馬航失聯事件將促進衛星在民航客機上的應用

·文|北京空間科技信息研究所 劉韜

馬航失聯事件將促進衛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星追蹤全球客機。而就在會議召開前夕，國際移動衛星組織（Inmarsat，原為“國際海事衛星組織”）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，這是在馬航失聯事件發生后，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，難以追蹤在遠海或偏遠內陸地區飛行的客機。此外，在導航衛星應用逐漸普及的今天，令人震驚的是導航衛星在飛機上的應用卻非常局限。實際上，機載的導航衛星終端并未被強制要求將定位信息發送給地面空管中心，造成導航衛星在客機上未發揮出其應有的作用。而國際海事衛星組織的新建議將借助海事通信衛星的能力，在民航客機追蹤方面發揮出GPS衛星的應用潛力，也就是使導航定位信息通過機載設備點對點地發送出去。Inmarsat建議的免費服務有望擴大現有的飛機通信尋址與報告系統（ACARS）的應用，此外天基廣播式自動相關監視系統（ADS-B）的應用和飛行記錄的實時監測也有望借此機遇得到快速發展。

（1）導航定位信息點對點發送獲取服務

“點對點”是指飛機向飛行范圍內提供服務的指定衛星發射數據，再通過衛星中繼給地面空管中心。根據Inmarsat的建議，未來，飛機將利用GPS確認其位置，然后連同航向、航速與高度等數據一并傳送到Inmarsat衛星，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） 通信收發機，或使用機載衛星通信收發機，在飛機和航空公司之間建立雙向數據鏈通信，加強航空公司對飛機的監控能力和指揮能力，利用ACARS 上行和下行鏈路，發送起飛數據、風數據、飛行報告和預報數據等。由于VHF 覆蓋范圍有限、HF 存在通信盲區等缺點，在邊遠地區和越洋飛行階段，必須借助衛星通信，為ACARS 數據鏈通信提供有效的覆蓋。

目前，國際海事衛星組織通過Inmarsat衛星為客機提供標準航空服務（Classic aeronautical service），這一服務包括高質量的語音通話和包括ACARS在內的數據通信等服務。全球已經有約11000架商用客機配備了Inmarsat衛星通信終端，MH370就是其中之一。但由于衛星通信費用十分昂貴，很多發展中國家的航空公司并未訂購衛星通信服務，導致飛機在遠海地區或荒漠地區飛行時，最為重要的ACARS飛行數據信息無法發送。若此次Inmarsat提出的免費服務包含了ACARS的發送服務，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進行及時的ACARS通信服務，以增強飛機的安全性。第三代Inmarsat衛星的標準航空服務覆蓋區域圖見圖1。

圖1 第三代Inmarsat衛星的標準航空服務覆蓋區域圖

（3）天基廣播式自動相關監視系統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的地面站、飛機和衛星都可以獲取飛機的實時信息。ADS-B系統每隔1秒鐘就對外廣播一次位置信息，極大提高了監視的準確度。

目前，美國和澳大利亞等國家已經成功應用地面ADS-B系統，在邊遠地區實現了對民航客機的監視。同時，美國已經計劃在下一代銥星上部署ADS-B系統，實現天基ADS-B的業務化，以實現全球的民航客機監視。歐洲也于2013年通過PROBA-V試驗衛星進行了天基ADS-B試驗，未來將發射低軌空事衛星星座實現天基ADS-B應用。

可以看出，通過下一代通信衛星或正在發展的低軌空事衛星星座，全球航班監視應用將得到普及，這一應用將打破現有民航客機監控服務被少數飛機制造商和通信衛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失聯的慘重教訓使實時黑匣子得到了發展機會

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事件發生后，一些航空界專家提出發展實時飛行記錄監控系統，Inmarsat建議發展的云端黑匣子就是這類系統，它通過衛星實時將一系列關鍵信息發送給地面，通過這一系統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，隨著衛星在民航客機上應用的普及，特別是更強大的衛星實時通信和實時飛行記錄設備的發展，地面空管將更加及時地了解飛機上正在發生什么，航班將不再失聯！