Hoe ADS-B werkt: een blik op de basis van NextGen

Overzicht

ADS-B is de basis van het Next Generation Transportation System (NextGen) van de FAA. Het werd ontwikkeld om het luchtruimsysteem van de natie te helpen omzetten in een efficiëntere luchtruimtesysteem. Het luchtverkeerssysteem zal een hoognodig moderniseringsplan ondergaan via de implementatie van NextGen en ADS-B is het belangrijkste onderdeel.

De belangrijkste rol van ADS-B is om luchtinformatie te verstrekken aan luchtverkeersleiders. Het is een stap boven RADAR, die al jaren in gebruik is.

ADS-B staat voor Automatic Dependent Surveillance-Broadcast. Het maakt gebruik van GPS-satellietsignalen om vliegtuiginformatie continu uit te zenden naar luchtverkeersleiders en andere deelnemende vliegtuigen. ADS-B is het meest nauwkeurige surveillancesysteem dat de luchtvaartindustrie ooit heeft gezien. Het zal vliegtuigen in staat stellen meer directe routes te vliegen, congestie te verminderen, koolstofemissies te verminderen en vliegtuigexploitanten tijd en geld te besparen.

Components

• GNSS satellietconstellatie: ADS-B is een op satellieten gebaseerd systeem. Gegevens worden continu vanuit de set satellieten naar de GPS-apparaten aan boord van het vliegtuig verzonden, waar het wordt geïnterpreteerd en vervolgens naar grondstations van ADS-B wordt verzonden.
• Grondstations: er zijn ten minste 700 grondstations in de Verenigde Staten die satellietgegevens ontvangen en de gegevens verzenden naar luchtverkeersleidingsstations.
• IFR-gecertificeerde GPS-ontvanger met WAAS-functie: vliegtuigen moeten zijn uitgerust met een compatibele GPS-ontvanger zodat ADS-B kan werken.
• Een 1090 MHz Extended Squitter-koppeling met een Mode S-transponder OF een 978 MHz Universal Access Transceiver (UAS) voor gebruik met een bestaande transponder: de laatste optie is beschikbaar voor vliegtuigen die onder 18.000 voet in de Verenigde Staten vliegen.

Hoe het werkt

ADS-B werkt met behulp van satellietsignalen en luchtvaartelektronica om vliegtuiggegevens te interpreteren en deze continu en vrijwel in realtime uit te zenden naar luchtverkeersleiders. Satellietsignalen worden geïnterpreteerd door een GPS-ontvanger van een vliegtuig. ADS-B-technologie verwerkt de satellietgegevens en aanvullende gegevens van luchtvaartelionica om een ​​zeer nauwkeurig beeld te krijgen van de locatie, snelheid, hoogte en meer dan 40 andere parameters van het vliegtuig. Deze gegevens worden doorgegeven aan een grondstation en vervolgens aan luchtverkeersleiders.

Andere goed uitgeruste vliegtuigen in het gebied zullen ook de gegevens ontvangen, waardoor het situationele bewustzijn voor piloten toeneemt.

Er zijn twee verschillende functies van ADS-B: ADS-B In en ADS-B Out.

• ADS-B Out is de eerste en belangrijkste functie die de FAA heeft aangepakt. Een luchtvaartuig dat in staat is tot ADS-B Out heeft de mogelijkheid zijn positie, snelheid en hoogte uit te zenden naar luchtverkeersleiders en andere met ADS-B uitgeruste vliegtuigen. Volgens een FAA-mandaat moeten alle vliegtuigen die willen vliegen in een luchtruim waarvoor momenteel een transponder nodig is, uitgerust zijn met ADS-B Out-mogelijkheden vóór 1 januari 2020.
• ADS-B In blijft een optionele mogelijkheid - althans voorlopig. Met de ADS-B In-functie kunnen vliegtuigen verkeersinformatie en weersinformatie in realtime ontvangen in de cockpitweergave van het vliegtuig. De ADS-B In-functie gaat verder dan de hedendaagse verkeerssystemen (zoals TCAS) omdat het meer nauwkeurige gegevens en meer gegevensparameters biedt dan de huidige TCAS-systemen. TCAS kan bijvoorbeeld de verticale afstand van vliegtuigen weergeven, maar niet zijdelings. ADS-B In toont de snelheid, locaties, hoogte en vectoren van andere deelnemende vliegtuigen, samen met vele andere gegevens.

Fouten en beperkingen

Momenteel is de grootste beperking voor ADS-B de kosten van het installeren van de benodigde apparatuur op vrijwel elk vliegtuig in het land. Hoewel het programma vliegeren veiliger en efficiënter maakt, hebben de meeste vliegafdelingen en piloten in de algemene luchtvaart het moeilijk om de kosten te rechtvaardigen.

ADS-B heeft zeer weinig systeemfouten; in tegenstelling staat het bekend om zijn betrouwbaarheid. Geen door de mens gemaakt systeem is echter fool-proof, en sommige deskundigen beweren dat ADS-B (en GPS in het algemeen) kwetsbaar is voor aanvallen op systeeminfrastructuur zoals hackers of GPS-storing. Aangezien ADS-B bovendien afhankelijk is van het GNSS-systeem, kunnen normale satellietfouten, zoals tijdfouten en satellietweerfouten, ADS-B beïnvloeden.

Huidige status

Volgens de FAA heeft de organisatie alle ADS-B-sensoren voor het netwerk voltooid. Deze stations bieden weersdiensten en verkeersinformatie aan met ADS-B uitgeruste vliegtuigen in 28 TRACON-faciliteiten. Van de 230 ATC-faciliteiten maken er momenteel meer dan 100 gebruik van ADS-B, en de rest wordt naar verwachting tegen 2019 volledig uitgerust. De FAA houdt zich aan haar mandaat dat alle vliegtuigen die in aangewezen luchtruim opereren ADS-B Out moeten zijn uitgerust per 1 januari 2020.

Praktisch gebruik

Er bestaat onzekerheid over de specifieke soorten apparatuur die nodig zijn voor verschillende vliegtuigen en exploitanten. De installatie van de apparatuur is afhankelijk van het type vlucht en de momenteel geïnstalleerde apparatuur.

Een 978 MHz UAS-koppeling is bijvoorbeeld voldoende voor een vliegtuig met een WAAS-enabled, IFR-gecertificeerde GPS-eenheid en een Mode C-transponder al geïnstalleerd, tenzij de operator zou willen vliegen buiten de Verenigde Staten of boven 18.000 voet, in in welk geval een 1090 MHz ES-link nodig zou zijn. Maar een ES-link van 1090 MHz is niet compatibel met TIS-B of FIS-B, wat betekent dat een operator een andere manier moet vinden om verkeersinformatie (zoals TCAS) te krijgen.

En een operator die nog geen WAAS-geactiveerde GPS-eenheid in zijn vliegtuig heeft, zal een nieuwe GPS-eenheid moeten kopen samen met een 978 MHz UAS of 1090 MHz ES-link en mogelijk een Mode C- of Mode S-transponder.

Eenmaal in gebruik is ADS-B een waardevol instrument dat de meest nauwkeurige gegevens levert aan luchtverkeersleiders en piloten die we ooit hebben gezien. Bij landelijke implementatie zijn de voordelen positief.

Er is echter geen reden om te beweren dat ADS-B vrij duur en gecompliceerd is. De FAA is hoopvol dat de voordelen op lange termijn opwegen tegen de kosten, maar het project laat vliegtuigeigenaren in een moeilijke positie.