卫星通信让飞机永不失联

现有的手段，仍未普及

2014年3月8日，国际移动卫星公司的Inmarsat卫星曾接收到MH370航班发送的“常规自动信号”，即“握手”应答信号，在执飞MH370航班的波音777-200飞机通信系统不再接收或发送数据后它可以自动向卫星发送信号，这种声脉冲信号每小时发送一次，告诉卫星飞机“还在”，但遗憾的是不包含飞机具体位置信息。利用卫星对失事客机进行搜救的一种重要方式就是利用通信卫星接收飞机发射的飞行状态信息或遇险信号来快速找到出事地点。这种信号能表明飞机与卫星间的相对位置和距离，粗略判断飞机的大概方位，以及大致的运行轨迹。但用一颗卫星接收的信号是无法对飞机的地点进行准确定位的，只能以卫星为中心，机载油量所能飞行的距离为半径，以及飞机最后发射信号时与卫星的角度大致确定一段圆弧，极粗略地判断飞机所在方位。这就是马方称客机可能在哈萨克斯坦与土库曼斯坦到泰国的走廊地带，或印度到印度洋走廊地带的原因，也是这一年多来MH370的搜救范围划定的重要根据。如果另一颗地球同步轨道卫星同时接获信号，就可以推算出另一半径及其弧线;两段弧线交叉点即是客机发送信号时所处实际位置。

事实上，为了及时了解飞机的运行状况，通信卫星已能够提供无线信号采集、卫星搜寻服务。通过搭载对应的接收机，卫星可接收到飞机发出的信号，甚至进行紧急通信。随后，地面人员通过分析卫星传回的数据就能获得包括飞机发生状况时的位置、航向、速度等重要信息。但由于机载卫星通信终端与通信卫星的配套服务价格昂贵，所以目前还没有普及应用。执飞MH370的波音777-200型飞机虽然已装配了Inmarsat的通信终端，但由于马航并没有采购相关通信服务，卫星与飞机之间仅完成了“握手”信号的应答通信，但并没有建立通信联接。

ACARS空天地

互联仍不够

飞机通信寻址与报告系统是一种空-地或空-天-地数字通信系统，也是客机必须安装的。正常状态下，该系统每隔一定时间间隔将飞机航线、速度和位置等100多种参数发送给地面，而在飞机系统发生故障后，该系统会立即发送数据。在陆地空域飞行时，飞机通信寻址与报告系统数据通过甚高频通信频段从飞机发给地面。在荒芜地区或海域飞行时，若飞机通信寻址与报告系统选装了卫星通信装置，并开通了相关服务，如“国际移动卫星”的航空-H服务（Aero H，用于支持空中交通管理和航空公司运管），飞机通信寻址与报告系统报文数据就可通过卫星中继后发给地面，从而克服与地面直接通信的距离限制。

2009年6月法航447航班在与地面失去联系前，向地面发送了24组飞机通信寻址与报告系统报文数据。事故调查发现速度测量系统出现故障是导致客机坠毁的主要原因之一，而飞机通信寻址与报告系统数据是这一调查结论的主要根据之一。

这套卫星通信装置和相关服务的价格昂贵，例如，国际移动卫星公司的航空-H服务费8美元/分钟，一般发展中国家难以承受。因为贵，MH370放弃了这项服务，因而没有起到关键作用。但即使是定制了该项服务的法航也只能在一定程度上解决事故发生后，黑匣子难以搜寻造成事故原因无从查证的问题。在搜救关键时期内，及时快速地分析并正确解译大量报文数据的困难较大，并不能通过它来提供搜救信息，最及时地弥补事故损失。

这就再次证明了天基通信系统的优势。使用一套网管系统，通信是“单跳”完成，不需要接力;卫星在服务区内是无缝覆盖，不受地理限制;可同时解决前舱（驾驶舱）、后舱（客舱）的通信需求，满足航空安全运行管理和乘客上网需求：前舱通信为航空公司提供了一条商业和安全共用的实时安全通道;后舱通信使得个人的即时通信成为另类的“航空记录仪”。

卫星能为民航做什么

民航的前舱通信由于需要高度的完整性、清晰性和快速响应性，因此属于安全业务通信，是在制造完成时必须安装在飞机上的无线电设备。它用于空中交通管制、飞行情报与报警的安全相关通信等。又分为飞行驾驶员与空中交通管制员间的通信，以及驾驶员与航空公司飞行签派员间的通信两类。前者主要涉及空中交通管制、飞行情报、报警等安全方面内容，目的是“防相撞”。后者主要涉及影响空中运输安全、正常和效率方面内容，目的是“保证安全运行”。

目前，飞机前舱通信技术手段主要依赖于甚高频通信、高频通信和卫星通信。甚高频通信主要提供飞机与飞机、飞机与地面的视线距离通信，一般通信距离为160海里（约300千米），可支持语音和数据通信。一般飞机安装3套甚高频通信系统，其中2套用于语音通信，1套用于数据通信。由于甚高频通信只限视距范围内，所以不能满足航空运输远程通信的需要。高频通信主要通过电离层的反射提供远距离的通信，可支持远距离通信，但较易受天气影响，通话质量较差，一般飞机安装1套/2套高频通信系统。

卫星通信不受各种自然灾害的影响，可进行全天候、全天时通信，具有通信距离远、容量大、质量好、可靠性高和灵活机动等优点。所以从技术的角度来说，卫星通信是航空公司首选的运行控制通信手段，该技术具有满足目前及未来通信、导航和监视诸多需求的独特潜力。

机载卫星系统可为前舱提供语音和安全数据服务;数据链系统可通过卫星系统实时传输飞机故障及状态监控数据，用于健康管理;卫星通信系统可为外部通信系统提供手机、因特网接入等服务;随着带宽的发展，将来卫星通信系统还可实时传输黑匣子数据，为事故调查提供新的保障。

顺便说一句，目前在飞机失事掉到海里后找黑匣子很困难，有人提出是否能不用黑匣子，而用数据中继卫星实时把飞机上的数据传回地面。这确实是个办法，在美国曾经发射过的5架航天飞机中，除第1架“哥伦比亚”号装有黑匣子外，其余4架都没有装黑匣子，它们依靠数据中继卫星24小时实时传输数据。但这种方法目前不适合民航，还是由于成本的问题，而且不但资源贵还稀缺，因为数据中继卫星的容量有限。

飞机上看直播

除了用于飞机前舱外，机载卫星通信系统还可用于后舱。飞机后舱通信是指机上乘客通过卫星或地面基站方式接入互联网或与地面人员进行语音通信，为航空承运人的私人通信（航空行政通信）服务，以及公众通信（航空乘客通信）。这些通信不涉及航空飞行安全，因此被列为非安全业务通信范畴。

2015年3月10日，在国航CA1303航班上的电视节目空中直播是通过Ku波段卫星实现的，采用国内自主研发的“东方红”4平台卫星，以及自主可控的测控系统，可以提供地空20M的带宽。旅客在客舱内不仅可以通过座位上方的大屏幕观看中央电视台的实时电视直播，还可以通过WiFi像在地面时一样随意上网。其实，国航在去年就曾分别使用Inmarsat和ATG技术进行了两次地空通信的体验飞行，以测试机上WiFi运作的有效性。

去年7月，东航也获批使用“亚太”6卫星Ku波段传输的卫星高速宽带上网资格。据悉，目前国航已完成21架网络飞机的改装应用，每天有近80个航班可以提供机上网络的服务。未来2～3年，国航将逐步完成全机队500余架飞机的“上网工程”。网络飞机的改造需要进行飞机的安全确认、取证和航空测试，待民航局最终颁发适航认证才能投入运营。目前，国航网络飞机的取证工作已经覆盖包括波音波音737、777，空客A320、A330在内的所有机型。21架已经改造的飞机中大部分都执飞国内航线。

别人都在用ADS-B，

你知道吗？

目前，飞机前舱卫星通信使用占95%，客舱卫星通信应用占5%。国际民航前舱卫星通信大多使用卫星移动通信系统（L和S 波段）。后舱卫星通信多使用Ku和Ka波段卫星通信系统。从目前来看，天基广播式自动相关监视（ADS-B）中继系统是国际民航组织确定的未来主要监视技术，因为它可提供远海区域的飞机监视能力。

2009年法航空难后，国外便开始将目光放在ADS-B系统的天基应用上，以实现对地基监视雷达和地基ADS-B接收站无法覆盖地区的飞机进行监视，比如在海洋区域或极地飞行的飞机。ADS-B是一种基于GPS导航卫星和数据链通信的飞机运行监视技术，可以扩展至空地、空空、空天等多种传输链路。它能提供更加安全、高效的空中交通监视手段，有效提高管制员和飞行员的运行态势感知能力，扩大监视覆盖范围，提高空中交通安全水平、空域容量与运行效率。

它的工作流程是怎样的呢？机载设备收到GPS导航卫星信号后进行实时定位，然后把飞机位置、高度和速度等数据信息以1秒时间间隔向外广播。极大提高航空监视的连续性，以及事故发生后搜索与救援的效率。由于GPS定位精度比雷达高，因此可缩短飞机安全飞行时间间隔优化航线，提高运力，减少能源消耗和碳排放。1秒的间隔和优化的航路确实又安全又经济。

澳大利亚和美国部分地区已成功应用空地ADS-B系统。早在2003年9月，澳大利亚运输部表示，基于对其中西部地区飞行流量的预期和投资成本的核算，澳大利亚已放弃以航管雷达覆盖澳洲大陆的计划，并在中西部地区建设ADS-B监视系统，与航管雷达组成一个覆盖澳洲全境的空中交通服务监视系统。美国在阿拉斯加无雷达覆盖区应用ADS-B系统后，使飞行事故率降低了约80%。计划至2020年，所有在美国空域飞行的飞机都必须安装ADS-B系统。欧洲则计划自2015年起要求在欧洲空域飞行的飞机安装ADS-B系统。

别人家的机载卫星通讯

2013年5月7日，欧洲航天局（ESA）的“星上自主项目-植物”（Proba-V）卫星上天，该星携带了德国航天局研制的ADS-B接收机。尽管从飞机发射的ADS-B信号到达空间后已非常微弱，但试验证明，在不需要升级现有机载设备的条件下，“星上自主项目-植物”携带的试验性接收机仍然能够在2小时内接收到12 000个ADS-B数据。2013年10月，德国航天局与合作伙伴欧洲卫星公司公司和泰雷兹-阿莱尼亚德国公司签订长期合同，计划利用名为“氚核”的微卫星平台，对天基ADS-B接收系统进行进一步验证，以此推进天基ADS-B的业务化。

美国哈里斯公司与铱星公司合作，考虑在“下一代铱星”（Iridium NEXT）星座上安装ADS-B系统。“下一代铱星”星座包括66颗低轨通信卫星，将于今年开始发射，于2017年部署完毕。该星座将携带哈里斯公司研制的1090ES型ADS-B接收机，计划2018年开始监视全球民用客机。铱星公司认为该业务可以产生10亿～20亿美元的市场，用户不仅包括传统的空管、搜救等民用用户，还将包括军方。

2012年，美国ADS-B技术公司在阿拉斯加州的一座高度1 200多米的深山中利用两架飞机完成了其ADS-B链路增强系统（ALAS）试验。验证了天基ADS-B的可靠性。以该系统的性能计算，一颗低轨“全球星”卫星可以在1 600千米的覆盖半径内跟踪3 000架飞机。ADS-B技术公司原定在2014年中期研制出业务应用的ALAS系统，但目前还未见到全球星搭载ALAS系统的具体计划。

中国民用航空局已于2012年11月发布了《中国民用航空ADS-B实施规划》。中国民航ADS-B机载设备采用1090兆赫扩展电文（1090ES）数据链，遵循亚太区航行规划和实施小组（APANPIRG）要求的广播式自动相关地空监视（ADS-B OUT）机载设备的技术标准。其主要技术标准包括航空无线电委员会的RTCA DO-260B和中国民航发布的 AC-91-FS/AA-2010-14。

到2017年，我国将为全部飞机配备机载ADS-B地空监视系统。根据国际ADS-B技术应用趋势，ADS-B机载设备最终将逐步加装空空监视功能（ADS-B IN）。

预计到2020年，在民航飞机运行管理和监视方面，将完成从以地基为主到地基、天基结合的转变，荒芜地区和远海地区飞机的实时监视能力有望得以实现。

同时，机载航电系统也将有望获得改进。一方面，黑匣子将可以利用卫星通信链路，将关键的飞行记录数据实时或近实时的传给地面空管;另一方面，应答机、ADS-B设备、通信寻址与报告系统等关键的机载通信设备将实现高可靠的自动化控制，可以在紧急时刻自动报警，并无法人为关闭。

展望2020年以至更远的未来，若某航班在海域飞行时出现失联，通信卫星将能够通过ADS-B载荷及时获得失联时飞机的位置、高度、速度等关键信息，通过这些信息，可立即锁定出事区域。

责任编辑：武瑾媛