ADS-B系统，全称 广播式自动相关监视系统 (Automatic Dependent Surveillance – Broadcast)，是当今航空领域一项革命性的监视与通信技术。它代表了从传统雷达监视向基于卫星和数据链的协同监视模式的根本性转变，是下一代空中交通管理系统(如美国的NextGen)的核心技术。要深入理解ADS-B，可以从其核心定义、工作原理、关键优势、应用模式及未来发展等多个维度进行剖析。
一、 核心定义与基本理念
ADS-B的名称精准地概括了其三大核心特征：
- 自动（Automatic） ：系统无需飞行员手动操作或地面雷达的主动“询问”，即可自动、周期性地(通常为每秒一次)生成并广播数据。
- 相关（Dependent） ：系统的信息源依赖于飞机自身的机载设备，特别是全球卫星导航系统(GNSS，如GPS)来获取高精度的位置、速度和时间(即四维位置信息)。此外，还综合惯性导航系统(INS)、大气数据计算机等的信息。
- 广播（Broadcast） ：飞机将自身状态信息以广播形式，通过特定数据链(如1090ES)向四周“喊话”，而非定向发送。所有在信号覆盖范围内的、配备了相应接收设备的用户(如其他飞机、地面站、甚至机场车辆)都可以免费接收这些信息。
简而言之，ADS-B是一套集通信与监视于一体的信息系统。它通过“自动获取-主动广播-多方接收”的模式，构建了一个空地一体化的实时信息网络，彻底改变了空中交通信息的传递与共享方式。
二、 系统组成与技术原理
一套完整的ADS-B系统由三大部分构成：信息源、信息传输通道（数据链）、信息处理与显示单元 。
1. 信息源与机载设备：
飞机上的ADS-B信息由一系列航空电子设备协同生成。核心包括：
GNSS接收机：提供精确的经纬度、高度、时间和地速，这是ADS-B高精度定位的基础。
机载应答机（或集成式ADS-B收发机） ：作为系统的“心脏”，它负责汇集来自GNSS、惯导、大气数据计算机等的信息，将其编码成标准数字信号。
驾驶舱交通信息显示器（CDTI） ：用于向飞行员显示接收到的外部交通、气象等信息，增强情景意识。
2. 信息传输通道（数据链）：
这是实现“广播”功能的关键。飞机通过空对空、空对地数据链，将信息以特定格式(如1090MHz扩展电文，即1090ES)广播出去。这种广播是公开的、单向的，任何兼容接收器均可解码。
3. 地面站与处理显示系统：
地面布设的ADS-B接收站接收来自空中的广播信号，将其处理后，一方面送入空中交通管制(ATC)自动化系统，以“伪雷达”画面形式呈现给管制员，用于指挥;另一方面，地面站也可广播交通信息(TIS-B)和飞行信息服务(FIS-B，如气象、航行情报)给配备ADS-B IN功能的飞机。
三、 两种核心功能模式：OUT与IN
根据信息流的方向，ADS-B功能分为两种基本模式，二者结合方能发挥最大效能：
ADS-B OUT（发送模式） ：这是最基本且强制要求的功能。飞机自动向外广播其身份、四维位置、速度、航向、爬升率等状态信息。它为地面管制和其他航空器提供了该飞机的实时、精确动态。其精度(可达10米级)远超传统二次雷达。然而，它的正常工作高度依赖于GNSS信号的完好性，一旦GNSS失效，ADS-B OUT功能将受影响。
ADS-B IN（接收模式） ：这是增强型功能。飞机通过接收机，获取并处理来自其他飞机的ADS-B OUT信号，以及地面站广播的TIS-B和FIS-B信息。接收到的信息可在CDTI上显示，使飞行员能够“看到”周围数十甚至上百海里内的其他飞机、获得气象图形和文本信息，从而极大地增强情景意识，实现主动避让和更优的飞行决策。
四、 与传统雷达相比的核心优势
ADS-B的推广源于其相对于传统雷达监视技术的显著优势：
精度更高、更新更快：基于GNSS，定位精度可达米级，数据更新率通常为1秒一次，远高于雷达的4-12秒。
覆盖范围更广、成本更低：地面接收站建设灵活，无需大型旋转天线，可在偏远地区、海洋和山区低成本实现有效监视，弥补雷达覆盖盲区。
信息更丰富：除了位置，还能提供身份、速度矢量、意图等更多维度的信息，而雷达主要提供位置和高度。
实现空地、空空信息共享：不仅服务于管制员，更直接赋能飞行员，开启了协同决策的新时代。
五、 广泛的应用领域
ADS-B技术已渗透到现代航空运行的方方面面：
- 空中交通管制（ATC） ：在雷达覆盖区作为高精度补充，在无雷达区(如高原、洋区)作为主用监视手段，提高空域容量和运行效率。
- 冲突避免与间隔管理：为管制员提供精确的间隔信息，为飞行员提供机载冲突告警，是防撞系统的重要数据源。
- 机场场面监视与管理：监视跑道、滑行道的飞机和车辆，是防止跑道侵入的有效手段。
- 飞行信息服务（FIS-B） ：向驾驶舱免费推送实时气象、航行情报，提升飞行安全与经济性。
- 通用航空与低空经济：为通航飞机、无人机等提供经济高效的监视与通信方案，是未来低空空域管理的关键技术。
- 搜寻与救援（SAR） ：迅速定位失事航空器的精确位置，缩短搜救时间。
六、 发展现状与展望
全球主要航空国家和地区均已强制或计划强制实施ADS-B OUT。中国也积极推进ADS-B建设，遵循“西部先行”原则，已在多条航线和区域广泛应用。未来，随着ADS-B IN功能的普及、与 无人机交通管理（UTM） 的深度融合，以及与5G-A/6G等新通信技术的结合，ADS-B将继续作为“空天地一体化协同监视”的基石，推动航空业向更安全、高效、智能的方向发展。然而，其发展也面临数据链标准兼容、数据安全、以及对GNSS的过度依赖等挑战，需要在技术进步和法规完善中不断解决。
综上所述，ADS-B系统远不止一个简单的定位广播器，它是一个从根本上重塑空中交通信息生态的网络化、协同化、精确化的监视与通信基础设施。它将飞机从被动的监视目标，转变为空中信息网络的主动节点，为空管、航空公司、飞行员乃至未来海量的低空飞行器，提供了前所未有的实时态势感知与协同运行能力，是现代化航空体系不可或缺的核心技术。