航空业总是朝着增加容量、提高效率以及改进安全性三个方面发展。在许多业内人士的眼中,多点定位能满足上述所有目标。
多点定位系统迅速的替代了二次监视雷达
空中交通流量不断增加,在这异常拥挤的空域安全飞行的压力增加了。雷达可以应对吗?大概不行,至少单靠雷达是不行的,有两种新的技术能加以配合——多点定位和ADS-B(广播式自动相关监视)。
在机场内,多点定位系统用于跟踪那些配备了异频雷达收发机的飞机和地面设备,其结果是根据信号到达网络中不同接收器的时间差而计算出来的。这项技术得到了EUROCONTROL(欧洲航行安全组织)的支持,它在欧洲许多繁忙的机场已经投入到场面活动的跟踪中。
在候机楼区域,多点定位系统已经被认为是二次监视雷达的代替品。事实上,这项技术已经大获成功,捷克、德国和奥地利等国将其应用扩展到了机场之外,投入到航路交通管制的范畴。捷克的案例显示这项技术何以迅速成长以支持广域多点定位(Wide Area Multilateration,以下简称WAM)。捷克也是第一个认证WAM技术的国家,“我们1998年开始在布拉格测试该系统,随后又在俄斯特拉发进行了评估。俄斯特拉发机场之前用于军事用途,虽然它并不是很繁忙,但该机场要处理许多的大型飞机。”捷克空中导航服务监视专家Ivan Uhlir介绍说。
他补充道:“2001年,我们确定了这套系统的性能标准,接下来又开展了两年的测试和认证工作。我们的民航当局以前从未见过这样的设备,没有谁知道如何对它进行认证,因此整个过程耗费了数年时间。”2004年,WAM系统的规格在布拉格起草,其中规定120海里距离由10个接收器组成,
替代SSR
捷克研发WAM系统让人们看到了这项技术与传统二次监视雷达(SSR)相比的多项优势。WAM系统的设备及安装都要比SSR系统便宜很多,而且运行成本也更低。多点定位系统只需要最少量的维护,维护部分主要是数据所用的传输线。由于不需要建筑或维护任何建筑物因此也没有环境成本。
事实上,整个WAM系统的更换也更为简单。这是因为WAM系统30%为硬件,70%为软件系统,这与SSR正好相反。正因如此,WAM系统出现机械故障的情况更小,使用起来更加经济。另外,一个SSR站重达4.8吨,需要电力为24千瓦,而WAM接收器只有500公斤重,最大使用电量为6千瓦。
Ivan Uhlir介绍说:“WAM使用电能更少,但能达到同样的效果。安装WAM系统还不要另外建设天线站,因为它可以使用现有设施,例如移动电话塔。它体积非常小,安装起来更简单、安全,使用起来也更可靠。SSR的复制非常昂贵。对多点定位系统来说,如果一个接收器坏了,它只会部分受影响。WAM具有更好的冗余性。”
而且,毫无疑问,WAM能增强安全性。它不仅提供了更大的覆盖面,而且比SSR更准确。 “接收器的布局是关键所在,而我们可以根据需要任意地部署接收器。多点定位系统非常的灵活,更改覆盖区域也很简单。”Uhlir说。WAM还可以“看见”地平线以外的飞机。而SSR则不同,它的无线电地平线是由周围环境所决定的。
空管对于任何技术性改变都是非常敏感的,因此在WAM部署初期人们还是会小心谨慎,管制员更是如此。“多点定位的确与SSR不同,但是许多差别都是微小的,因此它可以依照传统的SSR方式来使用,而且管制员浏览信息的方式也和以前是一样的。人们往往还会产生误解,觉得WAM也许不能胜任监视任务,因为它的安装和使用太简单了。”
“不过,一旦人们相信了WAM的监视能力,那么这份信任就会以指数级别提升。一开始,管制员希望显示屏上SSR和WAM能有不同的记号标示,不过他们随后发现这两种系统是相等的,因此无需差异标注。”
合并使用
在捷克,WAM很快就被接纳并投入使用,但是SSR仍旧存在。这两种系统是不一样的,因此他们的结合是就变得更强大。现在,捷克WAM建设的重点是将其扩展到其他国家,他们也正与波兰进行商讨,将多点定位延展至华沙,因此需要在波兰境内安装接收器。
显而易见,WAM经过上述扩展之后,其应用将会得到加强,且会逐渐取代SSR。“我认为10年之后的欧洲,ANS供应商使用的SSR及WAM数量会是一半的一半。到2020年,WAM将会占70%,到2040年就会只剩WAM系统了。”Uhlir预测说。
Ivan Uhlir同时认为另一项技术也将占据一席之地,即ADS-B系统。但他认为这项技术在未来将会遇到很多问题。ADS-B依靠的是全球卫星网络传回的信息,而且他得到了FAA(美国联邦航空局)的认可。
“今天,在我们升级后的系统中就包含了ADS-B,但是它不会是唯一的监视系统。它只是用做补充目的。并非所有的飞机都配备了ADS-B设备,而且其结果也并非准确,因为有些飞机并没有使用GPS。根据不同的飞机种类,你需要确保飞行高度计是否精准。”
“我们需要为导航服务的准确性负责,要为安全负责,而且飞机间的安全间隔需要我们来决定。如果一架飞机自行报告了自己的位置,而飞行员无法验证其准确性,那么你就得问问谁将为此负责。因此我们将会同时使用ADS-B及多点定位系统。”
Uhlir及其同僚认为,这即是未来的发展方向。“新系统变得更加精确,规格也更高。我认为多点定位是未来,而且未来100%的监视都可能由他负责。我们新的两个雷达系统将是我们最后购买的传统SSR系统设备了。”