广播式自动相关监视（ADS-B）已成为现代航空监视的核心技术。传统上，它依赖于遍布地面的接收站网络，但在广阔的海洋、极地和偏远山区，地面信号覆盖存在巨大空白。星载ADS-B技术的出现，通过部署在低地球轨道（LEO）的卫星接收这些信号，彻底解决了这一难题，实现了全球无缝的航空监视。然而，这种从地面到太空的跨越，也带来了在定位精度和刷新率上的显著差异。

一、地面ADS-B：高精度与高刷新的“骨干网络”

要理解星载系统的特点，首先要明确地面ADS-B的工作机制。

•定位原理：飞机本身是信息的“广播源”。机载ADS-B系统直接融合GPS/北斗等全球导航卫星系统（GNSS）数据，获得自身高精度的经纬度、高度、速度等信息，然后以1090ES频率广播出去。地面接收站收到信号后，几乎无延迟地将其转发给空中交通管制系统。

•定位精度：地面ADS-B的定位精度本质上等同于机载GNSS接收机的精度。在现代航空应用中，这通常意味着：

◦水平精度：优于15米（使用标准单点定位）甚至可达3-5米（使用SBAS增强系统，如美国的WAAS、中国的BDSBAS）。

◦垂直精度：优于20米。

◦这个精度非常高，足以支持精密进近和终端区的密集飞行管制。

•刷新率：非常高且稳定。根据飞行状态，飞机会以很高的频率（如每0.4秒到1秒一次）广播信号。由于地面基站是固定的，且距离飞机较近，信号传输延迟极短，因此管制员屏幕上飞机位置的更新几乎是实时的。

简言之，地面ADS-B的优势在于：精度高、刷新快、延迟低，是空域密集区域监视的黄金标准。其局限在于覆盖范围严重依赖地面基础设施。

二、星载ADS-B：全球覆盖与独特挑战

星载ADS-B系统在数百公里高的太空运行，其工作环境带来了根本性的变化。

•定位原理：卫星接收到飞机广播的ADS-B信号。这里的定位分为两种情况：

1.报告位置（大多数情况）：卫星只是作为一个“中继站”，接收并转发飞机自己通过GNSS计算出的位置信息。在这种情况下，定位精度与地面系统完全相同，完全取决于飞机自身的GNSS接收机性能。

2.卫星自主定位（备用/增强手段）：当飞机GNSS失效或需要验证时，卫星可以利用自身轨道参数和多普勒频移测量等技术，对飞机进行独立定位。这种方式的精度通常远低于GNSS。

•星载ADS-B的实际定位精度

◦依赖飞机GNSS时：与地面系统一致，水平精度可达3-15米。这是最主要和最常见的工作模式。

◦卫星自主定位时：精度会显著下降，早期系统可能只有数公里的量级。随着技术进步（如使用多颗卫星进行协同定位），这一精度正在提升，但目前仍无法与GNSS相比。

•星载ADS-B的刷新率

◦这是星载与地面系统差异最明显的地方。刷新率不再由飞机决定，而是由卫星的过顶时间决定。

◦“快照”式监视：低轨卫星速度极快（约7公里/秒）。对于地球上某一点的飞机，一颗卫星的可见时间通常只有10分钟左右。在这10分钟内，由于卫星天线波束覆盖范围很大，其“看到”单一飞机的时间（即过顶时间）可能只有数分钟。

◦在过顶期间，卫星能连续收到该飞机的信号，更新频率可以接近地面水平。但一旦卫星飞过，下一颗卫星可能需要90分钟甚至更久才能再次飞越同一区域。因此，从全局来看，对特定飞机的监视是间歇性的，而非连续的。

◦解决方案：星座组网。为了缩短重访时间，星载ADS-B系统依赖于部署由数十颗甚至上百颗小卫星组成的庞大星座（如Spire Global、Aireon公司的系统）。当星座足够密集时，可以将对重点区域（如跨洋航路）的刷新率提升到15分钟以内甚至几分钟一次，这相比过去数小时“失联”的状态已是革命性进步，但仍无法与地面每秒一次的实时更新相提并论。

三、核心差异总结与对比

特性地面ADS-B星载ADS-B差异分析与影响

覆盖范围有限，依赖地面站部署全球无缝覆盖，包括海洋、沙漠、极地星载的根本优势，实现了全球航空监控。

定位精度高（3-15米），直接来自机载GNSS主模式同左；备用模式（卫星定位）精度较低在正常工作模式下，两者精度无本质差异。

刷新率/连续性高且连续（秒级），近乎实时间歇性，依赖卫星重访周期（分钟级到小时级）最核心的差异。星载系统无法提供终端区的实时指挥，主要用于航路监控和飞行追踪。

信号冲突较少，接收机负载相对可控严重，单颗卫星波束内可能同时收到上万架飞机的信号需要先进的信号处理技术来解决信号碰撞问题，是星载技术的关键挑战。

主要应用终端区精密管制、冲突预警、机场场面监视全球航班追踪（如GADSS）、远洋/偏远地区监视、航路优化、安全调查应用场景互补。地面系统用于“精细操作”，星载系统用于“宏观监控”和“安全备份”。

结论：互补而非替代，共筑航空安全未来

星载ADS-B并不是为了取代地面ADS-B，而是对其进行强有力的补充。它将ADS-B的监视能力从区域性的“高速公路监控”扩展到了全球范围的“卫星地图追踪”。

•地面系统像遍布城市要道的“固定岗哨”，能够实时监控每一辆车的精确动态，进行精细的交通指挥。

•星载系统则像在太空巡航的“全球天眼”，虽然无法时刻盯着某一辆车，却能掌握所有车辆在全球范围内的宏观位置和流向，确保没有车辆在茫茫大海上“失踪”。

二者结合，共同构建了一个覆盖全面、层次分明的现代化航空监视体系。星载ADS-B以其独特的全球覆盖能力，极大地增强了全球航空安全，特别是在事故搜寻救援、航线优化提升效率方面发挥着不可或替代的作用。尽管在刷新率上存在固有局限，但这并不妨碍它成为自雷达技术以来，航空监视领域最重大的变革之一。