كيف يعمل ADS-B: نظرة على مؤسسة NextGen

نظرة عامة

ADS-B هي أساس نظام مواصلات الجيل القادم من FAA (NextGen). تم تطويره للمساعدة في تحويل نظام المجال الجوي للأمة إلى نظام أكثر كفاءة. سيخضع نظام الحركة الجوية لخطة تحديث تمس الحاجة إليها من خلال تطبيق NextGen ، ويعتبر ADS-B هو المكون الرئيسي.

الدور الرئيسي لـ ADS-B هو توفير معلومات دقيقة عن موقع الطائرات لمراقبي الحركة الجوية. إنها خطوة فوق RADAR ، والتي كانت قيد الاستخدام لسنوات.

ADS-B تعني "المراقبة التلقائية المعتمدة على البث". ويستخدم إشارات الأقمار الصناعية GPS لبث معلومات الطائرات بشكل مستمر إلى مراقبي الحركة الجوية والطائرات المشاركة الأخرى. ADS-B هو نظام المراقبة الأكثر دقة الذي شهدته صناعة الطيران على الإطلاق. سيمكّن الطائرة من توجيه المزيد من المسارات المباشرة وتخفيف الازدحام وتقليل انبعاثات الكربون وتوفير الوقت والمال لمشغلي الطائرات.

المكونات

• كوكبة GNSS الساتلية: ADS-B هو نظام قائم على الأقمار الصناعية. يتم إرسال البيانات بشكل مستمر من مجموعة الأقمار الصناعية إلى أجهزة GPS على متن الطائرة ، حيث يتم تفسيرها ثم إرسالها إلى المحطات الأرضية ADS-B.
• المحطات الأرضية: سيكون هناك 700 محطة أرضية على الأقل في الولايات المتحدة تستقبل بيانات الأقمار الصناعية وتنقل البيانات إلى محطات مراقبة الحركة الجوية.
• جهاز استقبال GPS معتمد من IFR معتمد من WAAS: يجب تزويد الطائرة بجهاز استقبال GPS متوافق حتى يعمل ADS-B.
• ارتباط Squitter ممتد بتردد 1090 ميجاهرتز مع مستجيب وضع S أو جهاز إرسال مستجيب عالمي يصل إلى 978 ميجاهرتز (UAS) للاستخدام مع مستجيب موجود: يتوفر الخيار الأخير للطائرات التي تحلق فوق 18000 قدم في الولايات المتحدة.

كيف تعمل

يعمل ADS-B باستخدام إشارات الأقمار الصناعية وأنظمة إلكترونيات الطيران للطائرات لتفسير بيانات الطائرات وبثها إلى مراقبي الحركة الجوية بشكل مستمر وفي الوقت الفعلي تقريبًا. يتم تفسير إشارات الأقمار الصناعية بواسطة جهاز استقبال GPS للطائرة. تأخذ تقنية ADS-B بيانات القمر الصناعي والبيانات الإضافية من إلكترونيات الطيران للطائرات لإنشاء صورة دقيقة جدًا عن موقع الطائرة وسرعتها وارتفاعها وأكثر من 40 معلمة أخرى. يتم إرسال هذه البيانات إلى محطة أرضية ثم إلى مراقبي الحركة الجوية.

سوف تتلقى الطائرات الأخرى المجهزة بشكل صحيح في المنطقة البيانات ، مما يزيد من الوعي الظرفي للطيارين.

هناك وظيفتان مختلفتان لـ ADS-B: ADS-B In و ADS-B Out.

• ADS-B Out هي الوظيفة الأولى والرئيسية التي عالجتها إدارة الطيران الفيدرالية. تتمتع الطائرة القادرة على ADS-B Out بالقدرة على بث موقعها وسرعتها وارتفاعها إلى مراقبي الحركة الجوية وغيرها من الطائرات المجهزة ADS-B. وفقًا لتفويض FAA ، يجب تزويد جميع الطائرات التي ترغب في الطيران في المجال الجوي والتي تتطلب حاليًا جهاز إرسال واستقبال بقدرات ADS-B Out قبل 1 يناير 2020.
• تظل ADS-B In بمثابة إمكانية اختيارية - على الأقل حتى الآن. ستسمح إمكانات ADS-B In للطائرات باستقبال معلومات حركة المرور والطقس في الوقت الفعلي على شاشة قمرة القيادة للطائرة. تتجاوز وظيفة ADS-B In أنظمة حركة المرور الحالية (مثل TCAS) لأنها توفر بيانات أكثر دقة ومعلمات بيانات أكثر من أنظمة TCAS الحالية. على سبيل المثال ، يمكن TCAS عرض المسافة العمودية من الطائرة ولكن ليس الجانبي. ستعرض ADS-B In السرعة والمواقع والارتفاع والمتجهات للطائرة المشاركة الأخرى ، إلى جانب العديد من البيانات الأخرى.

الأخطاء والقيود

في الوقت الحالي ، يتمثل أكبر قيود ADS-B في تكلفة تركيب المعدات اللازمة على كل طائرة تقريبًا في البلاد. في حين أن البرنامج يجعل الطيران أكثر أمانًا وفعالية ، فإن معظم إدارات الطيران والطيارين في مجال الطيران العام يواجهون صعوبة في تبرير التكاليف.

ADS-B لديه عدد قليل جدا من أخطاء النظام ؛ في المقابل ، فمن المعروف لموثوقيتها. لا يوجد أي نظام من صنع الإنسان غير مضمون ، ومع ذلك ، يزعم بعض الخبراء أن ADS-B (و GPS بشكل عام) عرضة لهجمات البنية الأساسية للنظام مثل المتسللين أو التشويش على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن ADS-B يعتمد على نظام GNSS ، فإن أخطاء القمر الصناعي العادية مثل أخطاء التوقيت وأخطاء الطقس عبر الأقمار الصناعية يمكن أن تؤثر على ADS-B.

الحالة الحالية

وفقا ل FAA ، أكملت المنظمة جميع أجهزة استشعار شبكة ADS-B. تقدم هذه المحطات خدمات الطقس ومعلومات المرور للطائرات المجهزة ADS-B عبر 28 منشأة تابعة لشركة TRACON. من بين منشآت ATC البالغ عددها 230 منشأة ، يستخدم أكثر من 100 جهاز ADS-B حاليًا ، ويتوقع أن يكون الباقي مجهزًا بالكامل بحلول عام 2019. وتفي إدارة الطيران الفيدرالية (FAA) بأن جميع الطائرات العاملة في المجال الجوي المحدد يجب أن تكون ADS-B Out مجهزة بحلول 1 يناير 2020.

الاستخدام العملي

تتركز حالة عدم اليقين حول الأنواع المحددة من المعدات اللازمة لمختلف الطائرات والمشغلين. يختلف تركيب المعدات وفقًا لنوع الطيران والمعدات المثبتة حاليًا.

على سبيل المثال ، سيكون ارتباط UAS بسرعة 978 ميجاهرتز كافيًا للطائرة التي تحتوي على وحدة GPS معتمدة من قبل WAAS ومثبتة بالفعل في وضع C ، ما لم يكن المشغل يرغب في الطيران خارج الولايات المتحدة أو فوق 18000 قدم ، في في هذه الحالة ، سيكون من الضروري وجود وصلة ES بتردد MHz 1090. لكن ارتباط ES 1090 ميجاهرتز غير متوافق مع TIS-B أو FIS-B ، مما يعني أن المشغل يجب أن يجد طريقة أخرى للحصول على معلومات المرور (مثل TCAS).

وسيتعين على المشغل الذي لا يوجد لديه بالفعل وحدة GPS تدعم WAAS في طائرته شراء وحدة GPS جديدة إلى جانب وصلة UAS بسرعة 978 ميجاهرتز أو 1090 ميجاهيرتز ES وربما مستجيب وضع C أو Mode S.

بمجرد الاستخدام ، تعد ADS-B أداة قيمة توفر البيانات الأكثر دقة لوحدات التحكم في الحركة الجوية والطيارين الذين رأيناهم على الإطلاق. عند تنفيذها على الصعيد الوطني ، تكون الفوائد إيجابية.

لا يوجد جدال في أن ADS-B باهظ الثمن ومعقد. وتأمل إدارة الطيران الفيدرالية أن تفوق الفوائد طويلة الأجل التكلفة ، لكن المشروع يترك أصحاب الطائرات في وضع صعب.