、「監視」與「廣播」四大要素的ADS-B,透過內建的全球衛星導航系統(GNSS),獲取高精度三維位置與速度資訊,並自動透過廣播鏈路傳輸自身狀態給地面站台及周邊航空器。地面端不須主動發射詢問訊號;具備 ADS-B In 功能的航空器,也能即時接收周遭目標廣播資料,並在駕駛艙內顯示航情或氣象資訊。

機載設備主要包含GNSS接收器,提供每秒一次以上之定位、對地速度與高度數據;ADS-B Out 發射器,以 1,090 MHz Extended Squitter 或 978 MHz UAT 頻段廣播資料;Mode-S 應答機整合模組,常將 ADS-B 功能內嵌於次級雷達應答機中,減少空間占用;ADS-B In 顯示系統,可接收其他飛機、地面站之 TIS-B 與 FIS-B 資料,用於增強態勢感知與主動避撞。

相較於傳統雷達,ADS-B 具有下列顯著優勢:首先,GNSS 定位誤差僅數公尺,更新頻率每秒一次以上,遠勝傳統雷達的數秒至十數秒。其次,海上、山區及偏遠地區只需地面站或衛星中繼,即可彌補雷達盲點,監視飛機動態。再者,地面管制中心、航空公司、其他飛機與民間監控平台(如 FlightRadar)皆能無差別接收資訊,加速流通。此外,能更靈活應用精細化航路及垂直分隔標準(RVSM),提高航路通量。最後,結合 ADS-B In,駕駛艙可直接偵測鄰機位置,配合 TCAS 或新一代主動避撞系統,提高空中近失與衝突預警能力。

全球多國已將 ADS-B 納入法規並強制裝設與開啟。例如,美國聯邦航空總署(FAA)自 2020 年起,要求進入特定空域(Class A、B、C、E 含 RVSM)的所有飛航,必須具備並啟用 ADS-B Out。歐盟依 EASA 規範,新製飛機自 2016 年起、既有機隊自 2020 年起,MTOW ≥ 5,700 kg 或巡航速率 > 250 kt 的 IFR 航班須強制裝機。加拿大 Nav Canada 則自 2023 年起陸續在 Class A、B 空域要求 ADS-B Out。澳洲民航局自 2017 年起,所有執行 IFR 航班均須安裝 ADS-B Out。我國民航局自 2019 年起,於臺北 FIR FL290 以上及特定航路飛航的航空器,亦必須符合 Rtca Do-260 標準並啟用 ADS-B Out。

航空器若未加裝或未開啟 ADS-B Out/In,將對飛航安全與營運管理帶來負面影響。地面管制須仰賴更新頻率較低的傳統雷達,雷達盲區受限,恐導致航路間距拉大,降低空域使用效率。機載 ADS-B In 功能關閉,則無法接收鄰機或地面站之交通、氣象與航情廣播,難以自主衝突偵測與規避。違反法令者將被禁止進入管制空域,可能遭受罰款、航班改道或更嚴重處分。導航系統失效時,ADS-B 信號關閉,外界難以快速定位殘跡,延緩搜救效率。飛航資料無法完整回傳,對事故調查、安全管理與營運品質監控皆帶來資訊黑洞。因此,裝機與啟用 ADS-B 不僅關乎法規遵循,更直接影響飛行安全與空域效率。

儘管 ADS-B 提升飛航技術,其無加密廣播特性亦引發資安與隱私考量,易遭訊號偽造(spoofing)、重放(replay)或監聽。部分軍機、要員專機會關閉 ADS-B Out,或採取應答機限制(squawk code filtering)隱藏位置。為降低風險,業界正研擬加密認證、訊號完整性驗證,以及融合多點定位(MLAT)與 ADS-C 等複合監視方案。此外,商業衛星通信商已在低軌衛星上部署 ADS-B 接收器,實現全球航跡無縫覆蓋。未來伴隨 5G 信號地空融合、UAS(無人載具系統)與新一代ATM(空中交通管制)系統發展,ADS-B 將與多元感測、人工智慧算法深度結合,為空域管理與飛行安全注入更多智慧化應用。

ADS-B 作為空中監視技術的重要里程碑,以高精度、即時性與廣域覆蓋,滿足現代空域日益增長之需求。然而,資訊安全、法規標準不一,以及裝機成本與系統整合,仍為推廣過程中需克服的挑戰。未來透過加密驗證、衛星接收、多點定位與新一代管制技術的結合,ADS-B 必將持續演進,為全球空中交通織網注入關鍵動能,並在確保飛航安全與效率之間取得最佳平衡。

※以上言論不代表梅花媒體集團立場※

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