【中國民航大學】公開課《民航概論》楊新湦 P6 - 6. 通信、導航與監視

好 我們現在開始講課 那麼在前面我們與大家已經講了 空中交通管理的整個發展的立場 同時我們談了空中交通服務的實施 又講了頂層的這種設計 談了空域的規劃 談了流量的管理 那麼今天我們與大家所講的第六個部分 通信導航和監視 這是實施上述策略的最強有力的保障 那麼圍繞這一部分內容 我們將從以下四個方面與大家去進行解釋 我們先看看通信 那麼通信能夠解決什麼樣的一個問題呢 不就是讓我們的空中的航空器 能夠叫到地面的管制單位 讓地面的管制單位能夠聯繫上空中的航空器 所以我們寫了一段話 通信的作用就是能夠起到叫得到 能夠聯繫得上 或者說能夠及時聯繫上 或者說能夠有效聯繫上 這是通信的作用 那麼第二個講了導航 所以導航我們想 就是要讓航空器走了正確的路 或者說讓我們的航空器不至於迷航 或者不至於偏航 我們寫了個詞 能夠找到自己正確的路 那麼第三個叫監視 所謂監視的意思是幹什麼的 讓我們地面的控制單位能夠知道 空中的某一架飛機在何處 它將去往到何處 我們將如何進行保障 這就是通信導航和監視的重要的作用 這三者當中缺一不可 比如說沒有通信 那麼你想我們叫不到航空器 就跟馬航的飛機一樣 那不都叫失聯了嗎 失聯了我們不就叫不到這個航空器了嗎 那麼這個地方講了導航 如果說我們有相應的一些導航的裝備 或者說一些新機的設備 我們就可以知道航空器去了哪裏 那麼到現在爲止 我們依然在講疑似飛行路線 是不是 我們在講疑似飛行路線 那麼這個地方講了監視 如果能夠對航空器監視 我們知道它去了哪裏 但是到目前來看來 我們沒有那麼多的證據表明 我們對着航空器進行了有效的監控 航空公司對自己的飛機沒有監控 空管單位 馬來西亞空管單位 什麼胡志明空管單位 以及馬來西亞的軍航管制部門 目前看來都沒有起到很好的監控 那麼正是因爲如此 所以這航空器現在是找不到 但是要實現我們的通中交通管理的目標 我們講的這三者是缺一不可 那麼下面我們就可以看看 空氣的目前和空氣的今後的 整個發展的這樣一個趨勢 那麼現在的空氣 我們所看到的 更多的就是屬於這種話音空氣 我們所使用的頻率有VHF和HF 所以VHF就是我們講的叫聲高頻 那麼聲高頻的傳說我們知道 在初高中物理裏面講過 它的傳說是不是叫視距模 是不是叫直線波 所以傳輸的距離比較短 所以這個地方講了有VHF的空氣 我們還可能會有HF的空氣 所以HF我們翻譯成叫高頻空氣 所以高頻的意思就是比較遠距的空氣 但是這些依然沒有跑掉我們講的 話音空氣的這樣一個範圍 那我接着就想問了 如果說是屬於話音空氣 我想問一下可能會有什麼樣的問題 如果說是靠話音空氣 大家覺得有什麼樣的一些問題 那就第三個同學 信號肯定會有干擾 就是空地聯繫不通暢 或者空空聯繫不通暢 好 明白了 那麼我想這樣去說一說 剛纔同學講了 飛機多了之後都要去和地面管制單位去聯繫 而我們的頻率資源是有限的 是不是會造成在有限的頻道上異常的擁擠 然後還有飛機那麼多的航空器和地面要進行溝通 會不會出現了我們講的誤聽誤解 聽錯了 是不是有 或者說了你說錯了 你還沒發現自己說錯了 或者對方說了個錯話你沒有監聽到 因爲播到資源十分有限 所以錯聽誤解播到的擁擠 以及信號的失真 或者說信號的衰竭 或者說信號的干擾 尤其是管制員的工作負荷極其大 我有一年在外地出差的時候 我問到過咱們的一個同學跟我講 在他的管制單位裏邊 幾乎就是戴上耳麥坐到那個位置上 連續值班兩個小時 幾乎就是滔滔不絕地不斷地進行 爲什麼 那麼多的飛機需要去管理 那麼你想不斷地要去說話 同時大腦要進行加工 這就是用今天的空氣所導致的一些問題 那人們就在去想 用這種方式既然有這麼多的問題 能不能想到新的辦法呢 我們在第一講裏邊給大家講了 新的技術出現了 那就是屬於衛星的技術 是不是 衛星的技術 那麼這個當中我們說使用到用哪些了 比如說這裏面所談到的AMSS 我們稱之爲叫航空移動電信服務 對吧 炮飛星 然後還有這個地方講了有數據鏈 這個地方有數據鏈 還有模式S的數據鏈 還有航空電信網ATM 航空電信網ATM 以及最近馬航飛機在出事之後 後來講了空地聯繫的那麼一些有效的方式 那麼這個地方給大家都列出來 比如說SSR模式 比如說VHF和HF的數據鏈 對吧 今後的 我講今後的話的趨勢 還有像阿卡斯 就是剛纔我們講的AMSS的具體的應用 就是阿卡斯 所以阿卡斯講的是航空器自動巡指報告系統 那麼所連續地源源不斷地傳遞下來 有關航空器飛行的一些數據 那麼還有一個管制員飛行員數據鏈 我們這個稱之爲叫做管制員飛行員數據鏈通信 數據鏈通信源源不斷的數據鏈的這種傳輸 那麼還有在應急情況下 我們可以打擊衛星變化 這是大家所介紹的通信的整個變化 那麼今天是話音 那麼今後將逐步向數據鏈方向去發展 那麼所出現的 昨天有ATN有數據鏈 還有AMSS以及這個地方所講的衛星變化 這是給大家所介紹的今後的通信這樣一個變化的趨勢 那麼接着我們再看看今後的導航又怎麼變 或者說現在的導航又有什麼樣的一些缺點 或者說目前的現狀就是這個 那麼我們在前面給大家都講過 今天的導航在許多情況下 飛機是沿着航路下方的導航設施 一個臺一個臺的順延導航臺的飛行 那麼導航的設備 我們可能有一些像VOR這樣的設備 也可能有一些無方向性的導航臺 NDD這樣的一些設備 那麼在今後我們就慢慢地就變成了基於衛星 那麼以往我們給大家也都講過 全球主要的一些衛星導航系統 大家都還記得沒有 還有印象嗎 那這邊第三位 你所知道的衛星導航系統都還有哪些 全球 美國的GPS 歐洲的伽利略 中國北島 俄羅斯的那個 好 走 那麼這個地方給大家所介紹的基於衛星 基於衛星 那麼基於衛星來實現的這種導航 那麼這裏面就引入了一個新的概念 叫做PBN PBN 那麼這個PBN如果用我們專業化翻譯出來 叫做基於性能的導航 如果再相加區域分解的話 有兩種導航規範 一種我們把它稱爲叫區域導航 另外一種稱這個叫RMP運行 所謂RMP的運行把它翻譯出來叫什麼呢 叫做要求的導航性能 如果說要問第二種和第一種的區別在哪裏 那麼上面就缺少了 第一個跟第二個區比的話 就缺少了一個基載監控及告警的系統 如果能夠實施RMP的話 它多了這麼一個基載的告警和監控的這個系統 可以實現更加精準的導航 那麼下面這兒我們有一些相應的一些概念 比如說我們談到PBN裏面的RMP的概念 它特指的是航行器在一個確定的航空公寓 或者區域裏面運行的時候 導航的進度性完好 精確性非常好 這個大家可能看到我們中國的北斗系統 說我們導航的進度已經達到了20米左右 大家可能看過類似的一些材料吧 有了 或者說講橫向的這個數字動性 講了信號有完好性 有連續性 有可用性 它們達到了這個之後 可以使得飛機在95%的飛行時間之內 總是在指定的航跡的保護區範圍之內 那麼這個地方談的是95%的包容度的問題 那麼通常我們表示出來叫RMP 那麼這個怎麼去理解呢 那麼下面這兒寫了一句話 就是能夠讓飛機在總飛行時間的 95%的情況下 能夠在RMP數字的兩倍距離範圍之內 那麼這是剛剛給大家所介紹的RNAV和RMP的運行 就缺在了哪裏 這個地方給大家所介紹的 有一個導航系統的一個監控和告警 RNAV沒有 RMP是有的 有了它就可以出現這種警告 出現這種監視 讓航運器總是在包容區範圍之內來運行 那麼我們國家到目前爲止 應該說70%以上的航空公司的航運器 具備RNAV這樣的一種能力 在具備了RNAV能力的這些航運器當中 相當多 上次算了一個數字 95%達到了RMP運行的這種能力 實際上就是我們的機載的裝備的水平 爲下一步 飛廣TDN的概念已經奠定了一個很好的基礎 那麼這次給大家所介紹的一個RMP導航的規範 那麼我們在其中就看一些內容 比如說我用RNAV-10 它意思是什麼呢 就在我們指定的這個航跡左右各 剛纔講了10 飛機要飛的話 總可以在95%時間之內 讓飛機在左右10海里範圍之內的這一個寬道里面去運行 我們稱之爲叫RNAV-10 那麼它的應用呢 更多是在洋區以及邊緣地區 在洋區和邊緣地區 我們叫RNAV-10 那麼照此類推向來 我們出現了RNAV-1 那麼這個1用在哪裏 用在了機場裏面的近近航端 其實近近航端 中間近近航端 附飛和離飛 那就說在終端區裏面的運行 所以終端區就是在機場範圍之內的運行 如果說再要去搶 就要供航空器起飛 或者航空器着陸的時候 本來區域就比較狹小 如果使用了RNAV-1這樣一個概念的話 側向的保護區的範圍會更小 側方的障礙物對它的約束將會更少 航空器可以推行這種直線 推行的軌跡可以更加平滑 更加平滑 這是RNAV-1 那麼像RNAV-10 剛纔講的是在洋區和邊緣地區 那麼RNAV-1就用在了機場的干涉終端區 而且如果使用RNAV-1 我們連雷達這個階段還是需要使用 那麼接着再看 如果說我使用了RMP 情況就又不一樣 爲什麼呢 因爲RMP剛纔講了有監控和告警的功能 對吧 監控和告警的功能 看一下RMP-4 也可以使用在洋區和邊緣地區 剛纔要左右隔時排列 是不是 那麼在這裏面只要左右隔多個多爾的排列 左右隔時排列了 RMP-4 那麼在洋區和邊緣地區連雷達都不需要 我就靠自身的能力就可以實施這種導航了 那接着我們再看看下面 比如說最基本的RMP-1 同樣用在了終端區 這個地方是不需要雷達 剛纔我們看到RNAV-1是不還需要雷達 這裏面是連雷達都不需要 對吧 那麼接着還出現一個RMP Approach 我們把它翻譯成叫RMP-GG 那麼這個地方所查的 保護區的範圍是0.3 什麼意思 讓飛機在95%的飛行時間之內 讓它可以在標稱航跡左右隔 它是0.3 那麼這個範圍是不是更小了 達味空域所設計出的航跡是不是可以更多了 是不是 這是RMP Approach 不需要雷達 那麼後面出現了一個RMP-AR Approach 這是特別准許的RMP-GG 這指的是特定機組 特定的飛機 在特定的機場裏面所實施的GG 那麼這個地方已經做到RMP-0.1 大家可以想象 那就是說在95%的時間之內 讓飛機總是在標稱航跡的左右各0.1 你想想情況是不是會更好 這是給大家談到的 RMP的這樣的一個概念 那麼下面圍繞我們剛剛所介紹的內容 有一些基本的解釋 由於時間關係 我就不一定給大家再去看 這是給大家所介紹的 導航這個地方所要發生的變化 那麼歸納過來 我們再去說 那麼現在的導航 我們更多靠的是陸基的設備 那麼陸基的設備的精確性是不是比較差 精度是不是比較差 那麼任何一個導航設備上空 是不是會有些盲區 對不對 然後講了這些地面導航設備的建立 正常的運行 是不是要大量的經費的投入 成本比較高 對不對 那麼第三個去講了 可能在一些洋區或者在沙漠地區 我們沒辦法去建立這樣的導航設備 對吧 所以使得它的應用的前景就比較灰暗 那麼最後一個去講了 就目前這樣一個體系 那麼這些設備不斷的要去被改造 依然還要注入資金 所以陸基設備我們發現有問題 那麼就要向星際方面去靠 那麼星際方面剛剛給大家已經介紹了 那麼多它的RNAV的一些問題 它的RMP的問題 也就是介紹了PBN的問題 也就是講了PBN的問題 歸納起來講 靠的是屬於衛星 那麼導航的精度會更好 側向的保護區的範圍會更小 單位空域所能設計出來的航跡會更多 飛機的運行軌跡將會更加直線 就不會是像過去一樣那麼多的曲線 好了 這是給大家說談的第二點 講導航了 那還有呢 我們不講了這三個當中缺一不可嗎 還有一個很重要的叫監視 那麼的監視 目前的監視 我們用的兩種所有的辦法 這屬於什麼呢 第一個叫飛行員的位置報告 飛行員報告我在哪裏 我在天津市上空 或者說我在天津的金塔的上空 我就看明顯地標 我肉眼去看 或者說我報告在哪個導航臺的上空 就進行位置報告 那麼還有一種就是靠雷達 這是目前我們對航空器監控的對策 那麼跟前面我們講過的一樣 我們可以藉助衛星的技術 我們引入了一個新的概念 那就是屬於自動相關監視 就是ADS-B的這樣一個概念 靠什麼了 也靠的是屬於衛星 那麼這裏面講了有基因SS 基因SS全球這樣的一個定位系統 還有這個地方講了航空移動的這樣一個服務系統 還有這個地方的一些數據鏈 還有這個地方的IS模式 最後實際上完成的就是這樣一個ADS-B 叫自動相關監視 靠數據源源不斷的來 你不斷的給我傳你的數據 傳你的位置 我根據你的位置 我不斷的去推測 你自己的這樣一個軌跡 這是今後的發展區 特別是在洋區 特別是在沙漠區 如果說要建我們講的地面雷達站的話 我的投入基本上就是我們算過一個數字 就是ADS-B地面臺站的十倍 如果說要建一套雷達系統 考慮它的維護的費用 一年當中算下來 基本上要五千萬的這樣一個費用 建起來 正常的維護 就這麼大的費用 而一個ADS-B有人提出來 只需要十分之一的這樣一個費用 而且用了ADS-B 它的數據的刷新率更高 提供出的位置更加精準 更加精準 那麼這說到了我們談到了監視 那麼可能有人就問 老師 那你講到了我們今天 講到了未來 那麼基載設備方面會有什麼樣一些變化呢 我想 回到這樣一個衛星時代 這個到了基載上面的設備 肯定有了相應的一些變化 比如說我們講了ADS-B 你講了ADS-B 那麼空中要源源不斷的數據要進行傳輸 要有相應的基載設備嘛 對不對 你通信不要靠數據鏈 你導航不要使用那樣一些規範 不也是如此嗎 那麼我想除此以外 可能我們有些同學 可能依然還記得前面我們講過 一些基載的設備 比如說 貫信導航系統 貫信基準系統 就是靠自身的設備 可以完成空中的這種導航 這也是今後的這樣一個發展的趨勢 好了 這是我們給大家所介紹的前面的內容 那麼下面就給大家所介紹的是ADS-B的這個技術 如果說大家還有興趣的話 大家回去了可以再去看看 那麼什麼是個ADS-B 那麼這個ADS-B 是綜合了什麼樣的一些技術 那麼在什麼地方的一個應用 或者說 它能夠傳輸什麼樣的一些信息 那麼這些請大家回去之後可以再去看 我要特別給大家去展現出來的是什麼呢 說ADS-B技術的應用 可以解決好多的問題 特別是這個地方講了 在雷達覆蓋的這個地區 以很小的付出 來提高了雷達系統的空域監控能力 你有雷達 我如果有ADS-B 我如果能夠實現雙重監控 這不更好嗎 對不對 或者說了 我如果使用ADS-B 我有空空協同的這種監控 我可以在沒有雷達的區域裏面 來實現對航母器的這種監控 是吧 可以保持航母器之間的飛行 最小距離的前提下 來避免航母器的飛行路線的衝突 甚至來發生一些災難性的一些事故 那麼在中端區裏面 如果使用ADS-B 在中端區 如果要使用ADS-B 在霧雷達的區域 在中低流量霧雷達區域來提供監控 裝不了雷達 或者說無法去裝雷達 我就用ADS-B吧 我不就可以覆蓋了嗎 我不可以掌握航母器的位置了嗎 如果用雷達 剛纔講了 我可以共同來進行監控 我們目前所研究的叫做雙融合技術 那麼在靠後面再去發展 雷達 慢慢地退出歷史的舞臺 將讓位於ADS-B 那麼作爲一種潛在的 替代的一種手段 還要去說 在機場監控這個領域裏面 機場監控領域 基於機場越來越複雜 跑道越來越多 我們在前面也跟大家講過 我們中國呢 像北京我們現在是隨三條跑道在運行 上海的浦東是三條跑道在運行 那麼還有一大批的機場在雙跑道運行 我們就去講雙跑道運行 圍繞雙跑道運行 那麼我們要修很多條聯絡道 很多條滑行道 道面的結構很複雜 比如說像北京 我們出現了雙塔的運行 有兩個塔臺 然後呢 我們還出現了什麼樣的一些情況呢 地面上縱橫交錯的地面的聯絡道 以及多個後期樓 如果說完全靠我們塔臺管制 用自己的肉眼去掃視 機場的每一個角落 已經無法實現了 那要靠什麼了 就要靠地面的監控性 如果你使用了ADS-D的技術 那麼這個地方 對地面活動的目標 我們可以進行監控 那麼這個地方又引出一個新的詞 叫ASMTCS 就是先進的地面活動器的監控管理系統 那麼還有一些小的一些機場裏面 可以來進行道面的監控 防止跑道的侵入 所以這樣去看 ADS-D非常好 那麼爲了未來的這個監控 提供重要的一個手段 尤其是在沒有雷達的區域 或者說在機場的活動區 或者說對機場裏面的地面交通的監控 起到非常重要的這樣一個作用 那麼如果說我們能夠實現 通信導航和監視方面的 這樣一些重大的變革 今後我們的天空將會呈現出來 這樣一個自由飛行的這樣一個局面 但是這個地方講的自由飛行 並不是說空中隨便飛 並不是這個意思 不僅是說我們中國人這樣去講 美國人也不是這樣去講 美國人所講的 在一些區裏面必須進行嚴格管理 在一些空域裏面就不用去管 就是我們在上上一節所講過的 比如說我們劃下了一些非管制性的空域 那你自己去飛唄 對吧 你事先給我報告一下 或者事先跟我說一聲 我進行監控就可以了 但是在一些區域需要嚴控 比如說美國在A類空域裏面講了 A類空域講了 只有一表飛行規則的航空機可以飛 不是飛行規則的航空機 不得在A類空域飛 而且說在A類空域裏面要飛的時候 必須接受他們的空中交通管制服務 對吧 這是A類空域 那麼同樣在A類空域裏面運行的時候 他也必須按照指定的航線去運行 並不是我們這個地方所講的自由飛行 我們想怎麼飛就怎麼飛 因爲我們航空機飛行的速度越來越快 我們所活動的這樣的一個範圍 將是更大的大尺度 我們講地面運行 是在一個平面運行 對航空機運行 我們是在三自由度 再加上這樣一個4D空間的運行 對吧 那麼如果說我們不按照一定的規則去運行 那麼空中的相撞交互發幣 對吧 美國人在1978年之後開始實施了放松管制 歐洲人在1985年之後提出了一個放松管制 後來美國人提出了一個next step 歐洲人提出了一個水上 那麼他們核心是幹什麼呢 要實現整個全美以及全歐洲的一體化的運行 那麼一體化的運行是屬於什麼 在一些區域要進行嚴格的管理 或者說對一些空域的飛行進行嚴格的管理 在一些空域裏邊的飛行的管理的層次就越來越低 甚至於他就不再去管了 更多的是提供了這種情報的服務 或者提供了這種諮詢的服務 或者說提供了這一種在應急情況下的一種告警服務 所以這個地方說他的自由飛行 絕不是我們所說的隨便飛 這是一個概念 那麼第二個異常就是自由飛行 並不是說我們所講的在點一點直接拉一條直線 不是這個概念 那麼我們可以想今後的理念是這個樣子 但是在今天特別是在我們中國目前難度還非常大 我們全國的航路直線係數現在只有1.09 全國航路的直線係數1.09 如果直線係數能達到1那不就更好了嗎 實際上我們還有很長的路需要去走 我們的航線需要履職 所以履職的意思不就走直線了嗎 這不這個地方講的自由飛行嗎 但是在中國目前的環境之下應該說還是比較困難 但是即便在博文 也沒完全做到他們講的真正異常的點一點直線飛行 這是我想給大家所說的第二點 第三圍繞自由飛行時代的這個到來 對空管加上醞釀講一次新的革命 大家去想 如果說我們今天的空管工作是屬於什麼了 我們就守住幾個交接點 守住幾個交通的這個衝突點 我們就盯着那麼樣幾個關鍵位置就可以了 那麼今後隨着這個時間的不斷的流逝 航空器可能就要飛行直線 飛行員就要不斷的去變化自己的飛行的路徑 那麼過去的這種手足帶兔式的這種管理方式 顯然就要被廢棄 我們管制員所面對的飛行衝突 將會出現在多個點多個區域 但是僅僅去靠人的大腦去加工 已經不足以去勝任這樣一個局面 靠什麼了 就要靠自動化 就要藉助於自動化 藉助於網絡的技術 藉助於我們所講的人工的或者說智能的決策系統 就要靠這種輔助的決策系統 幫助我們來完成這樣一個空中交通的這樣一個共享 這樣一個過程的管理 首先讓這個地方講的自由飛行 我要去談的第三個 不是我們講的隨便想怎麼飛就怎麼去飛 那麼最後要給大家說說自由飛行的意思是屬於什麼了 特別是像我們國家 我們對中低空空域管理改革的這樣一個政策的不斷的到位 就意味着我們大量的通用航空飛行的春天即將到 因爲在過去的這幾年裏面 我們已經在廣州這樣一個飛行管制區 已經在瀋陽飛行管制區進行了低空空域管理的改革 像前面所講過 我們對空域進行了分類 我們對記載設備提出了一些要求 或者對飛行員提出了一些不同的一些要求 那麼在這兩個大區試點的基礎之上 國家公關有提出 要在2020年要全面達到低空一千米以下的空域管理改革的開放 想必到那一天到來的時候 我們開行航空器 駕駛航空器就跟今天我們駕駛汽車一樣 將變得越來越容易 不可能像今天一樣 你買了個航空器 飛機可能放在庫裏面 或者說航空器可能放在了廠房裏面 你無法去飛行 如果那一天真到來的時候了 我們在座的各位同學 我們除了從事我們的空管工作以外 我們還可以駕駛起來航空器 更好去了解飛行 從飛行的角度去了解我們的空管 從空管的角度去了解飛行 然後才能提供更加有效的這樣一個服務 這是我去想的啊 我們今後的這個空管如果說去發展了 這個天空更加暢通了 自由飛行時代已經到來了 綜合交通運輸體系已經建起來了 天空更加通暢 航班的延誤越來越少了 我們的戰術控制越來越少了 那麼我們的飛行會更加暢通了 那麼那一天的到來 將是我們空管人無比自豪的那麼樣的一天 那麼圍繞這一部分內容呢 我們介紹了這個通信 導航和監視 談了他的重要性 談了他在支撐空中交通管理當中的重要性 談了談通信的今天 談了談通信的明天 講了我們導航的今天 講了導航的明天 講了監視的今天 同時暢想了監視的明天 以及未來可以預想到的 自由飛行時代的到來 這是我們與大家所介紹的這一部分內容 大家還有什麼問題嗎 沒有是吧 那我們這部分內容就到此爲止