马航失联事件将促进卫星在民航客机上的应用

·文|北京空间科技信息研究所 刘韬

马航失联事件将促进卫星在民航客机上的应用

·文|北京空间科技信息研究所 刘韬

马航MH370失联事件促使国际民用航空组织（ICAO）、飞机制造商和相关服务运营商研究在全球范围内追踪客机的新方法。2014年5月12-13日，ICAO在加拿大蒙特利尔市召开了特别会议讨论这一议题，并特别讨论了如何利用卫星追踪全球客机。而就在会议召开前夕，国际移动卫星组织（Inmarsat，原为“国际海事卫星组织”）于4月18日提前对外界宣布，计划向全球航空公司提供免费的基本追踪服务和云端黑匣子服务，这是在马航失联事件发生后，迄今公布的改进民航客机飞行安全的最强意愿和具体措施。

目前追踪民航客机的手段主要是二次雷达和一次雷达。但雷达的跟踪范围有限，难以追踪在远海或偏远内陆地区飞行的客机。此外，在导航卫星应用逐渐普及的今天，令人震惊的是导航卫星在飞机上的应用却非常局限。实际上，机载的导航卫星终端并未被强制要求将定位信息发送给地面空管中心，造成导航卫星在客机上未发挥出其应有的作用。而国际海事卫星组织的新建议将借助海事通信卫星的能力，在民航客机追踪方面发挥出GPS卫星的应用潜力，也就是使导航定位信息通过机载设备点对点地发送出去。Inmarsat建议的免费服务有望扩大现有的飞机通信寻址与报告系统（ACARS）的应用，此外天基广播式自动相关监视系统（ADS-B）的应用和飞行记录的实时监测也有望借此机遇得到快速发展。

（1）导航定位信息点对点发送获取服务

“点对点”是指飞机向飞行范围内提供服务的指定卫星发射数据，再通过卫星中继给地面空管中心。根据Inmarsat的建议，未来，飞机将利用GPS确认其位置，然后连同航向、航速与高度等数据一并传送到Inmarsat卫星，频率将为每15分钟1次。这一举措将使地面空管中心每隔一段时间间隔便获得飞机的飞行位置。这一服务可以帮助遇难飞机把较为准确的位置信息告知地面，为营救行动获得宝贵的时间。但是，这一服务的时间间隔仍然较长，由于飞行速度很快，15分钟的飞行距离仍然使飞机出事前位置信息的准确度受到影响。但15分钟时间间隔的建议是鉴于当前通信卫星带宽容量的限制，做出的取舍。

（2）Inmarsat的免费建议有望使ACARS服务得到扩展

ACARS使用机载高频（HF）或甚高频（VHF） 通信收发机，或使用机载卫星通信收发机，在飞机和航空公司之间建立双向数据链通信，加强航空公司对飞机的监控能力和指挥能力，利用ACARS 上行和下行链路，发送起飞数据、风数据、飞行报告和预报数据等。由于VHF 覆盖范围有限、HF 存在通信盲区等缺点，在边远地区和越洋飞行阶段，必须借助卫星通信，为ACARS 数据链通信提供有效的覆盖。

目前，国际海事卫星组织通过Inmarsat卫星为客机提供标准航空服务（Classic aeronautical service），这一服务包括高质量的语音通话和包括ACARS在内的数据通信等服务。全球已经有约11000架商用客机配备了Inmarsat卫星通信终端，MH370就是其中之一。但由于卫星通信费用十分昂贵，很多发展中国家的航空公司并未订购卫星通信服务，导致飞机在远海地区或荒漠地区飞行时，最为重要的ACARS飞行数据信息无法发送。若此次Inmarsat提出的免费服务包含了ACARS的发送服务，并且得到民航管理组织和航空公司的支持，那么未来全球安装了Inmarsat通信终端的飞机，都能够在除两极外的任何地区进行及时的ACARS通信服务，以增强飞机的安全性。第三代Inmarsat卫星的标准航空服务覆盖区域图见图1。

图1 第三代Inmarsat卫星的标准航空服务覆盖区域图

（3）天基广播式自动相关监视系统可提供更新速度更快的位置信息

广播不同于点对点，是飞机通过GPS获取位置信息后，将这一信息对外广播，安装了相关接收系统的地面站、飞机和卫星都可以获取飞机的实时信息。ADS-B系统每隔1秒钟就对外广播一次位置信息，极大提高了监视的准确度。

目前，美国和澳大利亚等国家已经成功应用地面ADS-B系统，在边远地区实现了对民航客机的监视。同时，美国已经计划在下一代铱星上部署ADS-B系统，实现天基ADS-B的业务化，以实现全球的民航客机监视。欧洲也于2013年通过PROBA-V试验卫星进行了天基ADS-B试验，未来将发射低轨空事卫星星座实现天基ADS-B应用。

可以看出，通过下一代通信卫星或正在发展的低轨空事卫星星座，全球航班监视应用将得到普及，这一应用将打破现有民航客机监控服务被少数飞机制造商和通信卫星服务提供商垄断的局面，同时使飞机位置信息的更新速率达到近实时的水平。

（4）MH370失联的惨重教训使实时黑匣子得到了发展机会

目前的黑匣子，也称飞行记录仪，在某种程度上可以说是“事后诸葛亮”，只能通过它在事后分析事故原因，并且在空难事故后，搜寻黑匣子的难度和代价都是巨大的。MH370事件发生后，一些航空界专家提出发展实时飞行记录监控系统，Inmarsat建议发展的云端黑匣子就是这类系统，它通过卫星实时将一系列关键信息发送给地面，通过这一系统可形成完整的安全应急管理体系，为保证飞行安全提供服务。

未来，随着卫星在民航客机上应用的普及，特别是更强大的卫星实时通信和实时飞行记录设备的发展，地面空管将更加及时地了解飞机上正在发生什么，航班将不再失联！