Por que nem todas as aeronaves comerciais transmitem dados de GPS em tempo real?

A maioria das aeronaves comerciais transmite sua posição baseada em GPS duas vezes por segundo. Isso faz parte de sua Vigilância Automática Dependente - Broadcast (ADS-B) transmissões. O problema de fornecer cobertura de receptor mundial para este sistema é que a frequência que ele usa apenas percorre a linha via linha de visão, para que não ultrapasse o horizonte.

Fornecer cobertura sobre grandes massas de água exigiria uma rede de bóias, o que seria bastante caro.

Outra possibilidade é colocar receptores ADS-B em satélites. Este conceito está sendo desenvolvido pela Thales Alenia Space e Iridium ( Aireon ) no momento. Os primeiros satélites serão lançados no verão de 2016, o sistema deverá estar operacional em 2018.

O que se segue é, no que diz respeito a aeronaves, especulação. No entanto, passei uma década trabalhando nos sistemas de rastreamento baseados em GPS mencionados na questão, com ênfase especial em operações remotas na área rural da Austrália. Nós testamos o uso do Iridium, então vou comentar sobre isso também.

Sistemas de posicionamento de veículos e telemetria informam periodicamente. As unidades mais sofisticadas são armazenar e encaminhar, o que significa que registram a posição em intervalos freqüentes e carregam rajadas de telemetria quando a rede está disponível. Os "em tempo real" usam a rede telefônica, enquanto outros fazem o upload quando passam pelos waypoints WIFI, geralmente em depósitos e locais de coleta. Híbridos existem, reportando dados esparsos periodicamente através da rede e fazendo upload de amostragens de alta resolução nos waypoints. As unidades mais sofisticadas têm regras de prioridade.

O frete terrestre nos Estados Unidos corre ao longo de corredores concentrados e estreitos (estradas e trilhos) que são bem atendidos pela rede telefônica. Isso também é verdade para o frete na costa leste da Austrália, mas a disponibilidade diminui à medida que você vai para o oeste. Como resultado, a rede fica disponível a maior parte do tempo para que as unidades possam fazer upload em intervalos regulares, mantendo a ilusão de rastreamento em tempo real. Alguns sistemas também suportam polling manual da unidade para obter informações de posição mais recentes sob demanda, mas isso só funciona quando a unidade está na rede.

Quando tentamos, o Iridium tinha uma largura de banda absurda a um custo absurdo. No hemisfério sul, a densidade do satélite é tão baixa que você pode ver um satélite brevemente a cada vinte minutos. O tempo entre decidir coisas está fora de controle e a queda da aeronave pode facilmente derrubar o avião antes que uma conexão via satélite esteja disponível, embora eu suponha que as coisas possam ser melhores em altas altitudes com horizontes muito mais amplos. Os sistemas Iridium que eu tinha eram poderosos, mas isso não é um problema em sistemas montados em veículos.

Aeronaves se movem muito rápido para a rede de telefonia celular; no momento em que terminam de negociar com uma célula, passam a próxima. Além disso, sua altitude significa que obtêm intensidade de sinal semelhante de várias células vizinhas, fazendo com que elas saltem entre as células de forma imprevisível. Eu estive em um avião privado em que o equipamento de rádio falhou, e o piloto tinha um diabo de manter uma conexão de celular para a torre devido à velocidade e altitude. O ofício comercial é mais alto e mais rápido, então duvido que funcione.

No mar, não há nada além de comunicações por satélite. Do outro lado do Atlântico eu imagino que não seria tão ruim, mas há muitas rotas comerciais que percorrem um longo caminho no meio de grandes e molhados lugares. Também há um lote de voos comerciais, e eles se movem tão rápido que você teria que relatar cada segundo para obter qualquer tipo de precisão posicional. Eu não tenho certeza se a rede de satélites civil poderia lidar. Eu sei que eles transmitem grandes quantidades de dados de TV, mas (a) essa largura de banda está comprometida, e (b) isso é streaming tolerante a perdas. É alta defasagem. Quando você tenta usá-los para suportar conversas na rede sem perdas, a taxa de transferência cai.

Não tenho ideia de porque a caixa preta não é ejetada antes do impacto. Você poderia facilmente configurar um sistema que, uma vez armado, o ejetaria quando a nave cair abaixo de uma certa altitude. Se fosse eu, haveria um pequeno pára-quedas e um balão meteorológico auto-inflável, e o avião estaria transmitindo atualizações de posição para o sistema ejetado até que ele falhasse. Um pequeno carregador solar poderia manter o transponder funcionando e com o balão mantendo a unidade fora da água, não seria difícil encontrá-la. Esse sistema não teria dependências de rede e, embora pudesse se desviar muito antes de ser coletado, saberia onde estava no momento da ejeção e exatamente onde a aeronave estava quando cessou a transmissão.

Uma pergunta interessante dos comentários:

Perhaps the aircraft could maintain an adaptive network between them as they fly around? That would increase the range of the coverage. The bandwidth for reasonably periodic position packets is low enough that one aircraft could easily forward packets from dozens of others, (and then on to base stations).

É uma boa idéia, mas os oceanos são colossais. Mesmo com centenas de vôos no ar ao mesmo tempo, mesmo em corredores de ar por terra, estar no alcance visual é um evento periódico. Somente no espaço aéreo lotado em torno de um aeroporto comercial é provável que funcione - e quando você está tão perto, você tem de qualquer maneira. Uma pena, porque é criativo e tecnicamente interessante.

O principal problema com isso é que é um pouco fácil saber onde o dispositivo está, é muito mais difícil para o dispositivo dizer a alguém onde ele está. Os satélites são realmente a única opção para esse tipo de coisa, e muitas das rotas polares têm cobertura de satélite muito ruim de qualquer maneira. Além disso, a largura de banda de satélite é muito cara.

já existe algo assim, os radares primários e secundários permitem que os dados posicionais sejam recebidos pelo controlador, portanto, adicionar isso é supérfluo do ponto de vista da FAA. Fazer isso voluntariamente é caro.

Para lançar uma transmissão de dados de posição GPS, você precisa de alguém para ouvi-la. Os carros usam a rede móvel existente. Os aviões provavelmente usariam as freqüências do transponder.

Você também precisa ser compatível com os transponders existentes enquanto o lançamento global acontece.

Não, não seria útil. E não, seria extremamente difícil de implementar, para não mencionar excessivamente caro.
Carros e caminhões raramente estão fora do alcance de torres de celular, que é o sistema que eles usam para transmitir esses dados para a sede da empresa. Lembre-se que isso é usado apenas para algumas empresas de camionagem e táxi, e algumas empresas de locação e locação de veículos, em geral (embora haja alguns governos que o pressionem, o que tem considerações de privacidade muito strongs, como sua localização). governo dentro de um raio curto a qualquer hora, o Big Brother está observando você ...).
Ele é usado principalmente para fins de gerenciamento de frota, como uma agência de aluguel pode usá-lo para identificar onde estava o bilhete de excesso de velocidade foi escrito para que eles possam dizer à polícia para quem enviar a multa (e os pontos em sua licença). br> O equipamento para carros e caminhões também é pequeno, pesando talvez um quilo (incluindo suportes de montagem, cabos, etc.) e consumindo pouca energia. Para as aeronaves, seria necessário ser maior, pois, em vez de um pequeno transceptor de celular, precisaria de um link de rádio por satélite e uma antena. Como resultado, também extrairia muito mais potência, o que significa maior consumo de combustível além do uso extra de combustível do maior peso da aeronave (ignorando o possível arrasto extra da antena, o que a torna ainda pior). E não é tempo real, obviamente, o custo chegaria a ser muito alto. A maioria dos carros e caminhões enviaria uma atualização apenas uma vez a cada poucos minutos no máximo (selecionável).

E as aeronaves já têm algo parecido, com sistemas que podem enviar dados de localização e status para a companhia aérea. Mas é acionado manualmente, geralmente, e não em uso universal.

Tal sistema teria virtualmente nenhum propósito, e um alto custo de operá-lo. Você não precisaria apenas de uma pequena caixa em cada aeronave, você precisaria de uma rede de satélites de comunicação, estações terrestres ao redor do mundo com pessoal disponível 24 horas por dia, 7 dias por semana, etc. etc. E eu duvido seriamente que você queira adicionar algumas centenas de dólares ao preço de cada ingresso, apenas na chance de que, quando o seu vôo cair, alguém possa encontrar o naufrágio um pouco mais cedo.

De um documentário sobre o acidente da Air France em 2009: lembro-me de um especialista em aviação que respondeu à mesma pergunta. Ele disse que é caro (cerca de US $ 300 milhões para uma transportadora nacional típica por ano) e aviões estão relutantes em assumir quaisquer despesas adicionais, mesmo que tal empreendimento melhore a segurança (o jato da Air France caiu porque os tubos de Pitot congelaram, assim desengatando o piloto automático.A Companhia Aérea estava ciente de que os tubos de Pitot precisavam ser substituídos muito antes do acidente, mas não fizeram nada porque era caro).

Na verdade, não acho que seja muito difícil implementar tecnicamente. É claro que obter reguladores e companhias aéreas a bordo - e lidar com questões de segurança e privacidade são outras questões.

Como outros apontaram, existem redes de dados por satélite (por exemplo, Iridium e Inmarsat) que podem ser usadas para transmitir informações de localização "de volta à base". O equipamento terminal de campo para essas redes também não é particularmente sedento por energia.

Em uma empresa com a qual trabalhei um pouco no passado (em outro projeto), vende um sistema exatamente como esse, que é projetado para helicópteros e pequenas aeronaves. Eles não são uma grande empresa, então eu apostaria que eles têm concorrentes nesse campo também.

link tem detalhes do sistema específico deles.

Eu não li todas essas respostas, mas a maioria se concentra em localizar o avião no meio do oceano, assim como novos equipamentos e transmissores. Primeiro, o local não precisaria ser um transmissor GPS separado. Só precisa ser voz ou texto transmitindo os dados de localização que o avião já possui. Qualquer que seja a comunicação dos dados de localização, ela não precisa ser retransmitida no ponto de impacto ou dano. Obviamente, isso seria muito útil, mas no caso do MH370 - e especialmente se ele estivesse voando em linha reta, então ter dois pontos seria útil.

Ou seja, se o avião for detectado sobre a Malásia, então, no Oceano Índico, eles terão um caminho e uma área de pesquisa relativa com base em combustível etc. Não é perfeito, mas simplesmente um transponder que não pode ser desativado provavelmente teria sido suficiente para detectar a área geral da aeronave na primeira semana. É preciso haver rastreamento por satélite em tempo real, mas acho que já existem sistemas suficientes que facilitariam muito isso.

Como exemplo, e em resposta ao post anterior sobre o sistema de $ 300M, se uma pessoa sentasse em um avião e mandasse mensagens de texto lat / long a cada 15 segundos, eles encontrariam este avião muito mais rápido mesmo se ultrapassasse as torres de texto . Não estou sugerindo que uma pessoa faça isso, mas você pode criar um dispositivo que faça isso por uma quantidade relativamente pequena de \ $. Não é o sistema perfeito, mas é melhor que nada.

Este serviço já está disponível para aeronaves GA em planos de voo VFR, usando o Spot Beacon da classe do consumidor. ( Link para o comunicado de imprensa ) .

Como o Spot abrange a maior parte da Terra , não vejo por que não seria uma solução generalizada.

O custo (no nível GA) é de aproximadamente $ 100 para o dispositivo e cerca de $ 100 por ano, portanto é bastante razoável.

O dispositivo não é coberto por um TSO, por isso não é certificado para uso comercial, e tal certificação seria cara e difícil. Ainda assim, acho que a tecnologia está pronta e foi demonstrada.

Cerca de 400 aeronaves já fazem isso através do sistema AFIRS, que usa as constelações de satélites Iridium para se comunicar. Custa cerca de US $ 100 mil para instalar.

Observe que a Inmarsat tem uma oferta de rastreamento gratuita, gratuita, como nos clientes que estão pagando por serviços de terceiros. Não tem cobertura mundial completa.

Quanto ao motivo pelo qual não foi obrigatório, acredito que tenha a ver com a necessidade de vetores de análise de custo-benefício / gerenciamento de risco até recentemente, não exigindo isso. Com os custos de pesquisa de AF447 atingindo 100M e os pelo menos US $ 80M gastos na pesquisa MH370, o perfil de risco pode agora fornecer algum ímpeto para instalar essa tecnologia. Apenas para reduzir a exposição ao custo em caso de perda e para obter as vantagens proporcionadas pelo monitoramento em tempo real dos sistemas da aeronave.

Como dito anteriormente, o custo da largura de banda e a cobertura da comunicação via satélite no oceano é uma questão importante para algo que não faz as companhias aéreas ganharem dinheiro diretamente (ao contrário dos dados em vôo para o PAX). Mesmo se você fizer isso com muita frequência, você pode atingir os limites do sistema de comunicação por satélite.

Isso é bem estudado pelo relatório feito após o acidente do AF447: link

Para reduzir o custo, a pergunta é "o avião pode transferir sua posição quando detecta uma situação incomum".

Considere que o horizonte da linha de visão de rádio varia com a altitude e a potência de transmissão. Eu não calculei o horizonte da linha de visão de rádio de 30.000 a 35.000 pés, mas imagino que seja impressionante.

Existem operadores de radioamadoreiros atendendo chamadas de socorro vinte e quatro horas por dia, em todo o mundo. Uma chamada de socorro acompanhada por coordenadas de GPS receberia atenção imediata de qualquer um na frequência. Satélites Ham são outro recurso.