Cách thức hoạt động của ADS-B: Nhìn vào nền tảng của NextGen

Tổng quan

ADS-B là nền tảng của Hệ thống Giao thông Thế hệ tiếp theo của FAA (NextGen). Nó được phát triển để giúp biến đổi hệ thống không phận của quốc gia thành một hệ thống hiệu quả hơn. Hệ thống giao thông hàng không sẽ trải qua một kế hoạch hiện đại hóa rất cần thiết thông qua việc triển khai NextGen và ADS-B là thành phần chính.

Vai trò chính của ADS-B là cung cấp thông tin vị trí máy bay chính xác cho các bộ điều khiển không lưu. Đó là một bước trên RADAR, đã được sử dụng trong nhiều năm.

ADS-B là viết tắt của Phát thanh giám sát phụ thuộc tự động. Nó sử dụng tín hiệu vệ tinh GPS để phát thông tin máy bay liên tục đến các bộ điều khiển không lưu và các máy bay tham gia khác. ADS-B là hệ thống giám sát chính xác nhất mà ngành hàng không từng thấy. Nó sẽ cho phép máy bay bay nhiều tuyến đường trực tiếp hơn, giảm bớt tắc nghẽn, giảm lượng khí thải carbon và tiết kiệm thời gian và tiền bạc cho người khai thác máy bay.

Các thành phần

• Chòm sao vệ tinh GNSS: ADS-B là một hệ thống dựa trên vệ tinh. Dữ liệu được gửi liên tục từ bộ vệ tinh đến các thiết bị GPS trên máy bay, nơi nó được giải thích và sau đó được gửi đến các trạm mặt đất ADS-B.
• Trạm mặt đất: Sẽ có ít nhất 700 trạm mặt đất ở Hoa Kỳ nhận dữ liệu vệ tinh và truyền dữ liệu đến các trạm kiểm soát không lưu.
• IFR Certified, máy thu GPS hỗ trợ WAAS: Máy bay phải được trang bị máy thu GPS tương thích để ADS-B hoạt động.
• Liên kết Máy nén mở rộng 1090 MHz với bộ phát đáp Chế độ S HOẶC Bộ thu phát truy cập phổ biến 980 MHz (UAS) để sử dụng với bộ phát đáp hiện có: Tùy chọn thứ hai khả dụng cho máy bay bay dưới 18.000 feet ở Hoa Kỳ.

Làm thế nào nó hoạt động

ADS-B hoạt động bằng cách sử dụng tín hiệu vệ tinh và hệ thống điện tử hàng không để giải thích dữ liệu máy bay và phát nó cho các bộ điều khiển không lưu một cách liên tục và gần như theo thời gian thực. Tín hiệu vệ tinh được giải thích bởi một máy thu GPS của máy bay. Công nghệ ADS-B lấy dữ liệu vệ tinh và dữ liệu bổ sung từ hệ thống điện tử hàng không để tạo ra một bức tranh rất chính xác về vị trí, tốc độ, độ cao và hơn 40 thông số khác của máy bay. Dữ liệu này được truyền đến trạm mặt đất và sau đó đến bộ điều khiển không lưu.

Các máy bay được trang bị phù hợp khác trong khu vực cũng sẽ nhận được dữ liệu, tăng nhận thức tình huống cho phi công.

Có hai chức năng khác nhau của ADS-B: ADS-B In và ADS-B Out.

• ADS-B Out là chức năng đầu tiên và chính mà FAA đã giải quyết. Một máy bay có khả năng ADS-B Out có khả năng phát sóng vị trí, tốc độ và độ cao của nó tới các bộ điều khiển không lưu và các máy bay được trang bị ADS-B khác. Theo một ủy quyền của FAA, tất cả các máy bay muốn bay trong không phận hiện đang cần bộ tiếp sóng phải được trang bị khả năng ADS-B Out trước ngày 1 tháng 1 năm 2020.
• ADS-B In vẫn là một khả năng tùy chọn - ít nhất là bây giờ. Khả năng ADS-B In sẽ cho phép máy bay nhận thông tin giao thông và thời tiết theo thời gian thực trên màn hình buồng lái máy bay. Chức năng ADS-B In vượt lên trên và vượt ra ngoài các hệ thống lưu lượng ngày nay (như TCAS) vì nó cung cấp dữ liệu chính xác hơn và nhiều tham số dữ liệu hơn các hệ thống TCAS hiện tại. Ví dụ, TCAS có thể hiển thị khoảng cách dọc từ máy bay nhưng không hiển thị bên. ADS-B In sẽ hiển thị tốc độ, vị trí, độ cao và vectơ của các máy bay tham gia khác, cùng với nhiều phần dữ liệu khác.

Lỗi và hạn chế

Hiện tại, hạn chế lớn nhất đối với ADS-B là chi phí lắp đặt các thiết bị cần thiết trên hầu hết mọi máy bay trong nước. Trong khi chương trình làm cho việc bay an toàn hơn và hiệu quả hơn, hầu hết các bộ phận bay và phi công hàng không nói chung đang gặp khó khăn trong việc chứng minh chi phí.

ADS-B có rất ít lỗi hệ thống; ngược lại, nó được biết đến với độ tin cậy của nó. Tuy nhiên, không có hệ thống nào do con người tạo ra là bằng chứng ngu ngốc, và một số chuyên gia cho rằng ADS-B (và GPS nói chung) dễ bị tấn công cơ sở hạ tầng hệ thống như tin tặc hoặc gây nhiễu GPS. Ngoài ra, do ADS-B phụ thuộc vào hệ thống GNSS, các lỗi vệ tinh thông thường như lỗi thời gian và lỗi thời tiết vệ tinh có thể ảnh hưởng đến ADS-B.

Tình trạng hiện tại

Theo FAA, tổ chức đã hoàn thành tất cả các cảm biến ADS-B mạng. Các trạm này cung cấp dịch vụ thời tiết và thông tin giao thông cho máy bay được trang bị ADS-B trên 28 cơ sở TRACON. Trong số 230 cơ sở ATC, hơn 100 cơ sở hiện đang sử dụng ADS-B, phần còn lại dự kiến ​​sẽ được trang bị đầy đủ vào năm 2019. FAA có nhiệm vụ rằng tất cả các máy bay hoạt động trong không phận được chỉ định phải được trang bị ADS-B Out vào ngày 1 tháng 1 năm 2020.

Công dụng thực tế

Có sự không chắc chắn tập trung vào các loại thiết bị cụ thể cần thiết cho các máy bay và nhà khai thác khác nhau. Việc lắp đặt thiết bị khác nhau tùy thuộc vào loại thiết bị bay và hiện đang được cài đặt.

Ví dụ, một liên kết UAS 980 MHz sẽ đủ cho một máy bay có đơn vị GPS được chứng nhận IFR, được chứng nhận IFR và bộ phát đáp Mode C đã được cài đặt, trừ khi nhà điều hành muốn bay ra ngoài Hoa Kỳ hoặc trên 18.000 feet, trong trường hợp nào cần một liên kết ES 1090 MHz. Nhưng liên kết ES 1090 MHz không tương thích với TIS-B hoặc FIS-B, điều đó có nghĩa là nhà điều hành sẽ phải tìm một cách khác để lấy thông tin lưu lượng truy cập (như TCAS).

Và một nhà điều hành chưa có thiết bị GPS hỗ trợ WAAS trong máy bay của anh ta sẽ phải mua một đơn vị GPS mới cùng với liên kết ES 980 MHz UAS hoặc 1090 MHz và có khả năng là bộ phát đáp Mode C hoặc Mode S.

Khi được sử dụng, ADS-B là một công cụ có giá trị, cung cấp dữ liệu chính xác nhất cho các phi công và kiểm soát viên không lưu mà chúng ta từng thấy. Khi thực hiện trên toàn quốc những lợi ích là tích cực.

Mặc dù vậy, không có gì để bàn cãi rằng ADS-B khá đắt và phức tạp. FAA hy vọng rằng lợi ích lâu dài sẽ vượt xa chi phí, nhưng dự án khiến chủ sở hữu máy bay rơi vào thế khó.