北京航空航天大学国家空管新航行系统技术重点实验室(民航数据通信及新航行系统科研基地)副总工谭锡荆 演讲

北京航空航天大学国家空管新航行系统技术重点实验室(民航数据通信及新航行系统科研基地)副总工 谭锡荆(记者汪洋/摄)

谭锡荆:各位领导专家,我今天汇报的主题是航空5GAeroMACS,机场航空无线宽带通讯这么一套系统。

整个AeroMACS其实是面向机场、空管、航司和机场运行控制的安全宽带通信技术,是在2003年ICAO十一次大会上提出来的,2015年国际电信联盟在《无线电规则》5.444B这一章节里面明确了对于AeroMACS分配了一段5091到5150兆赫兹这么59兆赫兹的专用频段在全球范围内各个机场都可以使用,这个频段提供安全的航空通信服务。

中国也是在2014年和2015年参加了第一代AeroMACS前期的技术验证和试点工作,主要在成都双流机场,也为2016年ICAO正式把AeroMACS写入ICAO附件10卷三做出了中国民航的贡献。

AeroMACS是从2003年提出的,最早的通用技术应该是用的3.5G的通用技术,离现在已经大概将近20年了,我们北航在2019年开始使用国内的5G通用技术对于AeroMACS进行技术上升级改造,核心就是将5G的3DPP相关协议融入到AeroMACS技术当中,最终的结果是在满足ICAO的频谱包括AeroMACS的无线电发射专门要求之上,把5G很多优势技术体现在AeroMACS里面。

具体来说就是AeroMACS本身具有专网、专频、专用这样一个特性,同时也能提供比一代的3.5G的AeroMACS提高了更高的安全性、更大的带宽、更低的延时,在机场提供更大范围的连接,同时也能够对移动运行的支持有提升,比如说最早能提供机场的各种应急车辆最高120公里时速的运行,现在能够提供飞机接地之后在300公里左右运行的时速。

民航局从2021年发布了《新一代航空宽带通信技术路线图》也是逐步对航空5GAeroMACS这个工作进行了各方面政策上的支持包括指导,一直2022年去年的11月发布了航空5GAeroMACS地面基站的技术要求,这是全球第一个针对5GAeroMACS基站的技术要求。

民航局把这个5GAeroMACS定位为智慧民航的通讯基础设施,在这个5GAeroMACS2019年开始研发之后,我们陆续在各个机场进行了一些技术上的研制包括设备的测试,还有技术验证,在2021年在上海虹桥机场开展了第一个5GAeroMACS大规模的技术验证,在虹桥机场的跑滑区域建立了7套电源站,实现了跑滑区域95%的通讯覆盖。

同时也安装在一台跑滑区内使用的巡道车上安装了一套AeroMACS的车载终端,上面同时安装了一套基于北斗的高精定位系统,实现了应用场景是防车辆的跑道侵入,整个实验过程非常顺利,达到了我们应用的技术要求,同时我们2022年在鄂州花湖机场也开展了基于引导车的环引导的验证,相当于为引导车的驾驶员提供一个类似于高德导航的这么一套可视化的引导系统,就是AeroMACS里面规定的5级的引导系统,它的基础所有的通讯传输包括车辆的秒级定位,包括我们管制员和引导车辆驾驶员之间的路径指令、风险和飞行训练滑行风险的信息传输,都是基于5GAeroMACS实现的。

我们现在到今年为止所有的AeroMACS核心装备主要包括地面站和地面的射频处理系统包括通用协议的处理系统包括车载的终端系统,完全实现了自主可控,不存在卡脖子的问题,我们实现了一套真正中国民航自己的安全可控场面的无线宽带通信系统的装备。

同时我们也在同步的研制机载的5GAeroMACS通信终端还有个人便携的终端,同时也有一些户外的,针对户外的包括多点设备,还有一些高清摄像头的设备,不具备地面网络条件情况下提供无线传输的户外设备。

全套设备因为已经开始研制,逐步在明年不同的时间段完成研制,对机载设备我们会首先在国产民机ARJ21两个飞机上进行机载设备的试航取证,逐步会推广到波音737和空客A320的机型。

AeroMACS应用领域,在应用领域方面,AeroMACS作为一个通信基础设施,它能在机场内提供安全的大的宽带,低延时的、大连接的这种通信服务,它能在机场范围内为机场的安全、效率、效益、容量、绿色的运行提供全方位的支持。

它的应用当然是以安全和效率为核心,在五大方面能够提供各个运行单位包括机场、航司、空管以及其它单位的服务,主要包括航空器的引导,刚才提到类似于高德、百度这种可视化导航的方式,为驾驶员或者引导车驾驶员提供一套基于可视化设备、可视化系统的导航能力。

同时在机场场面运行安全,当然包括了车辆运行安全,包括了航空器的运行安全,包括围界,基础的运行安全方面的一些通用数能力。同时对于机场站坪的资源管理,刚才提到有些机场对一些无动力的设备设施是以千计甚至是以万来计的,它的一些大量数据传输,特别是一些定位数据包括运动设备的,运动人员的一些管制指令的传输,都能提供高效的低延时的服务。

在机场运行网络智慧互联方面也能够提供直接的运行服务,目前AeroMACS定位在于提供安全的服务,这个安全是指通信级别的安全,用商用的网络不能提供的这种能力。

另外是远程运行协同管理,远程运行协同管理更多是采用无线的通信技术,如果涉及到运行安全的话,AeroMACS是最好的选择。

刚才各种应用当中,一个是个人环引导,刚才提到了,我们已经做过一些实验,这个是我们加速引导的界面,这是在鄂州机场实录的一个视频。

另外防跑道侵入,我们的主要核心是管制员原来可能更多是通过升高频的话音取得的上跑滑区域作业车辆的一些信息,把它全部数字化,就采用类似于管制数据链的这种模式,使管制员能够在一个图形化的界面上看到我们进入或者脱离跑滑区域,作业的这种车辆的实时位置,他的请求,他的作业类型,作业的时间等等,就不用去记忆,因为也出现过进入跑道的车辆可能要等管制员的回复,长达半个小时甚至更久的情况,来减少这种情况。

定位这块,我们用AeroMACS方面,所有场面运行的包括车辆,包括人员,定位的频次是每秒钟一次,这也是AeroMACS所能够承担的。

在单个机场的话,我们在虹桥机场的测算,内容在单个机场提供350兆到380兆的一个场地里载宽的容量。

在异物探测方面,除了可用于雷达的固定电压之后我们在FOD探测车上,因为探测车会加装一个多目的国庆摄像头,这个高清摄像头除了在车辆上能够计算,通过视频AI的技术探测之外,所有实时探测的视频会传到后台,后台也会参与到计算,同时在运行当中会布置两台SOD车,前面一辆是负责探测,探测到的所有异物的位置、形状包括存在的一些特征都会同步传到异物探测车的第二辆车叫处置车上,处置车根据图形信号来进行FOD的处置。我们在虹桥机场会实验这种模式。

围界自动巡检也会在也会在一些重要机场包括围界的热点区域部署无人围界的检测机器人,这个机器人上面安装的传感设备,不管是雷达的、红外的、视觉的,包括控制指令所有这些信号都是通过5GAeroMACS在后台进行回传,同时如果发现有外来物的闯入,这个无人机器人会实现实时的跟踪,跟踪过程中的指令包括数据传输也会通过5GAeroMACS来实现,保证整个监控是连续的。

在车辆低频监督运行的情况下,5GAeroMACS也能够提供比较好的支持,目前很多机场包括航空器都是具备低能监督下运行能力的,但是在机场很多车辆特别是航班保证车辆不具备低能监督运行的条件,我们就在防车辆侵入跑道这个系统基础上,在这个车辆上会加装一个更高频次的位置报告的设备,它的报告频次是不低于每秒钟两次报告,按车辆的运行速度30-40公里的话,整个定位精度控制在亚米级。

整个车辆同时也配备机场高精度地图,实现驾驶员和后台调度员的实时对于车辆进行安全管控。

对于场站的资源,特别是与航空器过站时的维修,包括机构维修当中的资源管理主要涉及到一些设施设备的领取,位置管理,整个数据传输也是通过AeroMACS能够实现比较有效的传输,特别是工具的取用,实施状态、归还状态包括有哪些人,维修装备和航班对应关系都是采用秒级的刷新能力。

除了对于飞机进行正常的环引导之外,我们首先要保证车辆不能对飞机的运行造成冲突和风险,我们会在机场的一些关键道口设置一些交通灯,交通灯的控制信号也是可以通过5GAeroMACS实现实时的传输,包括在场内临时作业车辆,临时作业车辆主要是对它的适用的位置包括施工现场的视频一些后台的管理,也提升机场对于临时施工车辆的安全运行管理能力。

远程飞机联合诊断和远程飞机放行是目前航司包括机场比较关注的,通过一些远程的应用,能够使我们具备资质比较高的翻译工程师包括机构维修人员,能够坐在办公室里和我们远程的、现场的机务工程师联合来进行飞机故障诊断和航线的放行。

远程运行协同是航司这边比较关注的,对于现场的管理主要体现在视频、音频通过5GAeroMACS这种宽带的传输能力,能够实现对于特殊保障现场实时监管。

应急救援现场也是,在应急车辆包括装备上安装5GAeroMACS的通讯设备,能够使应急装备包括设备车辆的位置包括实时的视频等等,实现安全和实时的传输。

除了装备的研发包括运行系统研制之外,民航局非常重视5GAeroMACS相关行业标准的编制和标准的国际化工作,在民航局提出的宽带通讯记录路线图和航空5G系统应用建设实施方案当中比较明确的规定了要建立标准的编制机制,还有实现4个5GAeroMACS相关标准的编写。

民航局现在通过国家技术标准创新激励,民航这么一个机制成立了专门的航空5G,民航应用5GAeroMACS的工作组,从技术的角度来负责相关标准的编制工作。

到今年年底,预计工作组会提交9个行业标准,涉及到了设备一些技术要求、设备的测试规范、网络的建设要求还有就是跟运行比如说环引导技术、场面车辆协同这些运输要求这方面的系统建设要求。

同时在标准国际化这方面从去年开始,中国民航提出了对使用5GAeroMACS标准对现有的AeroMACS进行技术更新的提议,并且得到了ICAO支持,在去年10月份,ICAO也是重新启动了WGM这个工作组,由咱们中国民航的代表朱衍波担任这个组的召集人,也就是起草相关国际标准的主召集人,进行了ICAO5GAeroMACS标准的编写工作,整个工作预计在2025年底完成,也就是2025年底中国民航提出的5GAeroMACS相关标准会成为ICAO正式的标准。

我的介绍就是这些,谢谢大家!

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