編者按：高效、集成的航空信息系統對提高航路、終端區、機場和航空公司的運行效率和效益，提高民航整體安全水平發揮著至關重要的作用。作為這一系統的重要組成部分，ADS-B、EFB和衛星通信技術能夠有效推動信息資源共享，使民航運行信息得以更有效、充分、靈活地使用和管理，并推動建立全新的一體化、互操作和無縫隙運行模式，為最終實現涵蓋整個民航體系的廣域信息管理（SWIM）奠定堅實的基礎。 
　　ADS-B不僅能解決空管監視的問題，還能帶來飛行運行和空管監視理念的變革，讓管制員和飛行員的“眼睛”更加明亮；機載EFB通過與飛機數據系統連接，可提供交互式電子檢查單、客艙視頻監視、自動相關監視等功能；利用銥星、海事衛星和地空移動寬帶通信技術，運行控制中心能夠對飛機飛行狀態進行實時監控，同時促進各種信息傳輸和信息共享。本版對上述技術的概念、作用、國內外使用情況和實施計劃等進行介紹，敬請關注。
　　ADS-B：讓“眼睛”更加明亮
　　《中國民航報》、中國民航網 通訊員張光明 報道：對于在空中飛行的民用航空器來說，傳統空管監視手段主要依賴一次監視雷達（PSR）或二次監視雷達（SSR）。由于歷史、地理和經濟發展的原因，目前在我國西部地區地面監視雷達布設嚴重不足，造成該地區民航空中交通管理相對困難、飛機飛行間隔大等。廣播式自動相關監視（ADS-B）基于衛星導航技術和數據鏈傳輸技術，與雷達監視相比較具有諸多典型優勢。它不僅能解決空管監視的問題，還能帶來飛行運行和空管監視理念的變革，讓管制員和飛行員的“眼睛”更加明亮。
　　ADS-B發展與應用
　　ADS-B是一種空中交通監視技術，利用空空、空地數據鏈，按照固定周期向空中或地面用戶廣播相關監視信息。監視信息可以來源于不同的機載數據源，如航空器識別碼、水平位置等。
　　ADS-B應用功能可以分為OUT和IN兩種。如果機載系統僅廣播信息，則稱為ADS-B（OUT）功能；如果機載系統既向外廣播，又接收周邊其他飛機的廣播信息，則稱為ADS-B（IN）功能。
　　從上世紀90年代開始，美國就著手研究ADS-B技術。由于美國阿拉斯加地區地理和天氣條件惡劣，地面監視雷達嚴重不足，但通用航空比較發達，因此美國聯邦航空局（FAA）為了改善該地區的空管服務，于2000年開始在阿拉斯加測試和驗證ADS-B的監視性能。2001年1月，FAA批準在西阿拉斯加無雷達覆蓋區為加裝ADS-B設備的飛機提供“類雷達”服務。截至2003年，阿拉斯加的飛行事故率降低了86%，死亡事故率降低了90%。
　　目前，美國和加拿大在部分區域、澳大利亞在高空空域已實施ADS-B監視運行。我國從2006年開始，中國民航飛行學院就引進ADS-B系統對全院所有訓練飛機實施ADS-B監視運行。此外，我國在個別航路和個別機場也實現了ADS-B監視下運行。
　　ADS-B系統組成
　　ADS-B系統功能模塊主要由三部分組成，包括機載設備、地面收發與處理應用設備、通信鏈路和傳輸網絡。
　　與ADS-B功能相關的機載設備，主要包括機載全球導航衛星系統（GNSS）接收機/多模式接收機（MMR）、數據鏈系統和IN功能所需的交通信息駕駛艙顯示（CDTI）等。
　　ADS-B（1090ES）地面設備，主要包括1090ES模式、UAT模式地面站和相關信息處理與應用設備。ADS-B地面站將收到的空中廣播信息處理后，將處理結果在管制員監控終端上顯示以便為監視和管制提供參考，也可以接入自動化空中交通管理系統供相關部門和人員參考使用，或者將收集到的廣域監視信息進行監視完好性和一致性校驗。
　　ADS-B地面站也可以向航空器發送信息，即空中交通情報服務廣播（TIS-B）和飛行信息服務廣播（FIS-B）。ADS-B地面站將收到的航空器位置信息發送給監視數據處理系統（SDPS），同時SDPS也接收雷達和其他監視設備的數據。SDPS將所有監視數據融合為統一的目標位置，并發送給TIS-B服務器。TIS-B服務器將信息集成和過濾后，生成空中交通監視全景信息，再通過ADS-B地面站發送給航空器，以便機組獲得周邊交通信息。FIS-B主要向航空器發送氣象和航行情報等信息，以便機組及時了解航路氣象和空域限制信息，為飛行安全提供保障。
　　ADS-B信息傳輸依靠無線和有線通信方式，OUT和IN功能都基于數據鏈通信技術�？盏�、空空數據鏈有三種：基于異頻收發的S模式SSR收發機的1090ES數據鏈、UAT模式數據鏈和模式4甚高頻數據鏈。
　　ADS-B運行優勢
　　ADS-B監視技術的核心是高精度衛星導航。ADS-B監視完全區別于一次監視雷達和二次監視雷達監視，是一種新型的、高精度的、高效的空中交通管理和監視手段，能有效提高管制員和飛行員的運行態勢感知能力，提高空域利用率，提高空中交通管制能力和服務質量。歸納起來，其優勢包括：
　　一是監視精度高，運行成本低。ADS-B水平位置監視信息來源于機載GNSS接收機。由于GNSS定位精度遠高于民航現有二次監視雷達監視精度，因此基于ADS-B的監視可以獲得航空器更精確的位置信息。同時，ADS-B的位置監視信息刷新率約為二次監視雷達的5倍，因此監視信息更準確及時。一部SSR的建設成本約100萬美元～400萬美元，并且建設和維護相對困難；而一套ADS-B地面站建設成本約10萬美元～40萬美元，并且建設和維護相對容易。
　　二是提高運行的安全性。ADS-B可以讓管制員和飛行機組共享空中交通態勢，有利于空中交通管理和飛行操控，能有效避免單方錯誤決策的發生。
　　三是提高管制效率和空域容量。在無雷達覆蓋區域，ADS-B可以提供“類雷達”監視服務，便于管制員“看見”飛機并提供空中交通管理服務。ADS-B監視可以提供雷達管制飛行間隔，大大縮小無雷達監視區域飛行間隔。在有雷達覆蓋區域，ADS-B可以為雷達覆蓋盲區提供監視服務，或作為雷達監視的備份。ADS-B還可以為機場地面滑行的航空器、機場場面運行的車輛提供監視服務。（作者單位：中國民航飛行學院）
　　EFB：駕駛艙信息管理的革命
　　《中國民航報》、中國民航網 通訊員涂衛軍 報道：隨著現代航空電子技術和通信技術的飛速發展，電子飛行包（EFB）系統通過硬件和軟件的集成，實現了飛機駕駛艙信息管理的重大革新，是繼PBN之后中國民航航行新技術應用推廣的又一片“熱土”。
　　EFB的分類
　　EFB是基于支持一定功能的軟硬件集成，用于駕駛艙或客艙的電子顯示系統。EFB的硬件按照便攜程度和使用階段可分為1、2、3級。
　　1級EFB系統結構簡單，無須安裝任何機載設備，僅使用筆記本電腦、平板電腦作為顯示終端，加裝相關的應用軟件即可供機組使用。它相當于飛行員飛行箱中的一個便攜式電子設備，飛行員可隨身攜帶。1級EFB不與機載系統進行任何方式的連接，不能與飛機系統進行數據交互。
　　2級EFB系統使用筆記本電腦、平板電腦或定制的電腦設備作為顯示終端，使用時需置于專用支架上。它能夠有限地從機載系統中獲得數據，但不能向機載系統發送數據。與1級EFB類似，2級EFB可以帶離飛機，同樣屬于一種便攜式電子設備。
　　3級EFB是機載設備的一部分，需要獲得航空器適航審定部門批準。它與飛機總線系統相連，可與機載電子系統如飛行管理系統和各類導航傳感器進行數據交互。3級EFB無法由機組人員帶離飛機。
　　EFB軟件則按照使用階段、計算方法和是否需要適航審定部門設計批準等要求分為A、B、C三類。
　　EFB的研發與應用
　　各大飛機制造商和航空設備制造商不斷推出具有不同新功能的、各種級別的產品。波音公司可以為其所有機型提供不同級別的EFB和與之相配的集成信息管理解決方案，各級別的EFB具有通用的應用程序和地面信息管理系統。機載3級EFB于2003年在荷蘭航空波音777飛機上首次投入使用，波音787飛機更是將EFB作為標配。
　　空客公司從1997年開始提供EFB系統，即無紙化駕駛艙（LPC），現在全球已有超過100家航空公司在使用LPC。空客公司在空客A380飛機上標配EFB系統OIS，不再提供紙質內容。2009年，空客公司基于空客A380上的OIS系統，發布了用于1級平臺的LPC-NG。此后，空客所有型號的飛機都可使用基于1級和2級平臺的LPC-NG，并具有與空客A380飛機3級平臺OIS以及未來空客A350通用的界面和工具。
　　EFB自上世紀90年代推出以來，在國際民航業界獲得了廣泛的認可。歷經多年發展，現已有多家航空公司在日常運行中使用EFB系統，如美國的大陸航空、西南航空，歐洲的德國漢莎航空、維珍航空，亞洲的新加坡航空、中國南方航空等。
　　從2009年以來，中國民航加快了EFB應用的步伐。目前，南航波音777F、空客A380等機型已完成了EFB補充審定，并已投入實際運行；中貨航波音777F機型EFB補充審定正在進行之中；國航、東航、深航、海航等多家航空公司均已啟動EFB應用準備工作。
　　EFB的作用
　　EFB最初作為一種替代紙質文檔的便攜式電子設備，主要應用于電子文檔、電子航圖的查閱和瀏覽，此后又增加了飛行日志簽署，飛行、配載和性能計算，電子文件夾等功能。
　　目前，新型的便攜式EFB通過自帶的設備可提供機場移動地圖顯示、合成視景系統。而機載EFB則通過與飛機數據系統連接，可提供交互式電子檢查單、客艙視頻監視、實時衛星氣象信息接收、自動相關監視（ADS-B）、駕駛艙交通信息顯示等功能。
　　此外，隨著地空無線寬帶技術的應用，EFB未來作為航空公司機載航空信息系統在線終端，將在航空器管理通信（AAC）、航空器運行通信（AOC）和旅客服務方面發揮越來越重要的作用。
　　實踐證明，EFB有助于飛行安全和運行效率的提升，突出表現在：
　　一是替代紙質文件，為航空公司節省大量紙質資料的管理、分發成本和運行成本，減少航空公司潛在的訓練成本，同時在信息管理上更加方便、高效和安全。
　　二是提高飛行安全指標。通過EFB強化飛行運行資料和信息保障，飛行機組可以實施準確、有效、快速而又全面的飛行信息管理。航空公司的數據表明，在駕駛艙里配備EFB后，飛行員能夠將平均事故間隔時間（MTBF）提高到約20000個小時，飛行安全指標得到顯著提高。
　　三是實現了實時性能計算，能夠在機組自我簽派、空中性能計算、應對起飛前性能調整和計算方面提供更為準確、優化的結果，提高運行效益。例如，對于波音777飛機在濕道面上起飛時可以增加多達9噸的業載。
　　此外，EFB在輔助機組決策、提升服務保障能力、強化運行控制等方面的作用日益明顯。
　　地空之間是如何銜接的？
　　——航空公司運行控制應用的通信技術簡介
　　《中國民航報》、中國民航網 記者陳嘉佳 報道：通信是人們日常生活中不可或缺的工具。對航空公司而言，飛機在空中飛行時，運行控制通信顯得尤為重要。最常用的運行控制通信包括:高頻、甚高頻和衛星等語音通信，而衛星通信對航空公司來說應當是最可靠、最有效的。
　　目前，可用于航空領域的通信技術有銥星、海事衛星和地空寬帶無線通信技術。
　　海事衛星
　　海事衛星起源于海上救援。隨著通信系統的完善與發展，它已經被廣泛應用到陸地和航空領域，成為集海上常規通信、陸地遇險、航空安全、特殊與戰備通信于一體的實用性高的通信科技。
　　在上世紀60年代末，國際海事組織（IMO）利用海事衛星為船舶提供可靠的海上遇險安全搜救與保障服務(即GMDSS)。1979年7月，成立了政府間經濟合作機構“國際海事衛星組織”，業務迅速擴展到全球，海事衛星成為能夠在海、陸、空三大領域提供全球、全時、全天候公眾通信和遇險安全的衛星通信。
　　如今的海事衛星功率大幅提高，并且采用了最新的頻率復用技術。單顆衛星信道總數可達630個，信道可按照實際需要實現在不同窄點波束下的動態調配。與其他衛星通信系統不同，在每個窄帶點波束下，海事衛星寬帶網絡根據業務申請不同等級的服務類型，可實現按需分配信道頻率、業務類型和通信帶寬，有效地保障了飛機上不同應用服務的通信需求。
　　海事衛星在航空領域的應用包括：飛機駕駛艙通信、運行控制通信、機務維修控制通信、客艙旅客應急救護通信、客艙旅客話音和數據通信服務等。隨著技術的不斷發展，海事衛星將在航空領域提供更為廣泛的服務。
　　銥星
　　銥星的每顆衛星只有670千克左右，功率為1200瓦，采取三軸穩定結構。每顆衛星的信道為3480個，服務壽命58年。銥星系統由79顆低軌道衛星組成（其中13顆為備份用星），66顆低軌衛星分布在6個極平面上，每個平面分別有一顆在軌備用星。備用星隨時待命，準備替換由于各種原因不能工作的衛星，保證每個平面至少有一顆衛星覆蓋地球。
　　銥星系統的通信傳播方式首先是空中星與星之間的傳播，之后是空地和陸地的傳播，所以不存在覆蓋盲區，且系統不依賴于任何其他的通信系統進行話音通信，而僅通過星星、星地間的信息傳輸實現端到端的話音通信，是目前唯一真正實現全球通信覆蓋的衛星通信系統。與靜止軌道衛星通信系統相比，銥星具有兩方面的優勢：軌道低，傳輸速度快，信息損耗小，通信質量高；不需要專門的地面接收站，每部衛星終端都可以與衛星連接。
　　銥星的接通率可達99%，它使用TDMA和FDMA編碼傳輸語音和數據，提供了最高的安全性和保密性。在緊急情況下，運行控制中心可通過通信鏈路打開駕駛艙語音系統，監控駕駛艙艙音。銥星提供的數據通信可以與機載電子飛行包相連，傳遞飛行所需的信息，還可以將飛機飛行品質數據實時下傳，供技術人員分析。
　　銥星低軌道、消耗低和快速通信等特點使其在硬件設備和使用費用等方面都低于其他衛星通信。目前全世界有大約49500架民用和通用飛機裝配并使用銥星設備，航空用戶達到10萬個。
　　地空寬帶無線通信
　　地空寬帶無線通信作為現代通信技術，是我國和歐美等國家近年來開展研究的航空地空通信技術。該技術將為航空運輸創造一個安全、高效的網絡運行環境，為乘客提供互聯網接入、IPTV（互聯網協議電視）等服務。
　　地空寬帶無線通信技術由地面基站、機載移動收發電臺和地面核心網絡組成，利用布設在沿飛行航線或指定空域的地面基站對空發射的無線電信號，形成地空通信鏈路，向空中的飛機提供高帶寬通信服務。近年來，美國和歐洲啟動了一些具有代表性的航空地空通信項目。
　　地空寬帶無線通信技術可以服務于航空運輸多種業務，支持超高速、超遠距離、超高帶寬的地空移動通信。同時，該技術具備高頻譜效率和抗干擾的特點，支持視距通信覆蓋和高速移動切換，能夠解決高速運動的飛機在地空通信中存在大時延和大多普勒頻移的問題。
　　地空寬帶無線通信技術可以構造天空一體化的實時通信網絡，還可以構建新型的“飛行安全物聯網”。它能實現運行控制中心對飛機飛行狀態的實時監控，駕駛艙、客艙和貨艙的實時視頻監控，運行控制中心簽派員與飛行員之間的實時雙向視頻語音通話，多媒體電子飛行包支持，航空器氣象資料下傳等。
　　隨著現代通信技術的發展與普及，我國也在積極研究自主衛星通信系統在航空領域的應用，未來這些衛星通信系統將能為我國和外國航空承運人及其旅客提供更為可靠和廣泛的通信服務。
　　鏈接
　　中國民航ADS-B實施計劃
　　中國民航堅持“統一規劃、分步實施”的宗旨，計劃在全民航推廣應用ADS-B（1090ES）。民航局已經制定了多部與ADS-B相關的政策法規，并且在我國西部地區開展了ADS-B（1090ES）驗證飛行和試運行工作。目前，民航局正在制定ADS-B總體規劃和實施方案，同時鼓勵科研院所和相關單位，積極開展基于GPS或其他衛星導航系統的ADS-B相關研究。
　　現代衛星語音通信系統的作用
　　利用現代衛星語音通信系統，航空公司運行控制中心可對飛機滑行、起飛、巡航、進近、著陸的全過程實施全程監控，有效管理飛行運行風險。飛行簽派員一邊監控飛行運行，一邊將影響飛行安全的所有信息和資料利用衛星通信方式傳遞給飛行機組。此外，衛星通信還可以為旅客提供語音和互聯網服務，使其在整個飛行過程中充分享受即時的語音、視頻和互聯網服務。