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精准跟踪——让飞机永不失联
来源:中国民航网2017-08-21 08:51:00

《中国民航报》、中国民航网 记者张丰蘩 报道:2014年3月8日,马来西亚航空公司的MH370客机消失无踪--这架波音777-200ER飞机虽然装配有大量精密的通信导航监视设备,用于与空管人员沟通和报告其所在位置,但至今难觅其踪迹。

MH370失联促使人们开始关注如何追踪一架飞机,我们该如何保障一架飞机"看得见,听得到,管得住",以及我们为什么至今还要靠黑匣子才能了解当时发生的一切。

以MH370事件为鉴,三年来,中国民航致力于推进全球航空器追踪工作,站在国家战略和国家安全的高度,不断加强民航航空安全保障体系、航空安全监控能力、技术装备支撑能力和应急反应处置能力建设。

2016年12月1日起,中国民航全面实现客机全球追踪监控,成为亚洲继新加坡后第二个实现全球追踪的国家。

2017年7月,民航局正式公布《中国民航航空器追踪监控体系建设实施路线图》,我国也由此成为全球第一个出台民用航空器追踪监控路线图的国家。民航局飞标司副司长杨洪海介绍:"2025年底前,中国民航将完善民航运行信息监控网络,全面提升中国民航航空器全球追踪监控能力,建成具有自主知识产权的中国民航航空器追踪监控体系,让追踪能力成为安全飞行必不可少的组成部分。"

未知的"盲区"

当前对飞机的监控主要依靠雷达,但雷达覆盖范围一般为从海岸向外延伸350公里左右。这意味着,当飞机在跨海飞行或者在偏远地区飞行时,由于信号覆盖不到而无法被地面控制中心掌控精确位置和实际运行状态。一旦发生意外情况,定位和搜救将十分困难。在地球上,这些"监视盲区"多位于海域、极地、山区和荒漠等--它们占据了地球80%以上的面积。因此,只有覆盖范围广、可靠性高的卫星才能彻底解决航空器全球监视问题。

正如MH370与雷达失去联系后,唯一的调查线索是其向国际海事卫星发送过的信号,但如果没有这个信息,以雷达最后获得的位置数据为中心,这架飞机的燃料足够让它飞到半径为5500公里范围内的任何地方--这个范围相当于整个地球表面面积的七分之一。

MH370事件发生一个月后,国际航协(IATA)召集了一个特别小组,评估可用于追踪的技术,并推荐一个全球追踪系统,防止 MH370 航班的悲剧再度上演。2014年5 月,包括各国监管机构在内的航空业界各方齐聚国际民航组织(ICAO)总部,就飞机追踪问题召开特别会议,确定了开展全球航班追踪的战略规划。

2015年11月, ICAO制定了例行航空器追踪规范,强制航空承运人在2018年11月8日前实现对其海洋区域运行至少每15分钟通过自动报告对航空器进行追踪(4D/15)。国际民航有识之士意识到,"当无法对一架大型现代飞机定位时,公众对航空的信任和信心都处于危险之中;又由于缺乏经过证实的事实,事件就只剩下猜测"。通过卫星进行跟踪,实现更精确、更稳定、更可靠的航空器搜索追踪迫在眉睫。

卫星照耀地球

科技攻克重重"未知"踏步前进,人类从不囿于困境。海运全球船舶定位系统就给了民航示范。基于卫星的全球海运遇险及安全系统(GMDSS)可以让国际海事组织(IMO)在全球追踪船只,争取确保没有一艘船能消失无踪,从而在海上挽救更多生命。

如今,民航正努力向海运看齐,全球航空器遇险及安全系统(GADSS)应运而生。在民航局运行监控中心,这里设置了专门的席位,通过飞机通信寻址与报告系统(ACARS),对所属区域的我国航空器实施追踪监控。除航空器位置信息外,还可以通过该系统,对地航班号、起降机场、高度、地速、剩余油量等信息做到一目了然。运行监控中心负责人表示,2017年底前将全面实现国航、海航、东航、南航等国内主要运输航空公司的航班信息监控。

目前,ACARS是绝大多数航空公司与航班上的人员联系的主要技术之一,中国民航约有97%运输飞机安装了ACARS。该通信系统可以在航空器和地面用户之间通过甚高频、高频或卫星数据链传输报文,在飞机与航空公司运行控制中心(AOC)之间建立常规双向数据链通信。

不过,相比ACARS,广播式自动相关监视(ADS-B)具有更强的实时数据传输能力。该系统通过机载设备自动采集飞行器的位置信息,并提供秒级更新间隔的位置数据,最终利用数据链通信完成对航空器运行的监视和信息传递。当前,ICAO已将其列为全球重点发展的空中交通监视技术;美国则将ADS-B作为新一代交通运输系统六大核心技术之首,要求从2020年1月1日起,在其指定空域内运行的航空器必须满足ADS-B (发送)性能要求;欧洲则是明确了2020年6月的ADS-B (发送)强制运行要求;澳大利亚、加拿大、印度等国均制定了ADS-B实施计划。中国民航局新技术应用与发展工作委员会明确从2019年7月1日起,中国民航全面实施ADS-B系统运行。在可以预见的未来,该系统将成为主要的监视系统。不久前,星基ADS-B系统运营商Aireon公司表示,2018年其系统部署完成后可以提供实时100%的全球空中交通监视和追踪,从而实现全球所有地区对飞机的实时追踪。

除ACARS和ADS-B外,宽带卫星通信链路和"北斗"短报文(RDSS)也是利用卫星精准获取航空器定位信息的主要科技手段。

飞行安全是最高利益

在国航运行控制中心大厅外环有两块监控屏幕,这些屏幕显示着国航每天1200多架次的飞机起落--在这个席位上,每个当值的航班跟踪人员都是飞机安全运行的幕后守护者。

"被动接受飞行员报告,已远不能满足我们的监控需要。2010年,我们员工自主开发了一个综合性一体化监控平台,并开始使用。最初,它只有简单查询的功能,随着监控体系的不断建设,逐步实现了保障极地运行航班、双发飞机延伸航程运行(ETOPS)等重点航班,能够了解机组需求并及时提供地面支持。"国航运控中心黄丽秋经理介绍。目前,国航ADS-B系统满足了在国内繁忙终端区300公里区域内的航班精准定位,北京、成都终端区已经达到1秒的更新频率,其他航路航线达到5秒更新频率,同时将ACARS位置报告下发间隔缩小为国内15分钟,国际9分钟,并可以根据具体运行情况及时调整并缩短位置报文间隔。

如今,不仅是国航,国内各大航空公司都已实现基于现有技术的境外运行航班4D/15追踪,具有国际载客运行资格的19家航空公司全部完成航空器追踪监控补充运行合格审定。深圳航空更是率先尝试并实现了航空器"6D"追踪监控。深航运行标准部高云总经理介绍,目前深航与中国交通通信信息中心合作,运用海事宽带卫星通信(SBB)技术,不仅实现了地面运控中心与飞机的卫星语音通话功能,还在现有经度、纬度、高度、时间信息基础上,增加了"地速"和"航向"信息,大大提升了飞机追踪监控质量与效率,强化了安全体系建设。

然而,所有的安全成绩都是需要付出成本的,对精确追踪来说亦是如此。"因为4D/15会产生流量,这就需要一定的成本。从技术层面上,我们也能达到最小1分钟间隔,但那样要多花费一个亿。我们觉得15分钟是一个常规需求,所以最后规定了4D/15。"杨洪海说。实际上,在国外,不少航空公司并不愿意承担追踪系统的成本,甚至有人提出"10 万次飞行都不会发生一次事故,为什么要承担永远都用不到的追踪系统的成本"。如此的对比下,中国民航对安全的重视程度可想而知。

杨洪海认为,航空器追踪的推广虽然会让航企承担一定的成本,但从长远看,对民航发展不无裨益。南航运行指挥中心胡海青副总经理持有相同的观点,"通过对航迹、飞行高度等大数据的分析,可以实现起飞前的天气和航行通告监控和告警功能,体现安全关口前移的理念。起飞前一旦出现天气变化、航路关闭等影响飞行安全的情况,追踪系统可帮助运控人员早发现、早决策,减少返航备降的发生。另一方面,对于可能延误的航班,能够及时发现天气好转,减少甚至避免航班延误。"他打了个比方,"好比出门先用导航看实时路况,如果这条道路拥堵,我们可以提前选择绕行,以最快最便捷的方式达到目的地。"

最终还需靠自主知识产权技术和标准

无论是ACARS亦或是ADS-B,可承载民航运行安全业务的卫星通信服务目前都由国外公司提供。"建成具有自主知识产权的中国民航航空器追踪监控体系势在必行。"杨洪海的这一观点已成为行业共识。对此,民航局发布的《中国民航航空器追踪监控体系建设实施路线图》明确提出,要推动以"北斗"为代表的国产装备在民航的应用,积极推进自主知识产权技术和标准在国际上的应用与引领。

我国从2006年开始建设"北斗二号"卫星导航系统。目前,北斗卫星已发射了23颗,2012年底服务范围已涵盖亚太地区,预计到2020年北斗服务将覆盖全球。与其他卫星导航定位系统相比,北斗系统最大的优点就是其具有短报文通信能力。只依靠北斗导航定位和通信功能,便可实现"分钟"级的定位信息传输,大大提高搜索、援救的效率。

"当前,北斗在道路运输领域和海上遇险搜救体系上的应用具有良好的示范应用效果。北斗在国际民航领域的标准化工作是北斗进入国际民航领域的门槛和基石,也是北斗民航应用推广的前提和保证。"杨洪海说。针对北斗在国际民航标准化需求,国内已经组织和开展了ICAO标准框架相关的组织背景、工作流程、文件体系、工作方案以及相关参会提案、预案和标准草案的制定等研究工作。

按照"先通用、后运输,先监视、后导航"的应用实施路径,目前,西安直升机公司已经开展了基于北斗的通用航空器监控管理系统的应用;北大荒通航公司也通过引进GPS、北斗安全管理系统,对飞机做到实时对空全覆盖监控,并在小鹰-500和运-5上加装北斗终端,已取得补充型号合格证(STC);中信海洋直升机公司在EC-225上安装北斗机载终端,实现地面有效监控,并已取得改装设计批准书(MDA)。

"在航空器追踪领域,以'北斗'为代表的自主知识产权技术和标准既是机遇也是挑战。随着越来越多的人选择飞机出行,越来越多的飞机飞向了更远的目的地,我们期待以中国技术为代表的航空器追踪技术走出世界,共同推动全球航空器追踪事业的发展,为飞行安全保驾护航。"杨洪海对未来充满了期待。

责任编辑:林成龙
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