Почему не все коммерческие самолеты передают данные GPS в режиме реального времени?

Большинство коммерческих самолетов дважды в секунду передают свое местоположение на основе GPS. Это часть их автоматического зависимого наблюдения — вещания (ADS-B) . Проблема с обеспечением охвата приемника по всему миру для этой системы заключается в том, что частота, которую она использует, проходит только через линию прямой видимости, поэтому она не уходит за горизонт.

Для обеспечения покрытия больших водоемов потребовалась бы сеть буев, что было бы довольно дорого.

Другая возможность - разместить приемники ADS-B на спутниках. Эта концепция была разработана компанией ( Aireon ) для группировки спутников Iridium Next. Система (66 спутников + 9 запасных) введена в эксплуатацию в 2019 году и обеспечивает глобальное покрытие.

Далее, в отношении самолетов, предположения. Тем не менее, я провел десятилетие, работая над упомянутыми в вопросе системами слежения на основе GPS, уделяя особое внимание удаленным операциям в сельской местности Австралии. Мы попробовали использовать Iridium, поэтому я тоже прокомментирую это.

Во-первых, такие системы не отчитываются в режиме реального времени, что является чепухой, распространяемой маркетроидами, которые даже не знают, что означает режим реального времени (я обнаружил это, пытаясь убедить их не размещать необоснованные заявления в рекламных материалах).

Системы позиционирования транспортных средств и телеметрии периодически сообщают об этом. Более сложные устройства сохраняют и пересылают данные, что означает, что они регистрируют положение через частые промежутки времени и загружают пакеты телеметрии по мере доступности сети. Те, что работают в режиме реального времени, используют телефонную сеть, в то время как другие загружаются, когда они проходят через путевые точки WIFI, обычно на складах и в пунктах выдачи. Существуют гибриды, периодически передающие разреженные данные через сеть и загружающие выборки с более высоким разрешением в путевых точках. У более сложных юнитов есть правила приоритета.

Наземные перевозки в Соединенных Штатах осуществляются по узким концентрированным коридорам (автомобильным и железным дорогам), которые хорошо обслуживаются телефонной сетью. Это также верно для фрахта на восточном побережье Австралии, но доступность уменьшается по мере того, как вы направляетесь на запад. В результате сеть доступна большую часть времени, поэтому устройства могут загружаться через равные промежутки времени, сохраняя иллюзию отслеживания в реальном времени. Некоторые системы также поддерживают ручной опрос устройства для получения более свежей информации о местоположении по запросу, но это работает только тогда, когда устройство находится в сети.

Когда мы попробовали это, у Iridium была удручающая пропускная способность при возмутительно высокой цене. В южном полушарии плотность спутников настолько мала, что вы можете ненадолго увидеть спутник каждые двадцать минут или около того. Время между принятием решения о том, что ситуация вышла из-под контроля, и падением самолета может легко привести к падению самолета до того, как будет доступна спутниковая связь, хотя я полагаю, что на большой высоте с гораздо более широкими горизонтами все может быть лучше. Системы Iridium, которые у меня были, были энергоемкими, но это не проблема для автомобильных систем.

Самолеты движутся слишком быстро для сети сотовой связи; к тому времени, когда они заканчивают переговоры с одной ячейкой, они заканчивают работу со следующей. Кроме того, их высота означает, что они получают одинаковую мощность сигнала от нескольких соседних ячеек, что заставляет их непредсказуемо переключаться между ячейками. Я был в частном самолете, в котором отказало радиооборудование, и пилоту пришлось чертовски долго поддерживать связь по мобильному телефону с вышкой из-за скорости и высоты. Коммерческие суда выше и быстрее, поэтому я сомневаюсь, что это вообще сработает.

В море нет ничего, кроме спутниковой связи. Над Атлантикой, я думаю, было бы неплохо, но есть много коммерческих маршрутов, которые проходят долгий путь посреди большого сырого нигде. Кроме того, есть много коммерческих рейсов, и они летают так быстро, что вам придется отчитываться каждую секунду, чтобы получить хоть какую-то точность позиционирования. Я не уверен, что гражданская спутниковая сеть справится. Я знаю, что они передают огромные объемы телевизионных данных, но (а) эта полоса пропускания выделена, и (б) это устойчивая к потерям потоковая передача. Это высокое отставание. Когда вы пытаетесь использовать их для поддержки сетевой болтовни без потерь, пропускная способность резко падает.

Я понятия не имею, почему черный ящик не выбрасывается до удара. Вы можете легко настроить систему, которая после активации будет катапультировать его, когда корабль упадет ниже определенной высоты. Если бы это был я, у меня был бы маленький парашют и самонадувающийся метеозонд, и самолет передавал бы информацию о местоположении катапультируемой системе, пока та не вышла из строя. Небольшое солнечное зарядное устройство может поддерживать транспондер в рабочем состоянии, а с воздушным шаром, удерживающим устройство над водой, его не должно быть трудно найти. У такой системы не было бы сетевых зависимостей, и хотя она могла бы далеко уйти, прежде чем была бы собрана, она бы знала, где она находилась в момент катапультирования и где именно находился самолет, когда он прекратил передачу.

Интересный вопрос из комментариев:

Возможно, самолет сможет поддерживать адаптивную сеть между ними во время полета? Это увеличило бы дальность действия. Полоса пропускания для достаточно периодических пакетов местоположения достаточно мала, чтобы один самолет мог легко пересылать пакеты от десятков других (и затем на базовые станции).

Это хорошая идея, но океаны огромны. Даже при сотнях полетов в воздухе одновременно, даже в воздушных коридорах над землей нахождение в зоне видимости - явление периодическое. Это может сработать только в переполненном воздушном пространстве вокруг коммерческого аэропорта, а когда вы находитесь так близко, у вас все равно есть связь. А жаль, потому что это креативно и технически интересно.

Основная проблема заключается в том, что довольно легко узнать, где находится устройство, но устройству гораздо сложнее сообщить кому-то другому, где оно находится. Спутники — действительно единственный вариант для такого рода вещей, и в любом случае многие полярные маршруты имеют довольно плохое спутниковое покрытие. Кроме того, спутниковая полоса пропускания довольно дорогая.

что-то подобное уже есть, первичный и вторичный радары позволяют получать данные о местоположении диспетчером, поэтому добавление этого является излишним с точки зрения FAA. Делать это добровольно дорого.

Чтобы развернуть передачу данных о местоположении GPS, вам нужно, чтобы кто-то их прослушивал. Автомобили используют существующую мобильную сеть. Самолеты, вероятно, будут использовать частоты транспондера.

Вам также необходимо обеспечить совместимость с существующими транспондерами, пока происходит глобальное развертывание.

Из документального фильма о крушении Air France в 2009 году: я помню, как авиационный эксперт отвечал на тот же вопрос. Он сказал, что это дорого (около 300 миллионов долларов в год для типичного национального перевозчика), и авиалайнеры не хотят брать на себя какие-либо дополнительные расходы, даже если такое мероприятие повысит безопасность (самолет Air France разбился из-за того, что замерзли трубки Пито, что привело к отключению самолета). Автопилот Авиакомпания знала, что трубки Пито необходимо заменить задолго до аварии, но ничего не сделала, потому что это было дорого).

На самом деле я не думаю, что это ужасно сложно реализовать технически. Конечно, привлечение регулирующих органов и авиакомпаний, а также решение вопросов безопасности и конфиденциальности — это совсем другие вопросы.

Как указывали другие, существуют существующие сети спутниковой передачи данных (например, Iridium и Inmarsat), которые можно использовать для передачи информации о местоположении «обратно на базу». Полевое оконечное оборудование для этих сетей также не отличается особой энергоемкостью.

На самом деле компания, с которой я немного поработал в прошлом (в другом проекте), прямо сейчас продает точно такую ​​же систему, которая предназначена для вертолетов и небольших самолетов. Это небольшая компания, поэтому я бы рискнул, что у них есть конкуренты и в этой области.

https://www.indigosat.com содержит подробную информацию об их конкретной системе.

Нет, это было бы бесполезно. И нет, реализовать это было бы чрезвычайно сложно, не говоря уже о том, что это было бы чрезвычайно дорого.
Легковые и грузовые автомобили редко находятся вне зоны действия вышек сотовой связи, которые они используют для передачи этих данных в штаб-квартиру своей компании. Имейте в виду, что это используется только для некоторых транспортных компаний и компаний такси, а также нескольких компаний по аренде и аренде автомобилей, но не в целом (хотя есть некоторые правительства, которые настаивают на этом, что имеет очень серьезные соображения конфиденциальности, поскольку, по сути, ваше местоположение будет известно правительство в пределах короткого радиуса в любое время, Большой Брат наблюдает за вами...).
Он используется в основном для целей управления автопарком, например, агентство по аренде может использовать его, чтобы точно определить, где вы находитесь, где был выписан талон за превышение скорости, чтобы они могли указать полиции, кому отправить штраф (и баллы в вашей лицензии).

Оборудование для легковых и грузовых автомобилей также небольшое, весит около фунта (включая монтажные кронштейны, кабели и т. д.) и потребляет мало энергии.
Для самолета он должен быть больше, поскольку вместо небольшого приемопередатчика мобильного телефона ему потребуется спутниковая радиосвязь и антенна. В результате он также будет потреблять гораздо больше энергии, что означает более высокий расход топлива помимо дополнительного использования топлива из-за большего веса самолета (без учета возможного дополнительного сопротивления антенны, что еще хуже).
И это не в реальном времени, очевидно, стоимость будет слишком высока. Большинство легковых и грузовых автомобилей отправляют обновление максимум раз в несколько минут (по выбору).

В самолетах уже есть что-то подобное, с системами, которые могут отправлять данные о местоположении и статусе в авиакомпанию. Но он запускается вручную, как правило, и не в универсальном использовании.

Такая система не имела бы практически никакого назначения и высокой стоимости ее эксплуатации. Вам понадобится не просто маленькая коробка в каждом самолете, вам понадобится сеть спутников связи, наземные станции по всему миру с круглосуточным персоналом и т. д. и т. д.
И я серьезно сомневаюсь, что вы захотите добавить несколько сотен долларов к цене каждого билета на тот случай, если ваш рейс потерпит крушение, и кто-нибудь найдет обломки самолета чуть раньше.

Я не читал все эти ответы, но большинство из них сосредоточено на поиске самолета, падающего посреди океана, а также на новом крупном оборудовании и передатчиках. Во-первых, местоположение не должно быть отдельным передатчиком GPS. Это должен быть только голос или текст, передающий данные о местоположении, которые уже есть у самолета. Какой бы ни была передача данных о местоположении, их не обязательно передавать в момент удара или повреждения. Очевидно, это было бы очень полезно, но в случае с MH370, особенно если бы он летел по прямой, 2 точки были бы полезны.

То есть, если бы самолет был обнаружен над Малайзией, то над Индийским океаном им бы путь и относительный район поиска исходя из топлива и т.д. Не идеально, а просто транспондер, который нельзя отключить, наверное имел бы было достаточно, чтобы обнаружить общую площадь самолета в первую неделю. Необходимо спутниковое слежение в режиме реального времени, но я думаю, что уже существует достаточно систем, которые сделали бы это намного проще.

В качестве примера и в ответ на предыдущую публикацию о системе стоимостью 300 миллионов долларов: если человек сядет в самолет и будет отправлять текстовые сообщения широта/долгота каждые 15 секунд, он найдет этот самолет намного быстрее, даже если он выйдет за рамки текстовых вышек. Я не предлагаю, чтобы это делал человек, но вы можете создать устройство, которое сделает это за относительно небольшую сумму в $ . Это не идеальная система, но это лучше, чем ничего.

Эта услуга уже доступна для самолетов GA в планах полетов по ПВП с использованием точечного маяка потребительского класса. ( Ссылка на пресс-релиз ) .

Поскольку Spot покрывает большую часть земли , я не понимаю, почему это не может быть универсальным решением.

Стоимость (на уровне GA) составляет около 100 долларов за устройство и около 100 долларов в год, так что вполне разумно.

Устройство не подпадает под действие TSO, поэтому оно не сертифицировано для коммерческого использования, и такая сертификация была бы дорогой и сложной. Тем не менее, я думаю, что технология готова и была продемонстрирована.

Около 400 самолетов уже делают это через систему AFIRS, которая использует для связи группировку спутников Iridium. Установка стоит около 100 тысяч долларов.

Обратите внимание, что Inmarsat предлагает бесплатное отслеживание, бесплатное, как и для клиентов, которые платят за услуги сторонних поставщиков. Не имеет полного охвата по всему миру.

Что касается того, почему это не было обязательно, я считаю, что это связано с необходимостью анализа затрат и выгод / векторов управления рисками до недавнего времени, которые не требовали этого. Учитывая, что затраты на поиск AF447 достигли 100 миллионов долларов, а на поиск MH370 было потрачено не менее 80 миллионов долларов, профиль риска теперь может дать некоторый импульс для установки такой технологии. Хотя бы для того, чтобы уменьшить подверженность затратам в случае убытка и получить преимущества, предоставляемые мониторингом бортовых систем в режиме реального времени.

Суть в том, что это не рассматривалось как необходимость, но это уже технологическая реальность, поскольку некоторые самолеты уже несут системы.

Как указывалось ранее, стоимость полосы пропускания и охват спутниковой связи через океан являются серьезной проблемой для чего-то, что напрямую не приносит авиакомпаниям прибыли (в отличие от полетных данных для PAX). Даже если вы делаете это слишком часто, вы можете достичь пределов реальной системы спутниковой связи.

Это хорошо изучено в отчете, сделанном после крушения AF447: http://www.bea.aero/en/enquetes/flight.af.447/triggered.transmission.of.flight.data.pdf

Чтобы снизить его стоимость, был задан вопрос: «Может ли самолет изменить свое положение при обнаружении необычной ситуации».

Учтите, что горизонт прямой видимости зависит от высоты и мощности передачи. Я не рассчитывал горизонт прямой видимости от 30 000 до 35 000 футов, но думаю, что он ошеломляет.

Радиолюбители круглосуточно слушают сигналы бедствия по всему миру. Сигнал бедствия, сопровождаемый GPS-координатами, немедленно привлек бы внимание любого, кто находится на этой частоте. Спутники радиолюбителей — еще один ресурс.