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ADS-B(자동종속감시방송시설)

개요

항공용 지상감시 장비1)로 구분되는 ADS-B는 Automatic Dependent Surveillance - Broadcast의 앞 단어를 딴 약자이다.

ADS-B는 기존의 음성통신과 레이더를 이용하던 것을 데이터 통신과 위성 항법을 이용함으로써 무선 데이터 링크를 통하여 항공기 또는 지상 운행 차량에서 자신의 벡터정보(위치,고도,속도 등)를 주기적으로 방송하는 시스템으로 1,090MHz 방식을 사용하고 있다.

보다 높은 정밀도와 데이터 갱신율을 통해 항공안전을 높일 수 있어서 국제민간항공기구(ICAO)로부터 설치 및 운용이 권장되고 있다.

ADS-B 신호는 전용 장비가 아닌 간단한 안테나와 수신기로도 수신할 수 있어서 다양한 활용 시도가 있다.

- # 삭제할까 - ADS-B용 데이터 링크는 대략 세 종류가 있는데, 국제민간항공기구에서는 기존에 사용중인 1090MHz의 트랜스폰더를 확장시킨 1090ES 방식을 전세계 운용 시스템으로 채택하였고 지역적으로 UAT와 Mode 4가 권장되고 있다. - # 삭제할까 -

도입 계기

기술적/국제적 배경

항공 교통의 발전에 기여한 '레이더'는 1934년 미 해군 연구소의 R.M. Page그림 1: R.M. Page 박사에 의해서 최초로 항공기 탐지를 성공 한 후 약 50여년간 기술 발전을 거듭하여 항공감시 시스템으로 자리잡게 되었고2) 음성 통신과 1차/2차감시레이더(PSR/SSR), 지상감시레이더(SMR)가 사용되고 있었다.

이러한 시스템은 지상에 있는 관제사의 음성 통신에 의존하고 있으며 위치 오차 및 악기상에 의한 이동 물체 탐지에 어려움이 있고 특히 산악/장애물에 의한 전파차폐로 감시 사각지대가 발생된다는 한계가 있었다.

또한 항공운송산업의 발전과 함께 항공관련 기술의 발전에 따른 새로운 시스템과 개념들의 출현 및 국제항공산업의 향후 수요에 따른 항공 감시 장치의 수용 한계 등이 예상됨에 따라 국제민간항공기구(ICAO)를 중심으로 차세대 항공 감시 시스템에 대한 필요성이 대두되기 시작했다.

이에 따라 1983년부터 위성과 데이터링크 통신을 이용하는 CNS/ATM(Communication Navigation Surveillance/ Air Traffic Management)의 개념과 기술을 연구하기 시작했고 이윽고 2003년 제11차 항공항행회의에서 차세대 항공감시시스템으로 ADS-B의 이용개념이 채택되었다. 이를 계기로 ADS-B는 세계적인 항공감시 수행 방안으로 자리잡게 되었다.


국내 상황

국제민간항공기구는 2010년까지 데이터 통신 및 위성시스템(항법, 통신)을 기반으로 하는 위성항행시스템(CNS/ATM)의 도입을 의무화하고 있었다.

국내 항공 교통량 역시 2010년 무렵 부터는 기존의 항행안전시설로는 운용의 한계에 다다를 것으로 예측되던 상황이었으며, 이로 인한 운용비용의 상승 및 사고 위험성이 예측되었다.

또한 국토의 70%가 산악지형인 국내 여건상 항공감시의 주축이 지상시설에 머무르는 것은 크나큰 한계였으며 군사적 요인으로 인한 공역 협소 문제까지 대안 마련이 시급한 실정이었으므로 정부(건설교통부) 역시 발빠르게 도입을 시작했다.


ADS-B 시스템

그림 2: ADS-B의 개념

ADS-B 시스템은 위 그림2과 같이 데이터 통신과 위성항법을 기반으로 항공기의 위치를 자동적으로 송출하는 시스템으로서 항공기와 지상 관제부서 또는 항공기와 항공기 사이에 위치와 속도 및 기타 정보 등의 데이터를 공유하여 조종사 및 관제사에게 보다 나은 상황 인식의 기회를 제공하고 항공기 감시 능력을 향상시키는 항공기 추적 시스템이다.

ADS-B의 단어적 의미를 살펴보면 Automatic은 조종사의 음성에 의해 수행되는 각종 보고가 자동으로 보고된다는 것을 의미하며, Dependent는 위성항법시스템과 같은 추가 시스템이 필요하다는 것을 의미한다. Surveillance는 항공기의 호출부호, 위치, 속도, 등과 같은 데이터를 제공한다는 것을 의미하고 Broadcast는 2차 감시 레이더와 달리 일정 주기로 항공기의 위치 데이터를 방송한다는 것을 의미한다.

이 가운데 Dependent(종속적)이라는 단어가 중요한 의미를 지니고 있는데 항공기 위치, 속도 등의 정보가 ADS-B 송수신기를 이용하여 전달됨을 말한다. 즉, ADS-B 송수신기를 장착하지 않은 항공기에 대한 감시는 이루어지지 않으며, 이를 보완하기 위해서는 TIS-B (traffic information service - broadcast)가 필요하다.

데이터 링크 방식에 따라 1090ES, UAT, VDL Mode 4가 있으나 국제민간항공기구에서는 기존에 사용중인 1090MHz의 트랜스폰더를 확장시킨 1090ES 방식을 전세계 운용 시스템으로 채택하고 지역적으로 UAT3)와 Mode 44)가 권장되고 있다.


ADS-B 시스템의 기능

ADS-B의 기능은 정보의 제공 방향에 따라 ADS-B IN 및 ADS-B OUT으로 나눌 수 있다. ADS-B IN은 항공기 및 지상 관제기관에서 외부로부터 정보를 제공받는 것을 의미하며, ADS-B OUT은 항공기에서 자신의 정보를 외부로 제공하는 것을 의미한다.

그림 3: ADS-B의 기능


ADS-B의 데이터링크

ADS-B용 데이터 링크는 1090ES(1090 Extended Squitter),UAT(Universal Access Transceiver), VDL(VHF DataLink) Mode4 등 세 종류가 있다.5)

국제민간항공기구에서는 기존에 사용중인 1090MHz의 트랜스폰더를 확장시킨 1090ES 방식을 전세계 운용 시스템으로 채택하고 있다.


1. 1090ES

상용 항공기에서 이용중인 1090MHz 트랜스폰더의 확장 영역을 이용함에 따라 '1090 Extended Squitter'의 약자로 명명되었다. 이는 기존에 1090MHz를 사용하는 2차감시 레이더와 충돌경보시스템의 데이터 링크에 추가로 56비트의 데이터 영역을 확장한 방식으로써 새로운 통신장비를 구축할 필요 없는 장점이 있다. 그러나 데이터 대여폭의 제한으로 항공비행정보 전송을 지원하지 않는다.


2. UAT

Universal Access Transceiver의 약자로 미국에서 제안한6) 방식이다. 978MHz의 데이터 링크로 대여폭이 큰 장점을 통해 항공교통정보와 항공비행정보를 동시에 전송할 수 있으며 양방향 통신이 가능하다. UAT 데이터링크는 1.041667Mbps의 변조율을 가지며 978MHz에서 동작하는 데이터링크로 단일 채널을 사용한다. 현재 미국에서는 18,000 ft 이하의 일반항공에서 UAT를 사용하기로 채택하였다.


3. VDL Mode 4

VHF DataLink Mode 4는 북유럽에서 제안한 데이터 링크 방식으로 항공주파수 대역인 118MHz~138.975MHz를 사용하며 자체편성시분할접속(STDMA)에 의한 교통량이 많은 지역에서 부가적인 채널을 사용하도록 설계되었다.

주의 여기서 부터… 일상에 유익하지 않으며 어려운 내용이 시작됨

ADS-B 시스템의 구성

ADS-B 시스템은 ADS-B 모니터링 시스템, ADS-B, TIS-B, FIS-B 서버 시스템으로 구성된다.

ADS-B 모니터링 시스템은 ADS-B, TIS-B 및 FIS-B로부터 감시 데이터와 항공기상정보 등을 수신하여 항공 상황을 현시하며, 시스템에 미리 입력된 항로, 지형, 공항 등도 모니터 상에 현시한다.

FIS-B는 기상 정보, 공역정보 등의 비행정보를 관리하며, TIS-B는 ADS-B 송수신기를 장착하지 않은 항공기에 대한 감시정보를 레이더를 통해 획득하여 ADS-B 송수신기를 장착한 항공기에게 제공하는 역할을 한다.

ADS-B 운용 개념

한계

2000년대초에 GPS 안전성에 대한 문제가 제기되면서 현재 ADS-B를 지상감시로 활용할 경우에는 ADS-B데이터의 유효성을 검증할 수 있 는 장비와 함께 사용할 것을 권고하고 있다. 따라서 이와 같은 환경변화에 따라 현재 전 세계적으로 ADS-B의 대안 기술 및 ADS-B데이터 유효성 검증장비로 다변측정감시(MLAT: Multilateration) 시스템이 있다.

ADS-B의 개념도

## 데이터링크

ADS-B의 데이터링크는 1090ES (1090 extended squitter), UAT (universal access transceiver), VDL (VHF datalink) 모드4 등 3가지가 있다. ADS-B 개발 초기에는 1090ES 데이터링크를 사용하였지만, 미국에서 UAT를 이용한 데이터링크를 새롭게 제안하였다. 현재 미국에서는 18,000 ft 이하의 일반항공에서 UAT를 사용하기로 채택하였다. UAT 데이터링크는 1.041667Mbps의 변조율을 가지며 978 MHz에서 동작하는 데이터링크로 단일 채널을 사용한다. ADS-B 외에도 TIS-B, FIS-B(flightinformation service - broadcast)를 포함하는 다중 서비스도 지원한다. UAT 메시지는 ADS-B 메시지와 지상 업링크 메시지가 있는데, ADS-B 메시지는 항공기의 상태 벡터 및 각종 정보를 전송하기 위하여 항공기로부터 1초에 1∼2회 방송되는 메시지이며, 지상 업링크 메시지는 항공기에게 문자와 그래픽 등으로 구성된 기상정보, 관제사의 조언, 기타 비행정보 등을 전송하는 메시지이다.

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ADS-B 데이터링크

1)
항공용 지상감시 장비는 레이더 기반 감시장비로 PSR, SSR/Mode-S, 자동종속감시장비로 ADS-B와 ADS-C, 협동 독립형 감시장비로 MLAT가 있다.
2)
항공감시는 일반적으로 감시장비의 설치 위치에 따라 기상감시(Airborne Surveillance)와 지상감시(Ground Surveillance)로 나누어진다.
3)
북미..주로 미국
4)
북유럽
5)
ADS-B 개발 초기에는 1090ES 데이터링크를 사용하였지만 미국과 유럽에서 UAT와 VDL Mode 4를 새롭게 제안했으며 지역적으로 제안한 그들 지역에 한해 이 두가지 방식이 권장되고 있다.
6)
갑툭튀
ads-b.txt · 마지막으로 수정됨: 2021/03/21 03:57 (바깥 편집)