● 文|北京羽尋科技有限公司 藍(lán)天翼

讓飛機(jī)“永不失聯(lián)”
——衛(wèi)星在全球航空飛行跟蹤中的應(yīng)用

● 文|北京羽尋科技有限公司 藍(lán)天翼

一、引言

2014年3月8日，馬航370失聯(lián)，引發(fā)了全世界網(wǎng)民和航空愛好者的一番討論，為什么在科技如此發(fā)達(dá)的今天，馬航370會(huì)從“眼皮子”底下消失呢？“不是有遙感衛(wèi)星嗎？”、“不是有通信衛(wèi)星嗎？”、“不是有GPS嗎？”、“不是有雷達(dá)嗎？”

馬航370失聯(lián)后，網(wǎng)友貼出了FlightRadar24［1］網(wǎng)站發(fā)布的MH370最后位置的消息（如圖1），這引發(fā)了大家對FlightRadar24的興趣，人們不禁會(huì)問：“這樣一個(gè)航空發(fā)燒友創(chuàng)辦的網(wǎng)站為何能夠先于官方公布失聯(lián)客機(jī)位置？”、“他們是如何做到的？”

圖1 FlightRadar24網(wǎng)站上MH370的軌跡圖

大連港口局部高分二號(hào)衛(wèi)星影像

該圖（成像時(shí)間2015年1月27日） 為大連港口局部高分二號(hào)衛(wèi)星真彩色影像（0.8m分辨率）。大連位于遼東半島南端，其大連灣內(nèi)的港口港闊水深，冬季不凍，萬噸貨輪暢通無阻。圖像左側(cè)可以看到廠房屋頂?shù)摹按蟠瘓F(tuán)”大字，右側(cè)有在海中和船塢的萬噸貨輪。

中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心 供圖

2014年12月20日，百度發(fā)布了一款基于大數(shù)據(jù)的APP“百度天眼”，并率先上線蘋果APP Store，在該應(yīng)用中，只要輸入國內(nèi)在途航班的航班號(hào)，即可顯示出該飛機(jī)的各項(xiàng)狀態(tài)指標(biāo)（如圖 2），盡管該應(yīng)用在2015年10月已經(jīng)無法查詢到任何實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，但網(wǎng)友們依然在網(wǎng)上提出了各種關(guān)于“百度天眼”的問題：“百度是如何獲取這些數(shù)據(jù)的？”、“這些數(shù)據(jù)準(zhǔn)確嗎？”、“百度開發(fā)這樣一款應(yīng)用的目的只是為大眾查詢航班信息嗎”？“這與‘飛常準(zhǔn)’、‘航旅縱橫’等網(wǎng)站有什么區(qū)別？”

圖2 百度天眼ZH9675航班的實(shí)時(shí)航跡圖

諸多問題的答案，全部指向一個(gè)焦點(diǎn)：全球航班跟蹤系統(tǒng)（Global Flight Tracking System），即在全球范圍內(nèi)實(shí)時(shí)獲取所有航班即時(shí)位置等飛行信息的系統(tǒng)。以下三個(gè)關(guān)鍵詞可以完美闡述這一系統(tǒng)的獨(dú)特價(jià)值：

·全球范圍

·實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

·所有航班

現(xiàn)有的技術(shù)手段，包括前面提到的通信衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星、雷達(dá)、GPS，都不能同時(shí)滿足以上三個(gè)條件，時(shí)至今日，這種應(yīng)用仍舊是一種尚未實(shí)現(xiàn)的設(shè)想；幸運(yùn)的是，在產(chǎn)業(yè)界，全球航班跟蹤系統(tǒng)的概念已不新鮮，早在2013年國際上就已開始研究；馬航370失聯(lián)事件則成為全球范圍內(nèi)推動(dòng)其發(fā)展的關(guān)鍵里程碑；此后，從系統(tǒng)規(guī)劃、國際規(guī)則、頻率資源、產(chǎn)品研制與實(shí)驗(yàn)等各個(gè)方面迅速推進(jìn)，衛(wèi)星更是在其中扮演了不可或缺的角色。

本文基于近幾年來對全球航空飛行跟蹤系統(tǒng)的研究，特別是衛(wèi)星在其中的地位和作用，探討這項(xiàng)聽起來似乎不可能的應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，并進(jìn)一步對其中一些問題帶來的思考進(jìn)行討論。

二、發(fā)展全球航空飛行跟蹤系統(tǒng)的意義

航空，特別是民航業(yè)務(wù)，盡管始終占據(jù)著最安全的運(yùn)輸工具的第一位，但由于民航的國際影響力和災(zāi)難發(fā)生的生還率較低，無論何時(shí)何地出現(xiàn)空難后的社會(huì)輿論總是大于任何一種運(yùn)輸工具出現(xiàn)災(zāi)難后的情形。馬航370客機(jī)失聯(lián)后的兩周內(nèi)，幾乎世界所有媒體都對該事件進(jìn)行了持續(xù)報(bào)道，一旦出現(xiàn)疑似客機(jī)動(dòng)向的新聞，都能立刻被推上頭條。

讓飛機(jī)“永不失聯(lián)”，是乘客的需要，是航空公司的需要，是政府管理的需要，是在全球范圍內(nèi)的普遍需要，是真正的“剛需”。因此，對飛機(jī)安全的需要，決定了全球航空飛行跟蹤系統(tǒng)最重要的意義，世界上所有運(yùn)營、使用航空系統(tǒng)的國家或機(jī)構(gòu)，都無法拒絕建立全球航空飛行跟蹤系統(tǒng)的倡議，國際電聯(lián)2015年世界無線電通信大會(huì)為此臨時(shí)設(shè)置議題［2］并迅速獲得通過也說明了這一點(diǎn)。

另一方面，通過近幾年來對于全球航空飛行跟蹤系統(tǒng)的跟蹤研究，筆者也發(fā)現(xiàn)，在“安全”這一基礎(chǔ)功能背后，更加豐富的數(shù)據(jù)應(yīng)用場景被開發(fā)，許多大數(shù)據(jù)公司對全球航空飛行數(shù)據(jù)的需求日益迫切，特別是基于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層面的業(yè)務(wù)模式，已引起歐美等國的高度關(guān)注，使全球航空飛行跟蹤系統(tǒng)展現(xiàn)出特有的、頗具潛力的商業(yè)價(jià)值。

三、全球航空飛行跟蹤需求

如前所述，全球航空飛行跟蹤系統(tǒng)需要滿足以下功能：

（1）跟蹤內(nèi)容

·位置跟蹤。這也是需要進(jìn)行航空飛行跟蹤最基本的跟蹤內(nèi)容。

·狀態(tài)跟蹤。這是在位置跟蹤基礎(chǔ)上更豐富的跟蹤內(nèi)容，與位置不同，飛行狀態(tài)是判斷飛行中故障、操作等的重要依據(jù)。

（2）跟蹤要求

·連續(xù)性。航空飛行跟蹤具有一定的特殊性，以目前最長的跨洋航班為例，其總時(shí)間長度也不會(huì)超過15個(gè)小時(shí)，因此小時(shí)級(jí)，甚至更高頻度的跟蹤是有必要的，目前ICAO規(guī)定的航班飛行跟蹤頻度約在15分鐘左右，針對特定需求也已經(jīng)有公司給出了分鐘級(jí)，甚至秒級(jí)的跟蹤方案。

·全球性。要求被跟蹤的航空器具有一定的全球普適的特征，也就意味著航空器上應(yīng)有標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、強(qiáng)制安裝的位置，狀態(tài)傳感器以及在海洋和陸地都提供跟蹤的手段。

綜合以上需求不難發(fā)現(xiàn)，常用的諸如遙感、雷達(dá)等方法僅能夠解決全球航空飛行跟蹤的一部分要求。例如遙感衛(wèi)星可通過光學(xué)或微波探測器獲取一些參數(shù)，其位置信息并不精確，又如雷達(dá)盡管能夠提供位置信息，但在狀態(tài)信息上無法提供更多參考。通信被認(rèn)為是解決全球飛行跟蹤最好的手段，而對于全球性的要求，特別是海洋上空的航班顯然無法通過部署在航線附近的陸基通信設(shè)備來解決?；诖耍ㄟ^衛(wèi)星為全球航空飛行跟蹤系統(tǒng)提供通信支持，是該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的的唯一方法，這在全球范圍內(nèi)已成為普遍共識(shí)。

四、全球飛行跟蹤系統(tǒng)發(fā)展

衛(wèi)星通信被認(rèn)為是在全球航空飛行跟蹤中切實(shí)可行的唯一方法，而傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信技術(shù)主要包括高軌和低軌移動(dòng)通信兩種方式。以Inmarsat為代表的高軌通信衛(wèi)星服務(wù)和以Iridium為代表的低軌通信衛(wèi)星服務(wù)目前確實(shí)被許多航空公司選為進(jìn)行全球航空飛行跟蹤的手段，但目前仍存在各公司標(biāo)準(zhǔn)并不一致，數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，各地航班數(shù)據(jù)不共享，非全球航空公司皆有的局面。

自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（ADS）系統(tǒng)的出現(xiàn)，似乎提供了一種解決上述問題的可行性。

ADS系統(tǒng)是一項(xiàng)隨著民航對于飛行跟蹤和飛行狀態(tài)監(jiān)視而產(chǎn)生的新體制，其發(fā)展過程中出現(xiàn)了兩種不同的體制，ADS-B與ADS-C。

兩者有相似的地方，也有一定的區(qū)別。相似之處在于其都包含了自動(dòng)、相關(guān)和監(jiān)視的特點(diǎn)，即飛機(jī)系統(tǒng)根據(jù)自身的傳感器，自動(dòng)將用于監(jiān)視的信息發(fā)送出去；區(qū)別在于“-B”是Broadcast，即不論對方是否接收都會(huì)自動(dòng)廣播，而“-C”是Contract，需要接收方給予確認(rèn)或“握手”后才能繼續(xù)通信。

1.當(dāng)前飛行跟蹤系統(tǒng)使用的ADS-B技術(shù)

ADS-B技術(shù)原本是一項(xiàng)用于地面的技術(shù)，目前ADS-B包括三種數(shù)據(jù)鏈技術(shù)，分別是S模式超長電文（1090ES）、通用訪問收發(fā)機(jī)（UAT）和模式4甚高頻數(shù)據(jù)鏈（VDL-4）。由于ADS-B中“-B”的特性，意味著只要任意用戶具有與發(fā)射體制相同的接收機(jī)，就能夠在鏈路條件允許的情況下，接收到飛機(jī)發(fā)射的ADS-B報(bào)文。

ADS-B的報(bào)文包括如下內(nèi)容：

a）飛機(jī)標(biāo)識(shí)，飛機(jī)地址包括航班號(hào)、ICAO的24bit全球唯一的地址編碼；b）位置（經(jīng)度/緯度）；c）位置完好性/位置精度；d）氣壓高度和幾何高度；e）垂直升降率（垂直/爬升速率）；f）航跡角與地速；g）緊急情況指示（選擇緊急代碼時(shí)）；h）特殊位置識(shí)別（SPI）。

其中的位置信息，是通過飛機(jī)的GNSS接收機(jī)獲取的飛機(jī)實(shí)時(shí)高精度位置信息，這意味著其位置精度與GNSS系統(tǒng)的位置精度是一致的。把該位置與之前所述地面雷達(dá)獲取位置的精度信息進(jìn)行一個(gè)比較（見圖3、圖4）。

圖3 ADS-B與雷達(dá)軌跡圖對比

圖4 被測物與基站（雷達(dá)）距離與被測物位置精度關(guān)系圖［3］

如圖3、圖4所示，ADS-B與雷達(dá)比較的兩大優(yōu)勢：一是雷達(dá)反饋是每12秒一次，飛機(jī)位置是不連續(xù)的，而ADS-B是每秒一次，相對雷達(dá)來說位置信息連續(xù)性更好；二是雷達(dá)的精度與ADS-B相比較低，這是由于雷達(dá)測量原理本身決定的，其精度是與被測物體到雷達(dá)的距離成反比的，因此當(dāng)飛機(jī)與雷達(dá)距離達(dá)到100NM后，雷達(dá)的精度僅能達(dá)到500m，而ADS-B由于廣播的是GNSS接收機(jī)解算出的精確位置，其與基站的距離跟精度完全無關(guān)。

如果沒有FlightRadar24和“百度天眼”，不會(huì)有這么多的人關(guān)注到ADS-B這項(xiàng)只在航空領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)。FlightRadar24和“百度天眼”恰好就是利用了ADS-B的特性，進(jìn)行了ADS-B信號(hào)的接收。

但是，在海洋等許多特殊地區(qū)，是無法在航線附近安裝接收設(shè)施的，ADS-B面臨的最突出問題就是無法實(shí)現(xiàn)全球監(jiān)視，這也正是馬航370失聯(lián)后無法獲知其精確位置的原因之一（見圖5）。

圖5 地基ADS-B系統(tǒng)覆蓋區(qū)域的局限性［4］

2.衛(wèi)星在ADS-C中的應(yīng)用

根據(jù)ADS-C的服務(wù)提供方Inmarsat的官方報(bào)告來看，大多數(shù)寬體客機(jī)或跨洋航班的班機(jī)上都安裝了ADS-C裝置。ADS-C有兩種主要報(bào)告形式，一是常規(guī)位置報(bào)告，這是一種周期性的報(bào)告，每隔一定時(shí)間長度ADS-C裝置會(huì)自動(dòng)發(fā)射給Inmarsat接收；另一種是自動(dòng)觸發(fā)的偏差報(bào)告，這是遇到特定事件后的突發(fā)報(bào)告，該報(bào)告不僅能夠?qū)⑵钚畔l(fā)送出去，還能夠更改常規(guī)位置周期報(bào)告的周期。在2014年之前，常規(guī)周期性位置報(bào)告的周期在30-40分鐘的間隔，2014年后改到了15分鐘以內(nèi)的間隔，隨著跟蹤系統(tǒng)需求的不斷提升，未來有可能ICAO還會(huì)將間隔進(jìn)一步降低到5-10分鐘。［5］

馬航370沒有ADS-C嗎？

回顧該事件與ADS-C相關(guān)的細(xì)節(jié)，首先赤道附近的區(qū)域毫無疑問是Inmarsat的覆蓋區(qū)，目前只要不是±75°以上的高緯度區(qū)域，Inmarsat衛(wèi)星是能夠完全覆蓋的；再看馬航370的機(jī)型，是Boeing 777，該機(jī)型是寬體客機(jī)，從事的是跨洋航班，為符合ICAO的標(biāo)準(zhǔn)，一定是有ADS-C裝置的；最后看Inmarsat在最終的飛機(jī)搜救中“立功”的表現(xiàn)，Inmarsat聲稱收到了兩次馬航370“Ping”信號(hào)，根據(jù)兩次“Ping”信號(hào)的多普勒信息，其確定了兩條馬航370的可能軌跡，最終引導(dǎo)著原先在越南海域搜救的各國隊(duì)伍走向了印度洋。

從整個(gè)的過程來看，確實(shí)沒有任何關(guān)于ADS-C中周期性位置報(bào)告被接收的信息，如果從“Ping”信號(hào)這樣的“信息”中，Inmarsat都能夠分析出一定的軌跡信息，那么如果有了準(zhǔn)確的位置信息，搜救難度應(yīng)會(huì)大大降低才對。那這又是怎么回事呢？說好的位置信息去哪了？

2014年5月12日，就在馬航370失聯(lián)兩個(gè)月后，Inmarsat官網(wǎng)公布了一則新聞《Inmarsat將提供免費(fèi)全球航班跟蹤服務(wù)》；同一天，在網(wǎng)上出現(xiàn)了一位名為Jason Mick的評論員文章《MH370災(zāi)難之后 Inmarsat 為全部商業(yè)飛機(jī)提供免費(fèi)衛(wèi)星跟蹤》［6］，稱“英國公司決定放棄追蹤飛機(jī)帶來的少許收入，因?yàn)檫@些收入在飛機(jī)失事帶來的令人頭疼和痛心的問題面前不值一提”，文章最后一句甚至給出了因?yàn)槊赓M(fèi)衛(wèi)星跟蹤服務(wù)的推出，Inmarsat的損失“超過一億美元”。如此看來，衛(wèi)星的飛機(jī)跟蹤服務(wù)在MH370之前是收費(fèi)的。但該跟蹤服務(wù)是否是ADS-C呢？

Inmarsat在2014年的一份提及“ATM演進(jìn)”的報(bào)告中提到了ADS-C技術(shù)［5］，并將該技術(shù)定位為“ATM演進(jìn)的重要因素”，其中有兩個(gè)細(xì)節(jié)，一是在其中說明了“基礎(chǔ)跟蹤服務(wù)免費(fèi)”，二是標(biāo)明了“航線收費(fèi)極低（約10美元/航班）”。從這兩個(gè)細(xì)節(jié)看，Inmarsat在2014年5月12日宣布免費(fèi)的服務(wù)，其實(shí)就是ADS-C的基礎(chǔ)服務(wù)，即15分鐘級(jí)別的位置跟蹤報(bào)告。而馬航370之所以并沒有位置跟蹤報(bào)告，僅有“Ping”信號(hào)，極有可能是馬航的飛機(jī)有ADS-C裝置但沒有購買服務(wù)，導(dǎo)致只有“Ping”卻沒有“Contract”。

3.衛(wèi)星在ADS-B中的應(yīng)用

解決ADS-B海上接收受限問題的答案是：采用星載（或稱天基）ADS-B，即通過衛(wèi)星接收原先僅用于地面的ADS-B技術(shù)。

（1）星載ADS-B系統(tǒng)組成

典型的星載ADS-B系統(tǒng)組成見圖6。

圖6 衛(wèi)星ADS-B示意圖

由圖6可以清晰地看出來衛(wèi)星在星載ADS-B中承擔(dān)的作用，就是將原先飛機(jī)-基站的鏈路，通過衛(wèi)星和地面站進(jìn)行連接，這樣，在帶有ADS-B的飛機(jī)飛到?jīng)]有ADS-B基站覆蓋的區(qū)域內(nèi)時(shí)，只要飛機(jī)處在相應(yīng)衛(wèi)星的覆蓋區(qū)內(nèi)，衛(wèi)星可接收來自飛機(jī)廣播的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，并通過回傳鏈路將信息傳回地面控制系統(tǒng)內(nèi)，確保飛機(jī)“永不失聯(lián)”。

（2）“大佬”的星載ADS-B

歐美由于率先完成了地基ADS-B系統(tǒng)的建設(shè)，因此也都率先將目光投向了星載ADS-B技術(shù)。

歐洲由歐盟和歐洲航空安全組織發(fā)起了單一歐洲天空空中交通管理研究項(xiàng)目（SESAR），其中星載ADS-B技術(shù)也被列為未來空中交通管理的飛行跟蹤手段之一，同時(shí)ESA也發(fā)出了項(xiàng)目邀請，推進(jìn)星載ADS-B載荷研制和ADS-B衛(wèi)星在軌演示驗(yàn)證。

美國由于通航發(fā)展迅速，因此也是全球最早開始部署地基ADS-B并將目光率先瞄向天基ADS-B系統(tǒng)的國家。

2011年，GlobalStar和ADS-B Technology開發(fā)出了ALAS［7］［8］（ADS-B Link Augmentation System），通過該系統(tǒng)，能夠?qū)⑤d有ALAS系統(tǒng)的飛機(jī)的ADS-B數(shù)據(jù)通過GlobalStar L/S數(shù)據(jù)鏈與衛(wèi)星進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。2015年7月21-28日，GlobalStar在美國進(jìn)行了約36小時(shí)的飛行試驗(yàn)來對星載ADS-B信號(hào)的接收進(jìn)行驗(yàn)證，飛行期間，GlobalStar共收到了129300條報(bào)文中的125795條，接收成功率達(dá)到97%；8月12日，GlobalStar與ADS-B Technology宣布，NASA Langley選擇了ALAS系統(tǒng)作為NASA雙向通信需求的研究工作。

2013年前后，美國的Iridium公司宣布將搭載ADS-B接收機(jī)到其未來發(fā)射的Iridium-NEXT星座上，預(yù)計(jì)2017-2020年提供全球商業(yè)化服務(wù)［9］。該信息在馬航事件后不斷被提上航天類科技新聞?lì)^條，因?yàn)殂炐堑男亲采w特性全球有目共睹，基于星間鏈路和全球覆蓋星座，確保了即使經(jīng)過北極上空的飛機(jī)，也能夠被Iridium衛(wèi)星接收并通過星間鏈路傳到地面網(wǎng)關(guān)站，為用戶提供準(zhǔn)實(shí)時(shí)的ADS-B信息，因此Iridium-NEXT的這項(xiàng)應(yīng)用被輿論寄予厚望，被稱作能讓全球航班“永不失聯(lián)”的“殺手锏”。

（3）典型星載ADS-B系統(tǒng)

任何一個(gè)天基接收系統(tǒng)都不可能僅由一家或幾家大型公司獨(dú)占，未來的天基接收系統(tǒng)最大的商業(yè)價(jià)值在于數(shù)據(jù)，而非星座本身，因此有明晰的商業(yè)數(shù)據(jù)用戶和完整的大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈條的后來者，與技術(shù)體制與產(chǎn)品研制的先發(fā)者在產(chǎn)業(yè)和資源等方面各具優(yōu)勢。星載ADS-B的發(fā)展中也呈現(xiàn)出這種局面。

1） GomSpace［10］

GomSpace于2013年11月21日將GOMX-1發(fā)射入軌，該衛(wèi)星搭載了該公司第一代星載ADS-B接收機(jī)，該接收機(jī)在軌工作狀態(tài)良好，回傳了大量有效ADS-B數(shù)據(jù)。但由于該衛(wèi)星的平臺(tái)僅采用了9.6kbit/s的下行速率，有大量的接收并解調(diào)的數(shù)據(jù)沒有成功下傳。

GOMX-1后，GomSpace公布了其下一步規(guī)劃，并在2015年8月19日成功發(fā)射了GOMX-3到國際空間站，在2015年10月5日將該衛(wèi)星部署到近地軌道。GOMX-3與GOMX-1相比，有三處主要變化，一是衛(wèi)星尺寸由2U變?yōu)榱?U，二是搭載了第二代ADS-B星載接收機(jī)，三是采用了X頻段的數(shù)傳，下行速率達(dá)到2Mbit/s。

GomSpace的ADS-B星載接收機(jī)在網(wǎng)站上公開售賣［11］，并標(biāo)出了其星載接收機(jī)的性能指標(biāo)，最大功耗1W，最大每秒接收ADS-B包數(shù)量800包，靈敏度高于-103dBm。從指標(biāo)來看，該接收機(jī)的性能還是非常不錯(cuò)的。

2） RMCC

RMCC（Royal Military College of Canada，加拿大皇家陸軍學(xué)院）響應(yīng)加拿大國防研究與發(fā)展部的號(hào)召，在2009年開始研究天基接收ADS-B可行性，并由學(xué)生發(fā)起了一項(xiàng)氣球試驗(yàn)，驗(yàn)證是否能夠通過氣球上的ADS-B接收機(jī)來接收飛機(jī)的ADS-B信號(hào)［12］。

試驗(yàn)進(jìn)行了三次，其中2009年6月12日和2012年3月21日的試驗(yàn)結(jié)果比較好，氣球上接收機(jī)接收的數(shù)據(jù)與NAV Canada地面ADS-B基站接收的數(shù)據(jù)吻合較好。隨后，該項(xiàng)目被并入了CANX-7衛(wèi)星項(xiàng)目［13］。

加拿大的CANX項(xiàng)目是一系列用于天基演示驗(yàn)證的項(xiàng)目，其CANX-6項(xiàng)目就是天基AIS的演示驗(yàn)證，因此CANX-7項(xiàng)目選中天基ADS-B，可以看做是加拿大對于天基ADS-B項(xiàng)目未來前景的期待。在CANX-7項(xiàng)目中的星載ADS-B接收機(jī)由COM DEV和RMCC共同完成，巧合的是，COM DEV恰好是CANX-6中星載AIS接收機(jī)的研制方。CANX-7衛(wèi)星預(yù)計(jì)2015-2016年發(fā)射。

3） PROBA-V［14］

PROBA-V是QinetiQ公司為ESA研制的一顆植被觀測衛(wèi)星，該衛(wèi)星于2013年5月7日發(fā)射升空，搭載了DLR研制的星載ADS-B接收機(jī)。

該接收機(jī)接收的數(shù)據(jù)通過與澳大利亞的地基ADS-B網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)比對，吻合結(jié)果非常好，驗(yàn)證了DLR研制的天基ADS-B接收機(jī)的接收性能。

（4）星載ADS-B發(fā)展趨勢

在多個(gè)衛(wèi)星公司競相發(fā)射ADS-B衛(wèi)星的同時(shí)，包括ESA在內(nèi)的多個(gè)機(jī)構(gòu)也紛紛公布了未來的天基ADS-B星座規(guī)劃，這些規(guī)劃中，星載ADS-B或作為主載荷，或作為搭載載荷，均體現(xiàn)了在全球航空飛行跟蹤業(yè)務(wù)領(lǐng)域里，這些公司和機(jī)構(gòu)的決心。

荷蘭的ISIS公司預(yù)計(jì)將在2017年發(fā)射ADS-B的PoC衛(wèi)星，并在2018年中期組網(wǎng)形成天基ADS-B系統(tǒng)［15］；ESA成立了歐洲全球監(jiān)視研究組，提出將ADS-B技術(shù)帶到太空，提供全球覆蓋，10～15s更新速率的準(zhǔn)實(shí)時(shí)ADS-B數(shù)據(jù)；而前面提到的Iridium更是在今年就將發(fā)射其搭載了ADS-B接收機(jī)的星座衛(wèi)星，開始組網(wǎng)的第一步。

如果說全球航行安全是所有公司和機(jī)構(gòu)發(fā)展全球航空飛行跟蹤的出發(fā)點(diǎn)，那么在獲取了全球航空飛行跟蹤數(shù)據(jù)后的大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，極有可能會(huì)成為“航天商業(yè)化”中一項(xiàng)不可或缺的產(chǎn)物。

4.全球飛行跟蹤系統(tǒng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用

就在Iridium-NEXT的72顆搭載ADS-B載荷的衛(wèi)星即將開始第一輪發(fā)射之時(shí)，不少目光已經(jīng)投向了為這72個(gè)載荷買單的數(shù)據(jù)公司，即加拿大的Aireon［16］。Aireon將全球ADS-B監(jiān)視定義為“Game Changer”，從其公開的許多商業(yè)文件和利益相關(guān)方分析，這絕不是一家僅僅將飛行安全作為主要業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)運(yùn)營商，其目光投向的領(lǐng)域，正是如火如荼的“大數(shù)據(jù)”。

2014年9月22日，Aireon宣布用于搜救的全球ADS-B數(shù)據(jù)將會(huì)免費(fèi)提供給用戶，同時(shí)，Aireon也表示，盡管全球ADS-B數(shù)據(jù)不能夠避免類似MH370的悲劇發(fā)生，但是這樣的數(shù)據(jù)能夠很大程度上提高搜救的效率和成果。從這則新聞不難看出，其實(shí)Aireon為用戶提供的數(shù)據(jù)，特別是地面基站無法接收到的數(shù)據(jù)，并不是免費(fèi)的。

Aireon將潛在用戶劃為四個(gè)領(lǐng)域，分別是空中導(dǎo)航服務(wù)供應(yīng)商、航空公司、通用航空和國土安全部門。同時(shí)，Aireon也將ADS-B的用戶劃分了不同數(shù)據(jù)和服務(wù)級(jí)別的多個(gè)目標(biāo)市場，可謂是深思熟慮。更讓人想不到的是，Aireon還發(fā)布了ADS-B的商業(yè)價(jià)值分析，其中包括節(jié)省燃油、節(jié)省飛行時(shí)間和減少等候時(shí)間三項(xiàng)，Aireon給出了詳細(xì)的計(jì)算結(jié)果。

Aireon認(rèn)為，通過優(yōu)化航班爬升過程、提升航路利用率、根據(jù)風(fēng)和氣候變化優(yōu)化航路三項(xiàng)服務(wù)能夠在2017-2030年為北大西洋和太平洋的美國航空公司節(jié)省30億美元（整個(gè)Iridium-NEXT的投資也不過18億美元）。

從其描述的前景來看，ADS-B的全球大數(shù)據(jù)價(jià)值，前景非常可觀。其中不可忽視的一個(gè)關(guān)鍵角色，就是衛(wèi)星與航空業(yè)務(wù)結(jié)合，這種結(jié)合型應(yīng)用使一家從事空中導(dǎo)航服務(wù)的運(yùn)營商，擁有了獲取全球（特別是海洋區(qū)域）飛行跟蹤數(shù)據(jù)的能力，使上述各種商業(yè)模式得以實(shí)現(xiàn)。

五、思考與建議

經(jīng)過多年的發(fā)展，全球航空飛行發(fā)展迅猛，以民航業(yè)為代表的傳統(tǒng)航空業(yè)，也迎來了通用航空、無人機(jī)等新興航空業(yè)的挑戰(zhàn)。美國最初發(fā)展ADS-B系統(tǒng)的初衷，正是為了解決阿拉斯加地區(qū)通用航空經(jīng)常碰撞的問題。

現(xiàn)今，天基ADS-B系統(tǒng)已經(jīng)不存在技術(shù)障礙，但如何規(guī)劃星座，數(shù)據(jù)如何分發(fā)、資源如何管理、后臺(tái)如何利用這些海量數(shù)據(jù)提供更高質(zhì)量的服務(wù)等問題并沒有解決。

我國在2015年9月底和10月初發(fā)射的多顆微納衛(wèi)星上，都搭載了ADS-B接收機(jī)用于全球航班跟蹤，充分說明了我國衛(wèi)星設(shè)備研制的能力和與國際接軌的眼界；但同時(shí)應(yīng)該看到，這些衛(wèi)星搭載項(xiàng)目，普遍出于技術(shù)驗(yàn)證的目的，都沒有明晰的商業(yè)計(jì)劃和明確用戶；其他一些天基ADS-B星座系統(tǒng)的規(guī)劃也僅僅著眼于衛(wèi)星制造的規(guī)劃，而在其對用戶應(yīng)用層面的研究卻十分欠缺。

因此，在追求制造更好、更先進(jìn)、更與國際接軌的衛(wèi)星產(chǎn)品的同時(shí)，我們更應(yīng)該把重點(diǎn)回歸到衛(wèi)星應(yīng)用，如何為用戶制造更“好用”的衛(wèi)星，如何幫用戶開發(fā)、使用海量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)、發(fā)掘、創(chuàng)造新的應(yīng)用模式，這將是每一位投身于衛(wèi)星全球航空飛行跟蹤應(yīng)用的從業(yè)者需要切實(shí)考慮和研究的。

（本文亦感謝李輝研究員、杜璇女士提供的幫助）

編后語

2015年11月12日，在ITU WRC-15會(huì)議上，正式為全球航班跟蹤劃定了新頻點(diǎn)，而該頻點(diǎn)，正是本文后半部分提到的ADS-B 1090ES采用的1090MHz頻段。這意味著，從無線電規(guī)則層面，已經(jīng)為該鏈路提供了“合法”的地位和使用的保障。基于此，規(guī)則基礎(chǔ)已經(jīng)奠定，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)確立，產(chǎn)品設(shè)備的研制也已突破，萬事俱備，只待應(yīng)用。從此，衛(wèi)星在航空中的應(yīng)用再寫新篇。

［1］http://www.flightradar24.com/ ， FlightRadar24 Website.

［2］https://www.itu.int/net/pressoffice/press_ releases/2014/59.aspx， lTU Newsroom.

［3］A. Smith， R. Cassell， T. Breen R. Hulstrom，C.Evers， Methods to Provide System-Wide ADS-B Back-Up， Validation and Security， 25th Digital Avionics Systems Conference， 2006 lEEE/AlAA，2006.

［4］Don Thoma，Aireon， Space Based ADS-B - Global ADS-B Coverage， lCAO SEA/BOB ADS-B WG/10，2014.11.

［5］C. Dumas， Flight Tracking The lnmarsat View -and Proposal， 2014.

［6］http://www.dailytech.com/After+MH370+Disaster+l nmarsat+Offers+Free+Satellite+Tracking+of+All+C ommercial+Aircraft/article34891.htm Jason Mick，DailyTech Website.

［7］http://www.ads-b.com/space-based.htm ADS-B Technology Website.

［8］http://www.ads-b.com/news.htm ADS-B Technology News.

［9］http://www.iridium.com lridium Website.

［10］http://www.gomspace.com GomSpace Website.

［11］http://www.gomspace.com/index.php？p=productsadsb GomSpace ADS-B Receiver.

［12］Raymond Francis， Ronald Vincent， etc， The Flying Laboratory for the Observation of ADS-B Signals， lnternational Journal of Navigation and Observation， 2011.

［13］http://utias-sfl.net/？page_id=210 Nanosatellite: CanX-7.

［14］Davy Vrancken & Stijn llsen， PROBA-V: The example of on-board and on-ground autonomy，Small Satellite Conference， 2014.

［15］http://www.isispace.nl/cms/index.php/projects/ s-ads-b lSlS Satellite ADS-B.

［16］http://www.aireon.com Aireon Website.