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全球航空业的安全与效率
2015/12/29 15:47:04    国际电联(ITU)
国际民航组织(ICAO)和国际电联均为联合国的专门机构。国际民航组织制定标准和建议措施(SARP),促进当前全球航空运输网络在世界各地平稳、高效、安全地运行。在任何时候,我们遍布世界的空中交通网搭载了约100万名乘客,每天管理的航班超过100?000架次。仅去年一年,航空业运输旅客约33亿人次,促进了各地的和平和经济繁荣。

各国已经认识到,未来国际民航的发展有利于建立和增进世界各国和人民之间的友谊和理解。《国际民用航空公约》的缔约国在一些原则和协商上达成了共识,从而促进国际民航业的安全有序发展,使国际航空运输服务在机会均等的基础上实现良性、经济的运行。

在国际电联世界无线电通信大会召开的背景下,国际民航组织需要传达整个国际民航业的协调立场,包括国家、航空公司、机场、空中导航服务提供商及其他利益攸关方。鉴于飞机安全和高效操作中涉及的关键功能广泛使用了无线电频谱,航空业自然对WRC-15的议程议题持有鲜明的观点。

我愿借此机会,在WRC-15召开前代表国际民航组织阐述对国际民航安全和效率具有重要影响的三项议题:全球航班追踪(GFT);无人驾驶飞机系统(UAS);非洲和印度洋区域的航空业使用甚小孔径终端(VSAT)的保护问题。


民航业全球航班追踪


数十年来,航空业能够不断提升既有的高效和安全水平,原因之一在于业界投入了大量人力物力从问题中汲取经验教训 — 甚至包括罕见的事件。尽管从事故数量来看,2014年是航空史上最为安全的年份之一,但2014年3月马来西亚航空370次航班失踪的悲剧凸显了全球空中导航系统的漏洞,急需修复。

为了解决以上漏洞,在国际民航组织和国际航空运输协会(IATA)的共同支持下,航空界开展了全球性的工作,制定并实施了全球航空遇险与安全系统(GADSS),覆盖了航班在各种情况下的所有阶段,包括遇险。

GADSS宗旨的基本要素是全球航班追踪(GFT),使飞机操作人和空中导航服务提供商能过获得飞机的全球实时位置信息。目前,国际民航组织正通过“基于性能”的方式为全球航班追踪(GFT)制定国际标准和建议措施(SARP)。该标准和建议措施规定了最低性能要求,但并未说明满足要求的具体技术系统和解决方案。部分候选技术已经能够满足新的要求,业界也在通过研发进一步提高这些技术追踪商业航班的能力。

其中一项研发基于现有的广播式自动相关监视(ADS-B)技术,即飞机在1090MHz频率上广播位置报告后,ADS-B大体上提供了航班追踪所需的全部信息。但是该技术存在重大的限制,飞机的广播只能被视线内的地面站接收,在最需要航班追踪的边远地区和公海上空无法使用。

为了消除这一限制,业界正在部署新的卫星群。新卫星能够捕捉极地、大洋及其他边远地区飞机的ADS-B报告,然后传输至地面航班追踪系统。这种方案的一个重要优势在于,可以发挥和补充现有飞机ADS-B的性能,无需对飞机进行改装。

尽管该系统已经表现出不俗的前景,但尚需解决一项监管障碍。虽然当前ADS-B传输使用现有ARNS指配,卫星接收ADS-B则需要地球对空间的航空移动卫星(路径)服务(AMS(R)S)指配,并与接收器的实际位置(卫星上)和接收目的(生命安全)相一致。但目前尚不存在该频率指配。

幸运的是,由于国际电联对MH370事件及时做出反映,并根据国际电联全权代表大会(PP-14)提出的远见卓识,因此目前正是引入必要频率指配的时机。全权代表大会通过了第185号决议,决定责成WRC-15在议程中将全球航班追踪作为紧急事务予以审议。

国际民航组织完全可以体会全权代表大会传达的迫切感,认为应当抓住此次良机在1090MHz上引入必要的地面到空间AMS(R)S指配。在现有航空安全不受影响的情况下,该频段应用于卫星接收根据国际既定标准操作的、现有飞机广播的ADS-B信号。

鉴于国际电联无线电通信部门(ITU-R)的研究进展,以及该频率指配带来的巨大效益,国际民航组织相信无线电监管部门将再次为全球民航国家和运营机构提供积极帮助,保持并提高它们保护旅客和机组成员生命的能力。


无人驾驶飞机系统


民航业不断引入无人驾驶飞机系统(UAS)的影响可以与1950年喷气式引擎对航空运输的影响相比较。UAS打破了支持现有全球航空系统的多个范例,为世界各地的居民和企业打开了全新的、令人激动的操作创新领域。UAS与航空系统的安全、高效融合无疑是一项挑战,不仅需要进行深刻的变革,还需要所有航空业利益攸关方的坚定合作。作为整个进程的一部分,国际民航组织将致力于制定广泛、安全、协调的国际UAS航空监管框架。

除航空监管方面的问题外,引入UAS还对现有无线电频率监管框架带来挑战。特别值得注意的是,超视距控制(BLOS)和非有效载荷通信(CNPC)所需的可用AMS(R)S指配很可能无法满足UAS的要求。

在特定条件下,在14/12GHz及30/20GHz上从事固定卫星服务(FSS)的现有卫星网络可用于UAS-CNPC。国际电联不认可FSS是安全服务,因此用于CNPC会引起潜在问题。

为解决这些问题,ITU-R当前的研究主要关注性能和兼容性。国际民航组织也确定了必须满足的7个条件,从而使FSS用于UAS。条件分为两类:三个条件属于国际电联《无线电规则》(RR)管辖范围,国际民航组织需要解决四个条件。国际电联管辖的条件主要关注无线电监管框架,使FSS频带上的UAS CNPC链路实现安全操作,从而获得国际认可,避免有害干扰。这三个条件如下:
1.如研究所示,技术和监管行动限于UAS使用卫星的情况,不设置威胁其他航空安全服务的前提条件。
2.在国际电联《无线电规则》中明确确定承载航空安全通信的所有频带。
3.相关频带的分配和使用需符合国际电联《无线电规则》第4.10款规定,该规定确认安全服务需要特殊措施避免有害干扰。

制定满足以上条件的、健全的无线电监管框架能够为UAS CNPC开发国际民航组织标准和建议措施,应对具体空域类型和频带的技术和操作要求。


航空业甚小孔径终端(VSAT)的保护


提供空中导航服务需要高度可用、可靠、完整的地面通信基础设施。由于难以满足地面基础设施的这些要求,非洲和印度洋地区普遍使用在3.4-4.2GHz范围内运行的甚小孔径终端(VSAT)。

目前,VSAT构成了遍布非洲大陆的主要基础设施网络。由于既能支持空中交通的不断增长,又能满足必要的安全参数,该频段在这一地区的可用性具有极为重要的意义。但是,由于WRC-07将3.4-3.6GHz频带用于部分国家(《无线电规则》第5.430A款)的移动服务(MS),机场附近部署移动服务系统对航空VSAT接收器造成了越来越多的干扰。今后为避免此类干扰,需要采取其他措施,进一步保护支持航空通信的FSS链路。第154号决议(WRC-12)已经认识到这一点,要求ITU–R:

“研究区域1部分国家的可行技术和监管措施,以支持当前和未来3400-4200MHz频带上用于卫星通信的FSS地球站,确保飞机安全运行,发布可靠的气象信息”。国际民航组织参与了ITU-R研究,支持CPM报告(第5/9.1.5/4节)修改第153号决议的示例,包括在《无线电规则》第5430A款引入该决议做参考。


展望未来


没有国际电联过去150年奠定的坚实基础,以及国际电联在当今全球性论坛中展现的远见卓识和前瞻性决策,就无法构建服务技术进步和文化及信息交流的21世纪数字通信环境。

空中运输服务是推动世界各国和地区社会经济发展的重要力量,为实现联合国可持续发展目标做出了突出贡献。在国际民航业发展史上,目前比以往更需要获得民航必需的频率指配,确保民航客机的安全和高效运行。

作者简介:
柳芳博士,国际民航组织(ICAO)秘书长。查询进一步信息,请访问官方网站https://itunews.itu.int/Zh/Note.aspx?Note=6247。
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