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ADS-B als primäre Funktion des NextGen Air Traffic System

Mit der Entwicklung des nationalen Luftraumsystems wird die FAA viele neue Technologien nutzen. Eines der primären Systeme, das im NextGen-Programm der FAA implementiert wird, ist ADS-B, was für Automatic Dependent Surveillance Broadcast steht. Im Bemühen, den Betrieb zu rationalisieren, implementiert die FAA ADS-B als primäre Navigationsquelle für alle Flugzeuge innerhalb des nationalen Luftraumsystems. Während ADS-B in den meisten Ländern der USA bereits in Betrieb ist, gibt es immer noch Fragen zu den damit verbundenen Risiken und Kosten.

Die Rolle von ADS-B

In naher Zukunft wird die Luftfahrtindustrie aufgefordert werden, die Idee des freien Fluges zu akzeptieren, eine Methode zur Verringerung von Flugverkehrsstaus durch den Einsatz von ADS-B. Das ADS-B-System reduziert außerdem die Arbeitsbelastung für Piloten und Controller und bietet direkteres Routing für Flugzeuge, wodurch Geld und Zeit auf der ganzen Linie eingespart werden.

Das Luftverkehrskontrollsystem in den USA leidet seit Jahren unter Ineffizienzen. Das System sieht weiterhin eine Zunahme der Verbrauchernachfrage sowie Verzögerungen.

In einem Bericht aus dem Jahr 2009 stellte die FAA fest: "Ohne NextGen wird es einen Flug in den Himmel geben. Bis zum Jahr 2022 schätzt die FAA, dass dieses Scheitern der US-Wirtschaft jährlich 22 Milliarden US-Dollar an verlorener wirtschaftlicher Aktivität kosten würde. Diese Zahl wird bis 2033 auf mehr als 40 Milliarden US-Dollar steigen, wenn das Luftverkehrssystem nicht umgewandelt wird. "

Die Rolle des ADS-B-Systems ist umfangreich. Das System nutzt eine hochgenaue GPS-basierte Boden- und Luftüberwachung, um Fluglotsen und Piloten genaue Echtzeitdaten zur Verfügung zu stellen. Diese Daten, die genauer als das Radar selbst sind, können verwendet werden, um die Trennung zwischen Flugzeugen zu verringern, die Sicherheit zu erhöhen und direktere Flugrouten bereitzustellen. Zusätzlich werden Echtzeit-Verkehrs- und Wetterfunktionen in dem Flugdeck bereitgestellt, in einigen Fällen ohne Kosten für den Betreiber.

ADS-B verwendet einen flugzeugbasierten Transponder (Mode S), das globale Navigationssatellitensystem (GNSS) und Bodenstationen, um Höhe, Geschwindigkeit und Spur für Flugzeuge zu bestimmen. Die Informationen werden dann zusammen mit allen anderen beteiligten Parteien vom Flugzeug zum Flugzeug und vom Flugzeug zum Controller oder zur Bodenstation weitergeleitet.

Sicherheitsrisiken

Insgesamt ist das ADS-B-System eine wesentliche Verbesserung für die Zukunft unseres Luftraumsystems. Aber es ist nicht ohne Risiko. Da das derzeitige Radarsystem ein weitgehend risikoloses, präzises Navigationssystem ist, wirft ein Wechsel zu einem völlig neuen System Fragen hinsichtlich Zuverlässigkeit, Sicherheitsrisiken und Kosten auf. Was sind diese Fragen und Risiken und wurden sie auf ein akzeptables Maß reduziert?

Während die FAA gezeigt hat, dass das Endergebnis ein eindeutig sichereres und effizienteres Flugleitsystem sein wird, und sie Forschung betrieben haben, um ihre Haltung zu untermauern, müssen sie das Programm aus Sicherheitsgründen weiter untersuchen und erneut prüfen Perspektive. Die Implementierung eines neuen Systems bringt wahrscheinlich unbekannte Fehler und Gefahren mit sich. Für ADS-B umfassen diese Gefahren:

  • Training und menschliche Faktoren
  • GPS-Fehler
  • Avionik funktioniert nicht richtig
  • Sicherheitsprobleme.

Diese Probleme müssen noch vollständig gelöst werden, aber sie wurden als Risiken identifiziert und es wurden Maßnahmen ergriffen, um ihr Risiko so gering wie möglich zu halten. Eine 2000-Studie schloss eine typische Prioritätsreihenfolge der Systemsicherheit in Bezug auf das System als Ganzes ab und stellte fest, dass das Restrisiko "auf ein akzeptables Niveau" gesteuert wird.

Zu Beginn der Entwicklung von ADS-B wurde die Capstone-Arbeitsgruppe für Systemsicherheit in Zusammenarbeit mit der FAA gegründet, um die notwendigen Untersuchungen und eine vorläufige Gefahrenanalyse von ADS-B zu liefern. Die ermittelten Gefahren umfassen Folgendes:

Menschliche Faktoren

  • Verwirrung und Verlust von Situationsbewusstsein
  • Unangemessene Verwendung von Avionik
  • Pilot-Verfahrensfehler
  • Koordinationsprobleme mit ATC
  • Verlust des Situationsbewusstseins aufgrund zu vieler "Head-Down" -Zeiten

Boden System Risiken

  • Kalibrierungsfehler
  • Verlust der Kommunikation
  • Fehlfunktion

Avionikfehler

GPS-Fehler

Wetter-, Verkehrs- und Geländestörungen

  • Mangelnde Deckung
  • Begrenzte Prognosen
  • Begrenzte Berichtsstationen

Sicherheitslücken

  • Spoofing, Jamming und Maskierung

Diese Risiken wurden größtenteils erforscht, analysiert, abgeschwächt und akzeptiert. Aber eine der größten Gefahren, die mit ADS-B verbunden sind, bleibt bestehen: menschliches Versagen. Wenn der Pilot die Ausrüstung, die er oder sie benutzt, nicht vollständig versteht, wird das System zu einer Gefahr statt zu einem Vorteil. Studien legen nahe, dass fortschrittliche Avioniksysteme eine gründliche Schulung und ein tiefgehendes Verständnis für die sichere Nutzung durch Betreiber erfordern, und viele Betreiber werden nicht freiwillig das Training erhalten, das sie benötigen, um mit ADS-B sicher zu fliegen.

Und das ADS-B-Mandat der FAA für alle Flugzeuge, die bis zum Jahr 2020 mit ADS-B ausgestattet werden, wird die Kosten und Risiken im Zusammenhang mit fortgeschrittener Avionik und menschlichem Versagen erhöhen.

Das Capstone-Projekt stellte fest, dass eine übermäßige Stillstandszeit bei der Verwendung von ADS-B möglicherweise zu einem häufigen Verlust des Situationsbewusstseins führen würde und dass ein Unfall, obwohl er in diesem Fall selten sein könnte, wahrscheinlich katastrophal wäre. Dies ist ein beständiges Risiko, das für ADS-B-Nutzer weiterhin ein Problem darstellen wird, da es zu einer bekannten Ergänzung der fliegenden Welt wird. Die Piloten müssen die Verantwortung übernehmen, dieses Risiko so weit wie möglich durch Schulung und Sensibilisierung zu mindern.

Alles in allem ist ADS-B eine sichere und effiziente Ergänzung des nationalen Luftraumsystems. Aber wie jede Navigationshilfe oder Avionik ist es nur so sicher wie sein Betreiber.

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