编者按：高效、集成的航空信息系统对提高航路、终端区、机场和航空公司的运行效率和效益，提高民航整体安全水平发挥着至关重要的作用。作为这一系统的重要组成部分，ADS-B、EFB和卫星通信技术能够有效推动信息资源共享，使民航运行信息得以更有效、充分、灵活地使用和管理，并推动建立全新的一体化、互操作和无缝隙运行模式，为最终实现涵盖整个民航体系的广域信息管理（SWIM）奠定坚实的基础。 
　　ADS-B不仅能解决空管监视的问题，还能带来飞行运行和空管监视理念的变革，让管制员和飞行员的“眼睛”更加明亮；机载EFB通过与飞机数据系统连接，可提供交互式电子检查单、客舱视频监视、自动相关监视等功能；利用铱星、海事卫星和地空移动宽带通信技术，运行控制中心能够对飞机飞行状态进行实时监控，同时促进各种信息传输和信息共享。本版对上述技术的概念、作用、国内外使用情况和实施计划等进行介绍，敬请关注。
　　ADS-B：让“眼睛”更加明亮
　　《中国民航报》、中国民航网 通讯员张光明 报道：对于在空中飞行的民用航空器来说，传统空管监视手段主要依赖一次监视雷达（PSR）或二次监视雷达（SSR）。由于历史、地理和经济发展的原因，目前在我国西部地区地面监视雷达布设严重不足，造成该地区民航空中交通管理相对困难、飞机飞行间隔大等。广播式自动相关监视（ADS-B）基于卫星导航技术和数据链传输技术，与雷达监视相比较具有诸多典型优势。它不仅能解决空管监视的问题，还能带来飞行运行和空管监视理念的变革，让管制员和飞行员的“眼睛”更加明亮。
　　ADS-B发展与应用
　　ADS-B是一种空中交通监视技术，利用空空、空地数据链，按照固定周期向空中或地面用户广播相关监视信息。监视信息可以来源于不同的机载数据源，如航空器识别码、水平位置等。
　　ADS-B应用功能可以分为OUT和IN两种。如果机载系统仅广播信息，则称为ADS-B（OUT）功能；如果机载系统既向外广播，又接收周边其他飞机的广播信息，则称为ADS-B（IN）功能。
　　从上世纪90年代开始，美国就着手研究ADS-B技术。由于美国阿拉斯加地区地理和天气条件恶劣，地面监视雷达严重不足，但通用航空比较发达，因此美国联邦航空局（FAA）为了改善该地区的空管服务，于2000年开始在阿拉斯加测试和验证ADS-B的监视性能。2001年1月，FAA批准在西阿拉斯加无雷达覆盖区为加装ADS-B设备的飞机提供“类雷达”服务。截至2003年，阿拉斯加的飞行事故率降低了86%，死亡事故率降低了90%。
　　目前，美国和加拿大在部分区域、澳大利亚在高空空域已实施ADS-B监视运行。我国从2006年开始，中国民航飞行学院就引进ADS-B系统对全院所有训练飞机实施ADS-B监视运行。此外，我国在个别航路和个别机场也实现了ADS-B监视下运行。
　　ADS-B系统组成
　　ADS-B系统功能模块主要由三部分组成，包括机载设备、地面收发与处理应用设备、通信链路和传输网络。
　　与ADS-B功能相关的机载设备，主要包括机载全球导航卫星系统（GNSS）接收机/多模式接收机（MMR）、数据链系统和IN功能所需的交通信息驾驶舱显示（CDTI）等。
　　ADS-B（1090ES）地面设备，主要包括1090ES模式、UAT模式地面站和相关信息处理与应用设备。ADS-B地面站将收到的空中广播信息处理后，将处理结果在管制员监控终端上显示以便为监视和管制提供参考，也可以接入自动化空中交通管理系统供相关部门和人员参考使用，或者将收集到的广域监视信息进行监视完好性和一致性校验。
　　ADS-B地面站也可以向航空器发送信息，即空中交通情报服务广播（TIS-B）和飞行信息服务广播（FIS-B）。ADS-B地面站将收到的航空器位置信息发送给监视数据处理系统（SDPS），同时SDPS也接收雷达和其他监视设备的数据。SDPS将所有监视数据融合为统一的目标位置，并发送给TIS-B服务器。TIS-B服务器将信息集成和过滤后，生成空中交通监视全景信息，再通过ADS-B地面站发送给航空器，以便机组获得周边交通信息。FIS-B主要向航空器发送气象和航行情报等信息，以便机组及时了解航路气象和空域限制信息，为飞行安全提供保障。
　　ADS-B信息传输依靠无线和有线通信方式，OUT和IN功能都基于数据链通信技术。空地、空空数据链有三种：基于异频收发的S模式SSR收发机的1090ES数据链、UAT模式数据链和模式4甚高频数据链。
　　ADS-B运行优势
　　ADS-B监视技术的核心是高精度卫星导航。ADS-B监视完全区别于一次监视雷达和二次监视雷达监视，是一种新型的、高精度的、高效的空中交通管理和监视手段，能有效提高管制员和飞行员的运行态势感知能力，提高空域利用率，提高空中交通管制能力和服务质量。归纳起来，其优势包括：
　　一是监视精度高，运行成本低。ADS-B水平位置监视信息来源于机载GNSS接收机。由于GNSS定位精度远高于民航现有二次监视雷达监视精度，因此基于ADS-B的监视可以获得航空器更精确的位置信息。同时，ADS-B的位置监视信息刷新率约为二次监视雷达的5倍，因此监视信息更准确及时。一部SSR的建设成本约100万美元～400万美元，并且建设和维护相对困难；而一套ADS-B地面站建设成本约10万美元～40万美元，并且建设和维护相对容易。
　　二是提高运行的安全性。ADS-B可以让管制员和飞行机组共享空中交通态势，有利于空中交通管理和飞行操控，能有效避免单方错误决策的发生。
　　三是提高管制效率和空域容量。在无雷达覆盖区域，ADS-B可以提供“类雷达”监视服务，便于管制员“看见”飞机并提供空中交通管理服务。ADS-B监视可以提供雷达管制飞行间隔，大大缩小无雷达监视区域飞行间隔。在有雷达覆盖区域，ADS-B可以为雷达覆盖盲区提供监视服务，或作为雷达监视的备份。ADS-B还可以为机场地面滑行的航空器、机场场面运行的车辆提供监视服务。（作者单位：中国民航飞行学院）
　　EFB：驾驶舱信息管理的革命
　　《中国民航报》、中国民航网 通讯员涂卫军 报道：随着现代航空电子技术和通信技术的飞速发展，电子飞行包（EFB）系统通过硬件和软件的集成，实现了飞机驾驶舱信息管理的重大革新，是继PBN之后中国民航航行新技术应用推广的又一片“热土”。
　　EFB的分类
　　EFB是基于支持一定功能的软硬件集成，用于驾驶舱或客舱的电子显示系统。EFB的硬件按照便携程度和使用阶段可分为1、2、3级。
　　1级EFB系统结构简单，无须安装任何机载设备，仅使用笔记本电脑、平板电脑作为显示终端，加装相关的应用软件即可供机组使用。它相当于飞行员飞行箱中的一个便携式电子设备，飞行员可随身携带。1级EFB不与机载系统进行任何方式的连接，不能与飞机系统进行数据交互。
　　2级EFB系统使用笔记本电脑、平板电脑或定制的电脑设备作为显示终端，使用时需置于专用支架上。它能够有限地从机载系统中获得数据，但不能向机载系统发送数据。与1级EFB类似，2级EFB可以带离飞机，同样属于一种便携式电子设备。
　　3级EFB是机载设备的一部分，需要获得航空器适航审定部门批准。它与飞机总线系统相连，可与机载电子系统如飞行管理系统和各类导航传感器进行数据交互。3级EFB无法由机组人员带离飞机。
　　EFB软件则按照使用阶段、计算方法和是否需要适航审定部门设计批准等要求分为A、B、C三类。
　　EFB的研发与应用
　　各大飞机制造商和航空设备制造商不断推出具有不同新功能的、各种级别的产品。波音公司可以为其所有机型提供不同级别的EFB和与之相配的集成信息管理解决方案，各级别的EFB具有通用的应用程序和地面信息管理系统。机载3级EFB于2003年在荷兰航空波音777飞机上首次投入使用，波音787飞机更是将EFB作为标配。
　　空客公司从1997年开始提供EFB系统，即无纸化驾驶舱（LPC），现在全球已有超过100家航空公司在使用LPC。空客公司在空客A380飞机上标配EFB系统OIS，不再提供纸质内容。2009年，空客公司基于空客A380上的OIS系统，发布了用于1级平台的LPC-NG。此后，空客所有型号的飞机都可使用基于1级和2级平台的LPC-NG，并具有与空客A380飞机3级平台OIS以及未来空客A350通用的界面和工具。
　　EFB自上世纪90年代推出以来，在国际民航业界获得了广泛的认可。历经多年发展，现已有多家航空公司在日常运行中使用EFB系统，如美国的大陆航空、西南航空，欧洲的德国汉莎航空、维珍航空，亚洲的新加坡航空、中国南方航空等。
　　从2009年以来，中国民航加快了EFB应用的步伐。目前，南航波音777F、空客A380等机型已完成了EFB补充审定，并已投入实际运行；中货航波音777F机型EFB补充审定正在进行之中；国航、东航、深航、海航等多家航空公司均已启动EFB应用准备工作。
　　EFB的作用
　　EFB最初作为一种替代纸质文档的便携式电子设备，主要应用于电子文档、电子航图的查阅和浏览，此后又增加了飞行日志签署，飞行、配载和性能计算，电子文件夹等功能。
　　目前，新型的便携式EFB通过自带的设备可提供机场移动地图显示、合成视景系统。而机载EFB则通过与飞机数据系统连接，可提供交互式电子检查单、客舱视频监视、实时卫星气象信息接收、自动相关监视（ADS-B）、驾驶舱交通信息显示等功能。
　　此外，随着地空无线宽带技术的应用，EFB未来作为航空公司机载航空信息系统在线终端，将在航空器管理通信（AAC）、航空器运行通信（AOC）和旅客服务方面发挥越来越重要的作用。
　　实践证明，EFB有助于飞行安全和运行效率的提升，突出表现在：
　　一是替代纸质文件，为航空公司节省大量纸质资料的管理、分发成本和运行成本，减少航空公司潜在的训练成本，同时在信息管理上更加方便、高效和安全。
　　二是提高飞行安全指标。通过EFB强化飞行运行资料和信息保障，飞行机组可以实施准确、有效、快速而又全面的飞行信息管理。航空公司的数据表明，在驾驶舱里配备EFB后，飞行员能够将平均事故间隔时间（MTBF）提高到约20000个小时，飞行安全指标得到显著提高。
　　三是实现了实时性能计算，能够在机组自我签派、空中性能计算、应对起飞前性能调整和计算方面提供更为准确、优化的结果，提高运行效益。例如，对于波音777飞机在湿道面上起飞时可以增加多达9吨的业载。
　　此外，EFB在辅助机组决策、提升服务保障能力、强化运行控制等方面的作用日益明显。
　　地空之间是如何衔接的？
　　——航空公司运行控制应用的通信技术简介
　　《中国民航报》、中国民航网 记者陈嘉佳 报道：通信是人们日常生活中不可或缺的工具。对航空公司而言，飞机在空中飞行时，运行控制通信显得尤为重要。最常用的运行控制通信包括:高频、甚高频和卫星等语音通信，而卫星通信对航空公司来说应当是最可靠、最有效的。
　　目前，可用于航空领域的通信技术有铱星、海事卫星和地空宽带无线通信技术。
　　海事卫星
　　海事卫星起源于海上救援。随着通信系统的完善与发展，它已经被广泛应用到陆地和航空领域，成为集海上常规通信、陆地遇险、航空安全、特殊与战备通信于一体的实用性高的通信科技。
　　在上世纪60年代末，国际海事组织（IMO）利用海事卫星为船舶提供可靠的海上遇险安全搜救与保障服务(即GMDSS)。1979年7月，成立了政府间经济合作机构“国际海事卫星组织”，业务迅速扩展到全球，海事卫星成为能够在海、陆、空三大领域提供全球、全时、全天候公众通信和遇险安全的卫星通信。
　　如今的海事卫星功率大幅提高，并且采用了最新的频率复用技术。单颗卫星信道总数可达630个，信道可按照实际需要实现在不同窄点波束下的动态调配。与其他卫星通信系统不同，在每个窄带点波束下，海事卫星宽带网络根据业务申请不同等级的服务类型，可实现按需分配信道频率、业务类型和通信带宽，有效地保障了飞机上不同应用服务的通信需求。
　　海事卫星在航空领域的应用包括：飞机驾驶舱通信、运行控制通信、机务维修控制通信、客舱旅客应急救护通信、客舱旅客话音和数据通信服务等。随着技术的不断发展，海事卫星将在航空领域提供更为广泛的服务。
　　铱星
　　铱星的每颗卫星只有670千克左右，功率为1200瓦，采取三轴稳定结构。每颗卫星的信道为3480个，服务寿命58年。铱星系统由79颗低轨道卫星组成（其中13颗为备份用星），66颗低轨卫星分布在6个极平面上，每个平面分别有一颗在轨备用星。备用星随时待命，准备替换由于各种原因不能工作的卫星，保证每个平面至少有一颗卫星覆盖地球。
　　铱星系统的通信传播方式首先是空中星与星之间的传播，之后是空地和陆地的传播，所以不存在覆盖盲区，且系统不依赖于任何其他的通信系统进行话音通信，而仅通过星星、星地间的信息传输实现端到端的话音通信，是目前唯一真正实现全球通信覆盖的卫星通信系统。与静止轨道卫星通信系统相比，铱星具有两方面的优势：轨道低，传输速度快，信息损耗小，通信质量高；不需要专门的地面接收站，每部卫星终端都可以与卫星连接。
　　铱星的接通率可达99%，它使用TDMA和FDMA编码传输语音和数据，提供了最高的安全性和保密性。在紧急情况下，运行控制中心可通过通信链路打开驾驶舱语音系统，监控驾驶舱舱音。铱星提供的数据通信可以与机载电子飞行包相连，传递飞行所需的信息，还可以将飞机飞行品质数据实时下传，供技术人员分析。
　　铱星低轨道、消耗低和快速通信等特点使其在硬件设备和使用费用等方面都低于其他卫星通信。目前全世界有大约49500架民用和通用飞机装配并使用铱星设备，航空用户达到10万个。
　　地空宽带无线通信
　　地空宽带无线通信作为现代通信技术，是我国和欧美等国家近年来开展研究的航空地空通信技术。该技术将为航空运输创造一个安全、高效的网络运行环境，为乘客提供互联网接入、IPTV（互联网协议电视）等服务。
　　地空宽带无线通信技术由地面基站、机载移动收发电台和地面核心网络组成，利用布设在沿飞行航线或指定空域的地面基站对空发射的无线电信号，形成地空通信链路，向空中的飞机提供高带宽通信服务。近年来，美国和欧洲启动了一些具有代表性的航空地空通信项目。
　　地空宽带无线通信技术可以服务于航空运输多种业务，支持超高速、超远距离、超高带宽的地空移动通信。同时，该技术具备高频谱效率和抗干扰的特点，支持视距通信覆盖和高速移动切换，能够解决高速运动的飞机在地空通信中存在大时延和大多普勒频移的问题。
　　地空宽带无线通信技术可以构造天空一体化的实时通信网络，还可以构建新型的“飞行安全物联网”。它能实现运行控制中心对飞机飞行状态的实时监控，驾驶舱、客舱和货舱的实时视频监控，运行控制中心签派员与飞行员之间的实时双向视频语音通话，多媒体电子飞行包支持，航空器气象资料下传等。
　　随着现代通信技术的发展与普及，我国也在积极研究自主卫星通信系统在航空领域的应用，未来这些卫星通信系统将能为我国和外国航空承运人及其旅客提供更为可靠和广泛的通信服务。
　　链接
　　中国民航ADS-B实施计划
　　中国民航坚持“统一规划、分步实施”的宗旨，计划在全民航推广应用ADS-B（1090ES）。民航局已经制定了多部与ADS-B相关的政策法规，并且在我国西部地区开展了ADS-B（1090ES）验证飞行和试运行工作。目前，民航局正在制定ADS-B总体规划和实施方案，同时鼓励科研院所和相关单位，积极开展基于GPS或其他卫星导航系统的ADS-B相关研究。
　　现代卫星语音通信系统的作用
　　利用现代卫星语音通信系统，航空公司运行控制中心可对飞机滑行、起飞、巡航、进近、着陆的全过程实施全程监控，有效管理飞行运行风险。飞行签派员一边监控飞行运行，一边将影响飞行安全的所有信息和资料利用卫星通信方式传递给飞行机组。此外，卫星通信还可以为旅客提供语音和互联网服务，使其在整个飞行过程中充分享受即时的语音、视频和互联网服务。