柯林斯宇航:ADS-B的提效与赋能

国际民航业为替代即将服役到期的、成本较高的传统地基监视雷达,进一步提高航空器的监视效率,并最终实现智能化管制,提出了广播式自动相关监视(ADS-B)的概念。2012年,民航局下发了《中国民用航空ADS-B实施规划》,以更好地服务与建设新一代航空运输系统。近年来,柯林斯宇航配合航空无线电委员会制定和建立了符合ADS-B运行需求的各项技术性能标准,并结合DO-260B 版本应答机的升级,率先提供了完整的具备SA AWARE以及SBAS星基增强能力的机载设备方案。为此,记者专访了柯林斯宇航航电业务销售市场副总裁文海临。

ADS-B是一种空中交通监视应用,用于传递飞行参数,比如位置、航迹和地速等,通过数据链广播模式在特定的间隔时间内发送,任何空地用户都可以申请使用这个功能。ADS-B包含了四层含义:自动(Automatic):数据传送无需人工干预;相关(Dependent):航空器的设备决定了数据的可用性,数据发送依赖于机载系统;监视(Sur?veillance):提供的状态数据适用于监视的任务;广播(Broadcast):采用广播方式发送数据,所有用户都可以接收这些数据。

相比雷达监视,ADS-B对监视目标提供了更快的报告刷新速率(1秒),其带位置和速度信息的航迹(基于GPS/FMS计算)更准确,对未来航迹趋势的预测(基于FMS)也更精确。有利于较大提升航迹计算精确度,提供给管制员更准确的轨迹显示,增强基于监视的安全网络,为管制员提升决策支持工具。这些优点对我国的高密度交通空域非常重要。

“在ADS-B的各类应用中,足够精确的位置数据是运行的核心基础。”柯林斯宇航航电业务销售市场副总裁文海临介绍,“ADS-B技术可以将卫星导航、通信技术、机载设备与地面设备等先进技术相结合,提供了更加安全、高效的空中交通监视手段,能有效提高管制员和飞行员的运行态势感知能力,扩大监视覆盖范围,提高空中交通安全水平、空域容量与运行效率。”

安全是民航事业发展的生命线。ADS-B对于空中交通安全水平的提高不止局限于精确的位置和速度信息、实时数据广播、数据共享等数据的及时传输,更在于能够增强情景意识、跑道入侵意识,增加对非雷达区域的交通监控,使空地信息透明互见。当运行在同一空域的所有航空器都具备了ADS-B的能力之后,ADS-B通过精确的数据提供一方面可以让更多航空器同时安全飞行,增加了航路密度和跑道起降效率;另一方面也意味着更小的航空器间隔、更智能的飞行路线,从而降低油耗,为飞机的运营降低成本。

“作为服务全球航电市场近百年的航空企业,柯林斯用数十年的实践证明我们的接收机不但技术领先,同时可靠耐用。空客与波音公司的统计数据表明,我们设备的实际装机可靠性要远远大于协议担保的平均拆换率和平均故障时间。”文海临表示。

柯林斯宇航强大的航空生态供应链对ADS-B设备的运行提供了诸多便利。“除了航电设备业务板块,柯林斯近期还成立了互联航空解决方案业务部门,专门负责空地互联等服务方案。2021年9月,我们收购了数字航空技术公司FlightAware,作为该业务部门的一部分。通过FlightAware专有的ADS-B地面站及星基网络,柯林斯可以为包括中国用户在内的全球客户提供一站式的航班跟踪解决方案、预测技术与分析和决策工具。”

目前,在几乎全球各地的航空公司中都能找到柯林斯宇航的设备用于支持ADS-B运行的身影,各机型装机设备的平均市场占有率超过了75%,其新一代多模接收机(MMR)产品GLU-2100就是其中之一。2021年进博会期间,柯林斯宇航与中国南方航空公司达成了GLU-2100的改装协议。作为飞机导航系统的一部分,GLU-2100是接收导航信息的主要机载设备,它能够支持可预见的导航需求,并且只需通过软件升级即可扩展其导航功能。该产品采购协议的达成助力了南航全机队进行ADS-B改装。

文海临向记者透露:“ADS-B的应用其实就是一种信息服务。而柯林斯宇航的信息服务发展已经初具规模。为配合空客空地互联技术方案FOMAX的应用,在提供装机硬件设备的基础上,柯林斯互联航空解决方案业务部门近期也已经在国内完成了符合国家数据安全监管要求的地面服务器网络的搭建。目前,春秋航空、长龙航空、东航、南航等公司已陆续开始和我们一起探讨和验证这套方案在航空公司电子化运行中的应用。这也是柯林斯互联航空整体解决方案在国内的初步实践。未来,通过柯林斯全面的机载及地面设备、设施及网络,我们将协助航空公司用户把实时天气、航路等信息优化,助力各项智慧民航的应用需求逐步变为现实。”

未来,我国民航运输仍将保持快速增长,空中交通流量也将持续增长,这对提升空域容量、提高空管综合保障能力提出了更高要求。抓住机遇,加快建设和应用ADS-B等新技术,将对推动民航运输持续增长,提升民航安全水平、空域容量、运行效率及服务能力具有重要意义。关于各项ADS-B功能的规范、条款和适航验证方法也在逐步出台和完善之中,未来民用客机上具备更多更新ADS-B IN功能,使管制方、航空公司和旅客都能从中获益。

“从二次雷达升级为ADS-B就是提高了各类飞行参数的精度,而柯林斯宇航的产品也预见到了这一点,不断升级产品,提高数据精度。”文海临说道,“例如,支持ADS-B应用的卫星导航接收机,根据技术标准的不同,可以提供不同精度等级的位置数据的应用服务。我们曾预测ADS-B应用会要求使用SBAS星基增强后的数据,为满足这项要求,项目团队着手开发出了新一代的接收设备。此外,我国也意向在未来使用自行研制的北斗卫星导航系统,用于我国的航空业发展和运行。因此,在新开发的GLU-2100设备的架构设计上,已预先考虑了如何低成本的仅通过软件升级即满足未来用户使用多星座信号的拓展需求。”

根据飞行信息的发送和接收,ADS-B功能分为ADS-B OUT和ADS-B IN。ADS-B IN是指航空器接收其他航空器发送的ADS-B OUT信息或地面服务设备发送的信息,通过显示器向飞行员提供交通态势感知以及辅助冲突避免、冲突探测和冲突决断。当前,ADS-B在全球主要使用发送功能(即ADS-B OUT),用于飞行航路中的监视。目前,我国仅在部分地区开展了ADS-B监视应用,比如航路无雷达覆盖的西部航路地区。但对具备可用选择性识别(SA AWARE)能力导航接收机的升级改装,民航局要求营运人必须在今年12月31日前完成。柯林斯宇航考虑到有北斗应用路线图的规划,特别为南航、东航、海航、厦航等多家中国航空公司提供了支持北斗导航的多频多模导航接收机GLU-2100。该设备已经获得了FAA TSO-145E的批准,符合RTCA DO-229E的性能要求,可用于接收北斗SBAS增星的信号,以提高现有卫星导航数据的精度。

文海临总结道:“现阶段ADS-B的部署还集中在对其发送功能的投入使用上,在不断完善发送的信息精度后,将迈入集发送和接收功能于一体的智能化阶段。ADS-B的投用将为我国中低流量地区和无雷达地区提供空管监视,在中高流量和有雷达空域提供空管监视,作为雷达的补充或潜在替代手段,在机场中为先进地面移动引导和控制系统(A-SMGCS)提供新的监视信息源,让小型机场也能具有基本机场监视,并为跑道入侵报警提供支持。ADS-B的实施,将提升我国空中交通监视能力、增强机场运行保障能力、提高航空公司运行监控能力、增强通用航空监视能力。柯林斯宇航将通过不懈努力以智慧赋能民航,助力从单一的航空运输强国向多领域的民航强国跨越的战略目标的实现。” (《中国民航报》、中国民航网 记者张人尹)(编辑:张薇 校对:陈虹莹 审核:程凌)

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