Jak działa ADS-B: Spojrzenie na podstawy NextGen

Przegląd

ADS-B jest podstawą systemu transportu nowej generacji FAA (NextGen). Został opracowany, aby pomóc przekształcić system przestrzeni powietrznej kraju w bardziej wydajny. System ruchu lotniczego zostanie poddany bardzo potrzebnemu planowi modernizacji poprzez wdrożenie NextGen, a ADS-B jest podstawowym składnikiem.

Główną rolą ADS-B jest dostarczanie kontrolerom ruchu lotniczego dokładnych informacji o lokalizacji samolotów. To krok nad RADAREM, który jest używany od lat.

ADS-B to skrót od Automatic Dependent Surveillance-Broadcast. Wykorzystuje sygnały satelitarne GPS do ciągłego przesyłania informacji o samolotach do kontrolerów ruchu lotniczego i innych uczestniczących statków powietrznych. ADS-B to najdokładniejszy system nadzoru, jaki kiedykolwiek widział przemysł lotniczy. Pozwoli to samolotom latać bardziej bezpośrednimi trasami, złagodzić zatory, zmniejszyć emisję dwutlenku węgla i zaoszczędzić operatorom czasu i pieniędzy.

składniki

• Satelitarna konstelacja GNSS: ADS-B to system satelitarny. Dane są stale przesyłane z zestawu satelitów do pokładowych urządzeń GPS samolotu, gdzie są interpretowane, a następnie wysyłane do stacji naziemnych ADS-B.
• Stacje naziemne: W Stanach Zjednoczonych będzie co najmniej 700 stacji naziemnych, które odbierają dane satelitarne i przesyłają dane do stacji kontroli ruchu lotniczego.
• Certyfikowany przez IFR odbiornik GPS z obsługą WAAS: samolot musi być wyposażony w kompatybilny odbiornik GPS do pracy z ADS-B.
• Rozszerzone łącze Squitter 1090 MHz z transponderem Mode S LUB nadajnikiem uniwersalnego dostępu 978 MHz (UAS) do użytku z istniejącym transponderem: Ta druga opcja jest dostępna dla samolotów latających poniżej 18 000 stóp w Stanach Zjednoczonych.

Jak to działa

ADS-B wykorzystuje sygnały satelitarne i systemy awioniki samolotów do interpretowania danych samolotów i nadawania ich kontrolerom ruchu lotniczego w sposób ciągły i niemal w czasie rzeczywistym. Sygnały satelitarne są interpretowane przez odbiornik GPS samolotu. Technologia ADS-B pobiera dane satelitarne i dodatkowe dane z awioniki statku powietrznego, aby stworzyć bardzo dokładny obraz lokalizacji samolotu, prędkości, wysokości i ponad 40 innych parametrów. Dane te są przesyłane do stacji naziemnej, a następnie do kontrolerów ruchu lotniczego.

Inne właściwie wyposażone samoloty na tym obszarze również otrzymają dane, zwiększając świadomość sytuacyjną pilotów.

Istnieją dwie różne funkcje ADS-B: ADS-B In i ADS-B Out.

• ADS-B Out to pierwsza i główna funkcja, którą zajęła się FAA. Statek powietrzny zdolny do ADS-B Out ma możliwość nadawania swojej pozycji, prędkości i wysokości kontrolerom ruchu lotniczego i innym samolotom wyposażonym w ADS-B. Zgodnie z mandatem FAA wszystkie statki powietrzne, które chcą latać w przestrzeni powietrznej, która obecnie wymaga transpondera, muszą być wyposażone w funkcje ADS-B Out przed 1 stycznia 2020 roku.
• ADS-B In pozostaje opcjonalną możliwością - przynajmniej na razie. Zdolność ADS-B In pozwoli samolotowi odbierać informacje o ruchu i pogodzie w czasie rzeczywistym na wyświetlaczu kokpitu samolotu. Funkcja ADS-B In wykracza poza dzisiejsze systemy ruchu (takie jak TCAS), ponieważ oferuje bardziej precyzyjne dane i więcej parametrów danych niż obecne systemy TCAS. Na przykład TCAS może wyświetlać odległość w pionie od samolotu, ale nie w poziomie. ADS-B In wyświetli prędkość, lokalizacje, wysokość i wektory innych uczestniczących statków powietrznych, a także wiele innych danych.

Błędy i ograniczenia

Obecnie największym ograniczeniem ADS-B jest koszt instalacji niezbędnego sprzętu na praktycznie każdym samolocie w kraju. Podczas gdy program sprawia, że ​​latanie jest bezpieczniejsze i bardziej wydajne, większość działów lotów i pilotów lotnictwa ogólnego ma trudności z uzasadnieniem kosztów.

ADS-B ma bardzo niewiele błędów systemowych; przeciwnie, jest znany ze swojej niezawodności. Żaden system stworzony przez człowieka nie jest jednak odporny na głupoty, a niektórzy eksperci twierdzą, że ADS-B (i ogólnie GPS) jest podatny na ataki infrastruktury systemu, takie jak hakerzy lub zakłócanie GPS. Ponadto, ponieważ ADS-B jest zależny od systemu GNSS, zwykłe błędy satelitarne, takie jak błędy czasowe i błędy pogody satelitarnej, mogą wpływać na ADS-B.

Aktualny stan

Według FAA organizacja zakończyła wszystkie czujniki sieci ADS-B. Stacje te oferują usługi pogodowe i informacje o ruchu do samolotów wyposażonych w ADS-B w 28 obiektach TRACON. Z 230 obiektów ATC ponad 100 korzysta obecnie z ADS-B, a reszta ma być w pełni wyposażona do 2019 r. FAA utrzymuje, że wszystkie statki powietrzne eksploatowane w wyznaczonej przestrzeni powietrznej muszą być wyposażone w ADS-B do 1 stycznia 2020 r..

Praktyczne użycie

Istnieje niepewność skoncentrowana na konkretnych rodzajach sprzętu potrzebnego dla różnych samolotów i operatorów. Instalacja sprzętu różni się w zależności od rodzaju latającego i aktualnie zainstalowanego sprzętu.

Na przykład łącze UAS 978 MHz będzie wystarczające dla statku powietrznego z urządzeniem GPS z certyfikatem WAAS, certyfikowanym IFR i już zainstalowanym transponderem modu C, chyba że operator chce latać poza Stanami Zjednoczonymi lub powyżej 18 000 stóp, w którym przypadku konieczne byłoby łącze ES 1090 MHz. Ale łącze ES 1090 MHz nie jest zgodne z TIS-B lub FIS-B, co oznacza, że ​​operator musiałby znaleźć inny sposób uzyskania informacji o ruchu (takich jak TCAS).

Operator, który nie ma jeszcze w swoim samolocie odbiornika GPS obsługującego WAAS, będzie musiał kupić nowy moduł GPS wraz z łączem 978 MHz UAS lub 1090 MHz ES i potencjalnie transponderem Mode C lub Mode S.

Po uruchomieniu ADS-B jest cennym narzędziem, zapewniającym najbardziej dokładne dane kontrolerom ruchu lotniczego i pilotom, jakie kiedykolwiek widzieliśmy. Po wdrożeniu w całym kraju korzyści są pozytywne.

Nie ma jednak wątpliwości, że ADS-B jest dość kosztowny i skomplikowany. FAA ma nadzieję, że długoterminowe korzyści przeważą nad kosztami, ale projekt pozostawia właścicielom samolotów trudną sytuację.