《中國民航報》、中國民航網 記者張豐蘩 報導:2014年3月8日,馬來西亞航空公司的MH370客機消失無蹤--這架波音777-200ER飛機雖然裝配有大量精密的通信導航監視設備,用於與空管人員溝通和報告其所在位置,但至今難覓其蹤跡。
MH370失聯促使人們開始關注如何追蹤一架飛機,我們該如何保障一架飛機"看得見,聽得到,管得住",以及我們為什麼至今還要靠黑匣子才能了解當時發生的一切。
以MH370事件為鑑,三年來,中國民航致力於推進全球航空器追蹤工作,站在國家戰略和國家安全的高度,不斷加強民航航空安全保障體系、航空安全監控能力、技術裝備支撐能力和應急反應處置能力建設。
2016年12月1日起,中國民航全面實現客機全球追蹤監控,成為亞洲繼新加坡後第二個實現全球追蹤的國家。
2017年7月,民航局正式公布《中國民航航空器追蹤監控體系建設實施路線圖》,我國也由此成為全球第一個出臺民用航空器追蹤監控路線圖的國家。民航局飛標司副司長楊洪海介紹:"2025年底前,中國民航將完善民航運行信息監控網絡,全面提升中國民航航空器全球追蹤監控能力,建成具有自主智慧財產權的中國民航航空器追蹤監控體系,讓追蹤能力成為安全飛行必不可少的組成部分。"
未知的"盲區"
當前對飛機的監控主要依靠雷達,但雷達覆蓋範圍一般為從海岸向外延伸350公裡左右。這意味著,當飛機在跨海飛行或者在偏遠地區飛行時,由於信號覆蓋不到而無法被地面控制中心掌控精確位置和實際運行狀態。一旦發生意外情況,定位和搜救將十分困難。在地球上,這些"監視盲區"多位於海域、極地、山區和荒漠等--它們佔據了地球80%以上的面積。因此,只有覆蓋範圍廣、可靠性高的衛星才能徹底解決航空器全球監視問題。
正如MH370與雷達失去聯繫後,唯一的調查線索是其向國際海事衛星發送過的信號,但如果沒有這個信息,以雷達最後獲得的位置數據為中心,這架飛機的燃料足夠讓它飛到半徑為5500公裡範圍內的任何地方--這個範圍相當於整個地球表面面積的七分之一。
MH370事件發生一個月後,國際航協(IATA)召集了一個特別小組,評估可用於追蹤的技術,並推薦一個全球追蹤系統,防止 MH370 航班的悲劇再度上演。2014年5 月,包括各國監管機構在內的航空業界各方齊聚國際民航組織(ICAO)總部,就飛機追蹤問題召開特別會議,確定了開展全球航班追蹤的戰略規劃。
2015年11月, ICAO制定了例行航空器追蹤規範,強制航空承運人在2018年11月8日前實現對其海洋區域運行至少每15分鐘通過自動報告對航空器進行追蹤(4D/15)。國際民航有識之士意識到,"當無法對一架大型現代飛機定位時,公眾對航空的信任和信心都處於危險之中;又由於缺乏經過證實的事實,事件就只剩下猜測"。通過衛星進行跟蹤,實現更精確、更穩定、更可靠的航空器搜索追蹤迫在眉睫。
衛星照耀地球
科技攻克重重"未知"踏步前進,人類從不囿於困境。海運全球船舶定位系統就給了民航示範。基於衛星的全球海運遇險及安全系統(GMDSS)可以讓國際海事組織(IMO)在全球追蹤船隻,爭取確保沒有一艘船能消失無蹤,從而在海上挽救更多生命。
如今,民航正努力向海運看齊,全球航空器遇險及安全系統(GADSS)應運而生。在民航局運行監控中心,這裡設置了專門的席位,通過飛機通信尋址與報告系統(ACARS),對所屬區域的我國航空器實施追蹤監控。除航空器位置信息外,還可以通過該系統,對地航班號、起降機場、高度、地速、剩餘油量等信息做到一目了然。運行監控中心負責人表示,2017年底前將全面實現國航、海航、東航、南航等國內主要運輸航空公司的航班信息監控。
目前,ACARS是絕大多數航空公司與航班上的人員聯繫的主要技術之一,中國民航約有97%運輸飛機安裝了ACARS。該通信系統可以在航空器和地面用戶之間通過甚高頻、高頻或衛星數據鏈傳輸報文,在飛機與航空公司運行控制中心(AOC)之間建立常規雙向數據鏈通信。
不過,相比ACARS,廣播式自動相關監視(ADS-B)具有更強的實時數據傳輸能力。該系統通過機載設備自動採集飛行器的位置信息,並提供秒級更新間隔的位置數據,最終利用數據鏈通信完成對航空器運行的監視和信息傳遞。當前,ICAO已將其列為全球重點發展的空中交通監視技術;美國則將ADS-B作為新一代交通運輸系統六大核心技術之首,要求從2020年1月1日起,在其指定空域內運行的航空器必須滿足ADS-B (發送)性能要求;歐洲則是明確了2020年6月的ADS-B (發送)強制運行要求;澳大利亞、加拿大、印度等國均制定了ADS-B實施計劃。中國民航局新技術應用與發展工作委員會明確從2019年7月1日起,中國民航全面實施ADS-B系統運行。在可以預見的未來,該系統將成為主要的監視系統。不久前,星基ADS-B系統運營商Aireon公司表示,2018年其系統部署完成後可以提供實時100%的全球空中交通監視和追蹤,從而實現全球所有地區對飛機的實時追蹤。
除ACARS和ADS-B外,寬帶衛星通信鏈路和"北鬥"短報文(RDSS)也是利用衛星精準獲取航空器定位信息的主要科技手段。
飛行安全是最高利益
在國航運行控制中心大廳外環有兩塊監控屏幕,這些屏幕顯示著國航每天1200多架次的飛機起落--在這個席位上,每個當值的航班跟蹤人員都是飛機安全運行的幕後守護者。
"被動接受飛行員報告,已遠不能滿足我們的監控需要。2010年,我們員工自主開發了一個綜合性一體化監控平臺,並開始使用。最初,它只有簡單查詢的功能,隨著監控體系的不斷建設,逐步實現了保障極地運行航班、雙發飛機延伸航程運行(ETOPS)等重點航班,能夠了解機組需求並及時提供地面支持。"國航運控中心黃麗秋經理介紹。目前,國航ADS-B系統滿足了在國內繁忙終端區300公裡區域內的航班精準定位,北京、成都終端區已經達到1秒的更新頻率,其他航路航線達到5秒更新頻率,同時將ACARS位置報告下發間隔縮小為國內15分鐘,國際9分鐘,並可以根據具體運行情況及時調整並縮短位置報文間隔。
如今,不僅是國航,國內各大航空公司都已實現基於現有技術的境外運行航班4D/15追蹤,具有國際載客運行資格的19家航空公司全部完成航空器追蹤監控補充運行合格審定。深圳航空更是率先嘗試並實現了航空器"6D"追蹤監控。深航運行標準部高雲總經理介紹,目前深航與中國交通通信信息中心合作,運用海事寬帶衛星通信(SBB)技術,不僅實現了地面運控中心與飛機的衛星語音通話功能,還在現有經度、緯度、高度、時間信息基礎上,增加了"地速"和"航向"信息,大大提升了飛機追蹤監控質量與效率,強化了安全體系建設。
然而,所有的安全成績都是需要付出成本的,對精確追蹤來說亦是如此。"因為4D/15會產生流量,這就需要一定的成本。從技術層面上,我們也能達到最小1分鐘間隔,但那樣要多花費一個億。我們覺得15分鐘是一個常規需求,所以最後規定了4D/15。"楊洪海說。實際上,在國外,不少航空公司並不願意承擔追蹤系統的成本,甚至有人提出"10 萬次飛行都不會發生一次事故,為什麼要承擔永遠都用不到的追蹤系統的成本"。如此的對比下,中國民航對安全的重視程度可想而知。
楊洪海認為,航空器追蹤的推廣雖然會讓航企承擔一定的成本,但從長遠看,對民航發展不無裨益。南航運行指揮中心胡海青副總經理持有相同的觀點,"通過對航跡、飛行高度等大數據的分析,可以實現起飛前的天氣和航行通告監控和告警功能,體現安全關口前移的理念。起飛前一旦出現天氣變化、航路關閉等影響飛行安全的情況,追蹤系統可幫助運控人員早發現、早決策,減少返航備降的發生。另一方面,對於可能延誤的航班,能夠及時發現天氣好轉,減少甚至避免航班延誤。"他打了個比方,"好比出門先用導航看實時路況,如果這條道路擁堵,我們可以提前選擇繞行,以最快最便捷的方式達到目的地。"
最終還需靠自主智慧財產權技術和標準
無論是ACARS亦或是ADS-B,可承載民航運行安全業務的衛星通信服務目前都由國外公司提供。"建成具有自主智慧財產權的中國民航航空器追蹤監控體系勢在必行。"楊洪海的這一觀點已成為行業共識。對此,民航局發布的《中國民航航空器追蹤監控體系建設實施路線圖》明確提出,要推動以"北鬥"為代表的國產裝備在民航的應用,積極推進自主智慧財產權技術和標準在國際上的應用與引領。
我國從2006年開始建設"北鬥二號"衛星導航系統。目前,北鬥衛星已發射了23顆,2012年底服務範圍已涵蓋亞太地區,預計到2020年北鬥服務將覆蓋全球。與其他衛星導航定位系統相比,北鬥系統最大的優點就是其具有短報文通信能力。只依靠北鬥導航定位和通信功能,便可實現"分鐘"級的定位信息傳輸,大大提高搜索、援救的效率。
"當前,北鬥在道路運輸領域和海上遇險搜救體系上的應用具有良好的示範應用效果。北鬥在國際民航領域的標準化工作是北鬥進入國際民航領域的門檻和基石,也是北鬥民航應用推廣的前提和保證。"楊洪海說。針對北鬥在國際民航標準化需求,國內已經組織和開展了ICAO標準框架相關的組織背景、工作流程、文件體系、工作方案以及相關參會提案、預案和標準草案的制定等研究工作。
按照"先通用、後運輸,先監視、後導航"的應用實施路徑,目前,西安直升機公司已經開展了基於北鬥的通用航空器監控管理系統的應用;北大荒通航公司也通過引進GPS、北鬥安全管理系統,對飛機做到實時對空全覆蓋監控,並在小鷹-500和運-5上加裝北鬥終端,已取得補充型號合格證(STC);中信海洋直升機公司在EC-225上安裝北鬥機載終端,實現地面有效監控,並已取得改裝設計批准書(MDA)。
"在航空器追蹤領域,以'北鬥'為代表的自主智慧財產權技術和標準既是機遇也是挑戰。隨著越來越多的人選擇飛機出行,越來越多的飛機飛向了更遠的目的地,我們期待以中國技術為代表的航空器追蹤技術走出世界,共同推動全球航空器追蹤事業的發展,為飛行安全保駕護航。"楊洪海對未來充滿了期待。