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自动相关监视

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ADS-B,C和R系统的细微之处和好处。


向其他飞机,地面车辆和空中交通管制广播标识,位置,高度和速度。
格伦·伍德沃德(Glenn Woodward)
撰稿人

M关于自动相关监视(ADS)及其各种子集-B(广播),C(合同)和R(重新广播)的文章很多,后者接收1090 MHz ES和978 MHz之间的ADS-B Out位置报告UAT。可用信息的范围很广,文章可能非常具体,非常模糊,或两者兼而有之。

许多人面临的挑战是吸收和吸收所有这些数据。我希望简化一些事实,并提供一个框架,读者可以在要拆开该字母操舵室的各种辐条的情况下使用该框架。

全球和美国A级空域规定了1090 MHz的广播频率,而ES部分(扩展的分频器–实施所需的模式S)是一条消息或一系列消息。

广播频率978 MHz UAT(通用访问收发器)在18,000 MSL以下使用。

装有ADS-B Out的飞机大约每秒传输一次有关其自身及其飞行状态的数据。具有ADS-B In功能的飞机会接收其他飞机广播的数据以及某些其他信息,包括交通信息服务(TIS-B –可通过1090 MHz ES或978 MHz UAT获得)和飞行信息服务(FIS-B –仅可通过以下渠道获得) 978 MHz UAT)。

其他元素包括SwiftBroadband-Safety(SB-S),这是一种用于操作和安全通信的全局安全IP连接;北大西洋有组织的轨道系统(NAT-OTS),其中80%的跨大西洋交通流经Shanwick OCA;全球定位系统;和空中航行服务提供商(ANSP)。

接收其他流量以及ATC广播的ADS-B Out流量信息。

对ATC的影响

ADS及其外围和并行参与者对空中交通管制的战略和战术应用都产生了深远的影响。作为历史上一直完全沉浸在军事/合同-ATC世界中的空中交通管制员,我可以证明ADS-B,ADS-C,管制员试验数据链路通信(CPDLC)和模式S一直是其中基础设施的一部分我为航空界服务。

ADS-B / C的几个功能和应用程序重叠,交织和交叉操作,这使得它们的定义或操作性质无法分开。

这些技术所提供的更广阔的前景是设计和构建的综合监视和监视系统,可以从根本上提高效率,并从根本上提高地面和空中飞行操作的安全性。

通过近乎实时地以指数方式提高飞机和机场车辆(如果配备)的位置验证的准确性,可以实现这些目标。基于卫星的ADS-B的一些好处包括减少离场间隔,对到达间隔进行跑道占用时间(ROT)的最新监视,将飞行间隔减少90%以上,以及大幅减少减少车辆或飞机对跑道的未经授权侵入。

ADS-B会因恐惧,焦虑或高兴而使您的心跳加快。这完全取决于您是必须将强制性设备及其所有含义(过程,程序等)集成在一起的操作员,还是拥有需要在飞机上安装系统的稳定的操作员队伍的Part 145站。

焦虑最小的人是前线空中交通管制员(ATCO)。空中交通管制员被吹捧为这一新系统的主要受益者,但他们仍将继续成为最终结果的推动者:更多的东西被更快,更大量地交付。

传统的辅助监视雷达(SSR)控制器必须适应新的精度范式,并结合更严格的最小间隔。 ADS的技术可以准确,正确地定位和显示目标,以进行控制和管理。对于示波器上的管制员来说,这意味着将更多飞机放在相同的定义空域参数内,而以前该空域参数可能适合较少的机体,无论是A级,B级还是C级。

通过基于卫星的ADS-B监视,NAT可以很快实现自由路由和自我分离。

北大西洋轨道

对于使用卫星通信技术的那些处理北大西洋有组织轨道系统(NAT-OTS)的管制员,ADS-B / C和CPDLC已将最小横向间距从60 nm减小到23 nm,然后减小到19 nm,并且预计会减小到15。NATS(英国)最终将过渡为免费航路,而运营商则没有明确的航迹间隔。

这将使各个运营商可以选择最佳的飞行方式,从而节省数百万小时的飞行时间。对于ATM而言,这为空域管理分析带来了海啸数据。

这不仅包括精炼和调整要利用的最后几英尺空域,而且还包括进一步规划未来以合并预测性分析,以提高安全性并进一步节省成本。

对于塔式管制员,当飞行员可能“捏造”他报告的位置以向前冲向跑道时,知道飞机在跑道/模式中的确切位置可以帮助避免挤压飞行。同样重要的是,在决定是否起飞另一架飞机时,飞机是否能在最终进近时确定准确的距离数字,同时能见度可能不理想,但仍高于VFR / IFR操作的魔术阈值。

我没有发现有关减少IFR离港间隔的任何对话,但这并不意味着没有任何对话。在飞机场能见度大大降低的时期,ADS也至关重要。识别配备ADS-B的飞机和/或机场车辆的确切位置对于防止飞机,车辆或机场障碍物侵入跑道和其他事故至关重要。

ADS-C和CPDLC

在NAT-OTS中操作的飞行员熟悉ADS-C和CPDLC,以及位置报告的SAT / HF通信要求。 ADS-B可以说是ADS-C的蓝领兄弟姐妹。

C与飞机建立了数字合同,并利用各种广播终止选项来编辑各种格式,数量和特性的信息,而ADS-B仅发送了预定义的数据包,供控制器和其他配备适当的飞机使用。

诚然,配备有978-MHz UAT收发器(ADS-B In)的飞机可以免费获得非常精确的数据,这些数据有助于应用分离程序和技术,并提供交通和天气信息。 ADS-B Out实体对谁接收信息没有控制权,也不需要讯问。

控制器对于执行C和B系统的优势至关重要。他们利用提供的信息在飞机之间建立隔离。除了故障安全方面的内容外,对于ADS-C,只有经飞机批准的授权机构才能接收某些数据。但是,在紧急情况下,如果机组不取消选择,则可以广播特定数据,而与内部飞机电源无关。

要求CLASS A / ADS-B 1090 ES

ATCO的可能性

对于所有使用ADS系统的ATCO,确定确切位置和相关数据会立即导致减少确定位置的无线电呼叫,这意味着无线电上有更多的时间用于实际控制指令,并由此扩展了更安全的飞行环境。

可以想象并定期讨论飞机可以在某些区域和某些条件下自动分离。但是,在责任,培训以及将成为隔离的新定义方面,这是一大蠕虫。作为任何已发布的源材料中的具体可行目标,我尚未找到它。

坦白说,确实有可能减少处理更多飞机的控制器。是的,该系统将在人工智能的更多应用和更多自动化方面提供极大帮助。但是,像所有新系统一样,这也可能是较小的ATCO干部的动力。

这将使工作人员转向系统维护和监视的方向。换句话说,这远非实际控制。这不一定是一件坏事,只需考虑一下。该系统也可以是清洗机,更多飞机可以使用现有空域,而更多控制器可以处理增加的体积。

这是工会希望在桌旁大声疾呼的地方。在我看来,这对于驾驶舱自动化的论点似乎已经有些模糊了。

FAA和ADS-B / C

最近,FAA宣布决定与ADS-C和S模式一起前进,这与迅速扩展的全球客户群形成了鲜明的对比,该客户群深深植根于基于卫星的ADS-B角落。

目前,美国还通过多种资源大量使用ADS-B,其雄心勃勃和乐观的雷达退役目标是到2025年达到50%。但是,FAA声明对此决定有一个重要的细微差别。如其所读,ADS-C是美国海洋空域运营和分离应用的“准时机”,而对于由加拿大,爱尔兰和英国航空当局控制的NAT-OTS,将需要基于卫星的ADS-B。

Aireon是游戏中的主要参与者,加拿大海军拥有51%的股份,该公司最近将中美洲空中航行服务公司(COCESNA)签入了其基于卫星的ADS-B系统。他们还集成了SAGITARIO,这是巴西空域控制部门使用的空中交通管制自动化平台。

这是另外两个权威机构,隶属于已经使用或计划使用ADS-B的强大的全球区域清单。也就是说,ADS-B仍然是FAA NextGen的重要组成部分。 FAA承认,作为另一安全层,ADS-B并非不利。但是,在有多个程序标准的受控空域中,将应用具有最小间隔最小值的标准,这实质上抵消了新技术的好处。

这就引出了一个问题:鉴于B存在自我分离的可能性,ADS-C的分离与ADS-B会有所不同吗?我可以在墨西哥湾和其他独特的操作环境中看到该选项,但没有跨越海洋所需的距离。

在那些安全等级降低的情况下,可能将一个工作优先权分配给一个系统,而与使用其他非雷达程序并在主系统发生故障时转移程序的方式相同。如果我们在1937年拥有这些技术,ANSP将能够跟踪,定位并响应阿米莉亚和弗雷德的遇险信号。

艾米莉亚·艾尔哈特(Emilia Earhart)虽然今天几乎肯定还没有活着,但她本可以留下更大的遗产,并且可以说,它是妇女参与比当今航空和太空探索更高水平的更大力量的催化剂。我要说的是,至少会有一个主要的国际机场或航空设施以其名字命名。但是我离题了。

黄铜戒指

使用时,ADS-B输入/输出和ADS-C会改变游戏规则。请注意:ADS-B / C不需要,也不需要卫星运行。以前,这些相同的数据信号被发送到地面站(欧洲25个州的1300个),然后将信息重新发送到ATC或其他飞机。与传统通信一样,限制因素是视线。

换句话说,地理和地形是完成分离所必需的近实时定位验证的障碍。由于严重限制了对世界偏远地区的访问,这种基于地面的系统的应用受到了限制。这些限制对安装和后续维护都有直接影响。

但是,在这些地区中,飞行运营最需要覆盖安全性和分离性,而这正是基于卫星的监视所带来的好处。但是,起初,由于相同的限制导致无法安装和使用传统雷达系统,因此也阻止了ADS-B通过地面站提供其所提供的全面覆盖范围和安全性。

卫星所做的是使信号免受基于地形的干扰。现在,这些相同的ADS-B / C信号由卫星网络接收,这些卫星将不受限制的数据直接广播到ATC,可以将其重新广播到其他ATC设施或空中和空中飞机的其他地面站。地面。

在世界范围内,仍有许多地面站运行良好,但从今年开始,基于卫星的监视应成为全世界空中航行服务提供者的铜环。

ADS-B设备有助于在许多情况下防止事故发生,例如在能见度不允许飞行员看到附近的其他飞机或机场车辆时滑行。

ADS-B输出/输入和ADS-C

ADS-B Out提供了用于分离目的的信息。 ADS-B In允许飞行员接收能够在PFD或EFB设备上显示的天气数据,以及模式S和交通信息,以协助TCAS和ACAS II功能。

ADS-C是一种航空聚宝盆,提供3种格式的信息。我认为FAA的决定很严格,并提供了ADS-B所没有的几个安全方面。

在世界各地都有各种航空ANSP的地方,ADS-B是一个了不起的解决方案,在提供的服务方面是一项巨大的技术飞跃。

就成本而言,它也比区域/国家/海洋范围的雷达系统便宜得多,以实现全面覆盖和可持续发展,而这正是Aireon占领市场和客户的地方。

各国可以轻松购买或签订合同以升级其现有服务,并使它们符合国际民航组织新的15分钟报告标准。所有这些转化为空中的飞机数量增加,随后地面上的飞机数量减少。

这也许意味着更少的空域拥堵闸门和较短的跑道线,再次减少了燃油浪费,这可以而且应该转化为更低的成本和更低的机票价格。

此外,FAA和私营公司正花费数十亿美元在国内和全球范围内升级ATC / ATM系统。有一些与成本相关的问题需要考虑。航班的增加会增加机场,航空公司,国家或州的收入吗?增加的交通量是否会产生足以维持系统和防止旅客增加成本的高税收?

乘客的投资回报率是否意味着他们将获得显着的实益?还是FAA会收取新费用以抵消实施此新系统的成本,转而使用目前免费提供TIS / FIS数据的收费模式?使用ADS技术的航班会比不使用卫星ADS-B ATC服务的地区的航班贵吗?

喀布尔的经验

即使是低合同塔式控制器,我也知道使用卫星ADS技术可带来的巨大好处。这是一些个人真实的例子。

我们的工作人员接到了塔台主管的电话。完成换班后,我们正开车回到主要基地,他问我们是否在跑道上放了辆车。 “当然不是!”我们回答了。他之所以问,是因为他刚收到波音747飞机降落飞行员的报告,说他在跑道3号和4号发动机之间右翼下方的一辆小型卡车上滑了一下,大约在跑道中间。

一周后,一架即将离任的波音767飞行员还向塔台询问了他在V1左翼下看到的一辆小型卡车。在这两种情况下,都发生在夜间,ADS-B会向塔楼发出有关未经允许的跑道侵入的警报。幸运的是,没有人受伤,操作环境非常宽松。

考虑到其他可能性,后果将是灾难性的。这些损失包括在战略上至关重要的机场和地区的人员伤亡,飞机和跑道使用损失,以及对美国全球战略政策的负面影响。

对于进近和ACC控制器,在初始推入和建立过程中,ADS-B至少可以防止两次CFIT坠毁。一架载有乘客(IFR)的商业波音737客机,以及一架带有5个POB的合同洛克希德L-100(VFR)。两架飞机都飞入附近的山脉。一种

DS-B会给控制器确切的位置数据,以包括高度以及爬升/下降率,以及时警告两架飞机以防止这些悲剧发生。在这些示例中,即使将控制器从方程式中剔除,飞行员也可以通过自己的PFD确定其相对于当地地形的位置的准确表示,并采取行动,如果他们正在驾驶配备ADS-B Out / In的飞机避免灾难。

几年后,我可以预见在ATC培训机构进行水冷却器的演讲,因为他们试图想象在全球范围内对基于卫星的ADS系统进行覆盖之前,过去(2015-2019年)的控制情况如何,以及我们如何新飞行员必须采用自动分离方案,因此只能处理飞机体积的一半。


Glenn Woodward是一名空中交通管制员,在美国,英国和阿富汗拥有18年的塔机经验。他是获得美国联邦航空局(FAA)许可的飞机调度员,也是波音B-52飞机上的资深机组人员。

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