馬航失聯(lián)事件將促進衛(wèi)星在民航客機上的應用

·文|北京空間科技信息研究所 劉韜

馬航失聯(lián)事件將促進衛(wèi)星在民航客機上的應用

·文|北京空間科技信息研究所 劉韜

馬航MH370失聯(lián)事件促使國際民用航空組織（ICAO）、飛機制造商和相關服務運營商研究在全球范圍內(nèi)追蹤客機的新方法。2014年5月12-13日，ICAO在加拿大蒙特利爾市召開了特別會議討論這一議題，并特別討論了如何利用衛(wèi)星追蹤全球客機。而就在會議召開前夕，國際移動衛(wèi)星組織（Inmarsat，原為“國際海事衛(wèi)星組織”）于4月18日提前對外界宣布，計劃向全球航空公司提供免費的基本追蹤服務和云端黑匣子服務，這是在馬航失聯(lián)事件發(fā)生后，迄今公布的改進民航客機飛行安全的最強意愿和具體措施。

目前追蹤民航客機的手段主要是二次雷達和一次雷達。但雷達的跟蹤范圍有限，難以追蹤在遠?；蚱h內(nèi)陸地區(qū)飛行的客機。此外，在導航衛(wèi)星應用逐漸普及的今天，令人震驚的是導航衛(wèi)星在飛機上的應用卻非常局限。實際上，機載的導航衛(wèi)星終端并未被強制要求將定位信息發(fā)送給地面空管中心，造成導航衛(wèi)星在客機上未發(fā)揮出其應有的作用。而國際海事衛(wèi)星組織的新建議將借助海事通信衛(wèi)星的能力，在民航客機追蹤方面發(fā)揮出GPS衛(wèi)星的應用潛力，也就是使導航定位信息通過機載設備點對點地發(fā)送出去。Inmarsat建議的免費服務有望擴大現(xiàn)有的飛機通信尋址與報告系統(tǒng)（ACARS）的應用，此外天基廣播式自動相關監(jiān)視系統(tǒng)（ADS-B）的應用和飛行記錄的實時監(jiān)測也有望借此機遇得到快速發(fā)展。

（1）導航定位信息點對點發(fā)送獲取服務

“點對點”是指飛機向飛行范圍內(nèi)提供服務的指定衛(wèi)星發(fā)射數(shù)據(jù)，再通過衛(wèi)星中繼給地面空管中心。根據(jù)Inmarsat的建議，未來，飛機將利用GPS確認其位置，然后連同航向、航速與高度等數(shù)據(jù)一并傳送到Inmarsat衛(wèi)星，頻率將為每15分鐘1次。這一舉措將使地面空管中心每隔一段時間間隔便獲得飛機的飛行位置。這一服務可以幫助遇難飛機把較為準確的位置信息告知地面，為營救行動獲得寶貴的時間。但是，這一服務的時間間隔仍然較長，由于飛行速度很快，15分鐘的飛行距離仍然使飛機出事前位置信息的準確度受到影響。但15分鐘時間間隔的建議是鑒于當前通信衛(wèi)星帶寬容量的限制，做出的取舍。

（2）Inmarsat的免費建議有望使ACARS服務得到擴展

ACARS使用機載高頻（HF）或甚高頻（VHF） 通信收發(fā)機，或使用機載衛(wèi)星通信收發(fā)機，在飛機和航空公司之間建立雙向數(shù)據(jù)鏈通信，加強航空公司對飛機的監(jiān)控能力和指揮能力，利用ACARS 上行和下行鏈路，發(fā)送起飛數(shù)據(jù)、風數(shù)據(jù)、飛行報告和預報數(shù)據(jù)等。由于VHF 覆蓋范圍有限、HF 存在通信盲區(qū)等缺點，在邊遠地區(qū)和越洋飛行階段，必須借助衛(wèi)星通信，為ACARS 數(shù)據(jù)鏈通信提供有效的覆蓋。

目前，國際海事衛(wèi)星組織通過Inmarsat衛(wèi)星為客機提供標準航空服務（Classic aeronautical service），這一服務包括高質(zhì)量的語音通話和包括ACARS在內(nèi)的數(shù)據(jù)通信等服務。全球已經(jīng)有約11000架商用客機配備了Inmarsat衛(wèi)星通信終端，MH370就是其中之一。但由于衛(wèi)星通信費用十分昂貴，很多發(fā)展中國家的航空公司并未訂購衛(wèi)星通信服務，導致飛機在遠海地區(qū)或荒漠地區(qū)飛行時，最為重要的ACARS飛行數(shù)據(jù)信息無法發(fā)送。若此次Inmarsat提出的免費服務包含了ACARS的發(fā)送服務，并且得到民航管理組織和航空公司的支持，那么未來全球安裝了Inmarsat通信終端的飛機，都能夠在除兩極外的任何地區(qū)進行及時的ACARS通信服務，以增強飛機的安全性。第三代Inmarsat衛(wèi)星的標準航空服務覆蓋區(qū)域圖見圖1。

圖1 第三代Inmarsat衛(wèi)星的標準航空服務覆蓋區(qū)域圖

（3）天基廣播式自動相關監(jiān)視系統(tǒng)可提供更新速度更快的位置信息

廣播不同于點對點，是飛機通過GPS獲取位置信息后，將這一信息對外廣播，安裝了相關接收系統(tǒng)的地面站、飛機和衛(wèi)星都可以獲取飛機的實時信息。ADS-B系統(tǒng)每隔1秒鐘就對外廣播一次位置信息，極大提高了監(jiān)視的準確度。

目前，美國和澳大利亞等國家已經(jīng)成功應用地面ADS-B系統(tǒng)，在邊遠地區(qū)實現(xiàn)了對民航客機的監(jiān)視。同時，美國已經(jīng)計劃在下一代銥星上部署ADS-B系統(tǒng)，實現(xiàn)天基ADS-B的業(yè)務化，以實現(xiàn)全球的民航客機監(jiān)視。歐洲也于2013年通過PROBA-V試驗衛(wèi)星進行了天基ADS-B試驗，未來將發(fā)射低軌空事衛(wèi)星星座實現(xiàn)天基ADS-B應用。

可以看出，通過下一代通信衛(wèi)星或正在發(fā)展的低軌空事衛(wèi)星星座，全球航班監(jiān)視應用將得到普及，這一應用將打破現(xiàn)有民航客機監(jiān)控服務被少數(shù)飛機制造商和通信衛(wèi)星服務提供商壟斷的局面，同時使飛機位置信息的更新速率達到近實時的水平。

（4）MH370失聯(lián)的慘重教訓使實時黑匣子得到了發(fā)展機會

目前的黑匣子，也稱飛行記錄儀，在某種程度上可以說是“事后諸葛亮”，只能通過它在事后分析事故原因，并且在空難事故后，搜尋黑匣子的難度和代價都是巨大的。MH370事件發(fā)生后，一些航空界專家提出發(fā)展實時飛行記錄監(jiān)控系統(tǒng)，Inmarsat建議發(fā)展的云端黑匣子就是這類系統(tǒng)，它通過衛(wèi)星實時將一系列關鍵信息發(fā)送給地面，通過這一系統(tǒng)可形成完整的安全應急管理體系，為保證飛行安全提供服務。

未來，隨著衛(wèi)星在民航客機上應用的普及，特別是更強大的衛(wèi)星實時通信和實時飛行記錄設備的發(fā)展，地面空管將更加及時地了解飛機上正在發(fā)生什么，航班將不再失聯(lián)！