미래 항공 항법 시스템

Future Air Navigation System

FANS(Future Air Navigation System)는 조종사와 항공 교통 관제사 간에 직접 데이터 링크 통신을 제공하는 항전 시스템이다. 통신에는 항공 교통 관제 허가, 조종사 요청 및 위치 보고가 포함된다.[1] In the FANS-B equipped Airbus A320 family aircraft, an Air Traffic Services Unit (ATSU) and a VHF Data Link radio (VDR3) in the avionics rack and two data link control and display units (DCDUs) in the cockpit enable the flight crew to read and answer the controller–pilot data link communications (CPDLC) messages received from the ground.[2]

FANS 개요

세계 항공 교통 관제 시스템은 국제 민간 항공 기구(ICAO)의 창설을 시작한 1944년 시카고에서 열린 회의에 이어 1940년대에 정의된 요소들을 여전히 사용하고 있다. 이 전통적인 ATC 시스템은 항공기 통신, 항법 및 감시(CNS)에 아날로그 무선 시스템을 사용한다.

항공 교통 통제의 항공기 감시 능력은 이동 수단으로서의 비행의 성장에 의해 급속도로 추월되고 있었다. 미래 시스템을 위한 항공 통신, 내비게이션, 감시 및 항공 교통 관리 ICAO 표준을 개선하기 위한 노력의 일환으로, 이 통합 시스템은 FANS(Future Air Navigation System)로 알려져 있으며, 관제사가 증가된 자동화 및 위성 기반 시스템의 사용을 통해 보다 수동적인 모니터링 역할을 수행할 수 있도록 한다.뱃심

1983년 ICAO는 항공교통관리(ATM)의 미래를 위한 운영개념 개발을 담당하는 미래항공항법시스템(FANS) 특별위원회를 설립하였다. FANS 보고서는 1988년에 발간되어 위성 및 데이터 링크를 이용한 디지털 CNS를 통해 ATM에 대한 업계의 향후 전략의 토대를 마련했다. 그 후 FANS Concept를 실현하는 데 필요한 기술 표준의 개발에 관한 작업이 시작되었다.

1990년대 초 보잉사는 FANS-1로 알려진 1세대 FANS 제품을 발표했다. 이는 초기 ICAO의 자동 종속 감시(ADS) 및 관제사-조종사 데이터 링크 통신(CPDLC) 기술 작업에 기초했으며, 보잉 747-400의 비행 관리 컴퓨터에 소프트웨어 패키지로 구현되었다. 기존 위성 기반 ACARS 통신(Inmarsat Data-2 서비스)을 사용했으며, 남태평양 해양 지역의 운항을 목표로 삼았다. FANS-1의 배치는 원래 경로 선택을 개선하고 그에 따라 연료 연소율을 감소시킴으로써 정당화되었다.

CPDLC 메시지 송수신을 위한 파일럿 인터페이스인 에어버스 A330의 데이터링크 제어 및 디스플레이 장치(DCDU)

비슷한 제품(FANS-A)은 나중에 A340과 A330을 위해 에어버스에 의해 개발되었다. 보잉은 또 보잉 777과 767을 포함하도록 지원 범위를 넓혔다. 두 제품을 합쳐서 FANS-1/A로 통칭한다. FANS-1/A 제품의 작동을 기술하는 주요 산업 표준은 ARINCE 622와 EUROCAE ED-100/RTCA DO-258이다. 신형 에어버스 A380과 보잉 787은 모두 FANS-1/A 능력을 갖추고 있다.

ATC 서비스는 현재 북대서양과 같은 다른 해양 항공 우주에서 FANS 1/A 장착 항공기에 제공되고 있다. 그러나 고밀도 공역에서의 사용과 관련하여 알려진 FANS-1/A의 많은 결함들이 제품의 후기 버전(FANS-1/A+)에서 다루어졌지만, 대륙 공역에서의 사용을 위해 완전히 채택된 적은 없었다. ICAO 작업은 FANS-1이 발표된 후에도 계속되었으며, CNS/ATM 컨셉트 개발을 계속하였다. 항공통신망(ATN)을 이용한 CPDLC에 대한 ICAO 표준은 대륙 공역에 선호되며, 현재 유럽항공관제국이 LINK2000+ 프로그램에 따라 유럽 핵심 공역에 배치하고 있다. ICAO 준수 시스템의 의무 운송은 현재 유럽 위원회가 공표한 이행 규칙(FL280 상공에서 비행하는 항공기의 경우)의 대상이 되고 있다. 이 규칙은 장거리 항공기의 FANS-1/A 사용을 수용한다. 다른 모든 공역 사용자는 ICAO 규정을 준수해야 한다.

여러 벤더가 ICAO ATN/CPDLC 호환 제품을 제공한다. A320 제품군용 에어버스 ICAO 호환 제품은 FANS-B로 알려져 있다. 록웰 콜린스, 허니웰, 스펙타클룩스 등은 보잉 737, 767 등 보잉 항공기에 ICAO 호환 제품을 제공하고 보잉 787도 ICAO ATN/CPDLC 호환 통신을 지원한다. ICAO 준수 제품의 작동을 기술하는 주요 표준은 ICAO 기술 매뉴얼, ICAO 문서 9705 및 9896, Eurocae ED-110B/RTCA DO-280B 및 Eurocae ED-120/RTCA DO-290이다.

배경

항공기는 긍정적인 제어와 절차적 제어의 두 가지 주요 방법을 사용하여 운영된다.

포지티브 컨트롤은 레이더가 있는 영역에 사용되므로 일반적으로 레이더 컨트롤이라고 한다. 관제사는 관제 구역의 비행기를 "인식"하고 VHF 음성을 이용하여 비행 승무원에게 분리를 보장하기 위한 지침을 제공한다. 항공기 위치가 수시로 업데이트되고 VHF 음성접촉이 적시에 이루어지기 때문에 분리기준(한 대의 항공기가 다른 항공기와 분리되어야 하는 거리)이 적다. 항공 교통 관제사가 문제를 인식하고 여러 항공기에 적시에 시정 지시를 내릴 수 있기 때문이다. 분리 기준은 일정 부피의 영공을 점유할 수 있는 비행기의 수를 결정하는 것이다.

절차적 제어는 레이더가 없는 지역(해양 또는 육지)에서 사용된다. FANS 개념은 절차적 통제 하에 운항하는 비행기의 안전성과 효율성을 향상시키기 위해 개발되었다. 이 방법은 항공기를 분리하기 위해 시간 기반 절차를 사용한다. 분리 기준은 보고된 위치의 정확성, 보고 빈도, 개입에 관한 통신의 적시성에 의해 결정된다. 비 FANS 절차 분리는 위치용 관성 항법 시스템, 위치용 비행 승무원 음성 보고서(및 다음 경유지 시간), 통신용 고주파 라디오를 사용한다. INS 시스템은 초기 정렬 후 표류하여 오류가 발생한다. 이 오차는 10nmi(19km)에 도달할 수 있다.

HF 무선 통신에는 HF 사업자에게 연락하여 메시지를 복사하여 해당 ATC 사업자에게 전송하는 것이 포함된다. ATC 서비스 제공자의 응답은 비행기에 연락하는 HF 무선 사업자에게 전달된다. 연결부의 음성 품질이 좋지 않은 경우가 많아 메시지가 반복된다. HF 무선 사업자는 통신 요청으로 포화상태에 이를 수도 있다. 이는 항공기가 횡방향으로 100nmi(190km), 10분 거리, 4,000ft(1,200m) 고도로 분리되도록 하는 절차로 이어진다. 이 절차들은 주어진 공역에서 운항할 수 있는 비행기의 수를 감소시킨다. 시장 수요가 항공사를 정해진 항로에서 동시에 운항하도록 압박할 경우, 이는 항공기의 출발을 지연시키거나 고도에 따라 항공기를 분리하는 방식으로 처리되는 영공 정체로 이어질 수 있다. 후자는 비행시간이 길어지고 연료소모량이 증가하여 매우 비효율적인 운전으로 이어질 수 있다.

추가 정보: 항공 교통 관제

FANS를 이용한 ATC

FANS 개념은 통신, 내비게이션 및 감시(CNS)의 개선을 포함한다.

커뮤니케이션 개선

여기에는 음성 통신에서 디지털 통신으로의 전환이 포함되었다. 특히 ACARS는 통신 매체로 사용되었다. 이로 인해 다른 애플리케이션 개선이 가능해졌다. 애플리케이션은 관제사-조종사 데이터 링크 통신(CPDLC)으로 알려진 비행기에서 호스팅되었다. 이를 통해 승무원은 표준 ATC 통신 메뉴에서 선택하고 메시지를 전송하며 응답을 받을 수 있다. 항공 교통 관제사를 위한 동위 애플리케이션이 지상에 존재한다. 그들은 일련의 메시지 중에서 선택할 수 있고 비행기로 통신을 보낼 수 있다. 비행 승무원은 Wilco, Standby 또는 RESET으로 응답한다. 현재의 메시지 전달 표준은 편도 60초 미만이다.

내비게이션 개선

여기에는 관성 항법에서 GPS 위성을 이용한 위성 항법으로의 전환이 포함된다. 이는 실제 항법 성능(ANP)의 개념도 소개했다. 이전에, 비행 승무원들은 위치 계산에 사용되는 시스템을 통지받았다(레이디오 또는 관성 시스템만 해당). GPS 위성(정속 기하학)의 결정론적 특성 때문에 항법 시스템은 튜닝된 위성 수와 그 위성들의 기하학을 바탕으로 최악의 경우 오류를 계산할 수 있다. (참고: 다른 내비게이션 모드에서도 잠재적 오류를 특징 지을 수 있다.) 따라서, 개선은 비행기에 훨씬 더 정확한 위치를 제공할 뿐만 아니라 실제 항법 성능이 요구되는 항법 성능(RNP)을 만족시키지 못할 경우 비행 승무원에게 경고를 제공한다.

보안 감시 기능 향상

여기에는 음성 보고서(관성 위치 기반)에서 자동 디지털 보고서로 전환하는 작업이 포함된다. 이 애플리케이션은 ADS-C(자동 종속 감시, 계약)로 알려져 있다. 이 시스템에서, 항공 교통 관제사는 비행기의 항법 시스템과 "계약"(소프트웨어 배치)을 설정하여, 예를 들어 5분마다 지정된 주기적 기준(예: 매 5분마다)에 따라 위치 보고서를 자동 전송할 수 있다. 제어기는 또한 편차 계약을 설정할 수 있는데, 이것은 특정 횡방향 편차를 초과할 경우 자동으로 위치 보고서를 전송하게 된다. 이러한 계약은 항공 교통 관제 센터와 항공기 시스템 간에 설정되므로, 비행 승무원은 설정과 관련된 업무량을 갖지 않는다.

팬 절차 제어

CNS의 개선은 FANS 제어 공역에 대한 분리 표준을 감소시키는 새로운 절차를 허용한다. 남태평양에서는 30/30(여기는 측면 30nmi(56km), 오솔길 30nmi(56km)를 목표로 하고 있다. 이것은 공역 능력의 큰 차이를 만든다.

역사

ICAO

국제민간항공기구(ICAO)는 1983년 미래항공항법시스템 특별위원회 출범을 시작으로 수준 높은 개념을 처음 개발했다. 최종 보고서는 1993년에 발표된 계획과 함께 1991년에 발표되었다.

태평양 공학 시험

오늘날 우리가 알고 있는 FANS는 1991년 태평양 공학 재판(PET)에서 시작되었다. 이러한 시험 동안, 비행기는 위치를 자동으로 보고하는 ACARS 장치에 응용 프로그램을 설치했다. 이러한 시험들은 항공사와 영공 관리자들에게 잠재적 편익을 입증했다.

실행

유나이티드항공, 캐세이퍼시픽, 콴타스, 에어뉴질랜드 등은 1993년 보잉사에 접근해 보잉사가 747-400 기종의 FANS 능력 개발을 지원해 줄 것을 요청했다. 보잉은 FANS 지원 비행기와 항공 교통 서비스 제공 업체들 사이의 인터페이스를 통제할 수 있는 표준을 개발하기 위해 항공사와 협력했다. FANS 지원 항공기 시스템의 개발은 작동에 필요한 ATC 지상 시스템 개선과 동시에 진행되었다. 이러한 개선사항은 1995년 6월 20일에 (QANTAS 비행기를 사용하여) 인증되었다.

보잉과 에어버스 모두 FANS-2의 보잉과 FANS-B의 에어버스 구현을 계속 발전시키고 있다. 그 사이 에어버스는 FANS-A에 대한 몇 가지 개선책을 내놓았는데, 현재는 FANS-A+라고 불린다. 주로 ATC 조직에 의해 FANS-1/A와 상호 운용할 수 있는 다양한 지상 시스템이 구축되었다.

FANS 상호 운용성 팀

FANS 상호운용성 팀(FIT)은 1998년 남태평양에서 시작되었다. 이 팀의 목적은 엔드투엔드 시스템의 성능을 모니터링하고 문제를 파악하며 문제를 할당하고 해결하도록 보장하는 것이다. 회원은 항공프레임 제조업체, 항전 공급업체, 통신 서비스 제공업체, 항공 내비게이션 서비스 제공업체 등이다. 이때부터 다른 지역에서는 FIT 그룹을 개시했다.

서비스 제공업체

항공기를 운용하는 고객은 ATN(에로넛 통신 네트워크)과 이리듐 및/또는 인마삿 위성 네트워크에 모두 FANS 1/A 지원 항공기를 연결해야 한다. 상업용 항공기 운영자는 일반적으로 장거리 비행대를 연결하고 위성 및 지상 연결을 감시 및 유지하기 위한 전담 인력을 보유하며, 비즈니스 항공기 및 군용 항공기 운영자는 에어사톤과 같은 회사에 연락하여 시스템을 처음으로 위탁하고 기능 테스트를 수행하며 지속적인 sup를 제공한다.포트. AirSatOne은 그들의 Flight Deck Connect[3] 제품 포트폴리오를 통해 고급 FANS 1/A 서비스를 제공한다. Flight Deck Connect는 기상 정보, 엔진/에어프레임 상태 및 결함 보고서와 같은 보조 서비스([4]AFIS/ACARS)와 함께 FANS 1/A(데이터링크를 통해) 및 안전 음성 서비스용 이리듐 및/또는 인마삿 위성에 대한 연결을 포함한다.

운영승인

AirSatOne과 ARINC와 같은 더 발전된 서비스 제공업체 중 일부는 FANS 1/A 테스트 서비스를 제공한다. 형식 인증 또는 STC 프로세스를 통해 항공기에 FANS 1/A 장비가 장착된 경우, 해당 장비는 운영 승인을 위해 AC 20-140B 준수를 입증해야 한다. As an example AirSatOne offers testing through the satellite and ATN network to support FANS 1/A functionality in accordance with RTCA DO-258A/ED-100A and provides test reports to meet the requirements of RTCA DO-258A/ED-100A, RTCA DO-306/ED-122 and FAA Advisory Circular AC 20-140B.[5] AirSatOne은 또한 매월 또는 FANS 환경에서 비행하기 전에 FANS 1/A 기능을 테스트하기 위해 각 항공기에 대한 최초 시스템 커미셔닝, 문제 해결 테스트 및 비행 전 유지보수 점검도 제공한다.

이정표

1995년 6월 20일 콴타스 B747-400(VH-OJQ)이 호주 시드니에서 원격형 인증(RTC)으로 롤스로이스 FANS-1 패키지를 인증한 최초의 항공기가 되었다. 이어서 6월 21일 시드니에서 로스앤젤레스까지 첫 상업 비행이 이어졌다. 이어 에어뉴질랜드가 제너럴 일렉트릭 FANS-1 패키지를 인증했고 유나이티드 항공이 프랫 앤 휘트니 FANS-1 패키지를 인증했다.

2004년 5월 24일, 보잉 비즈니스 제트기가 FANS를 장착한 비즈니스 제트기의 첫 북대서양 비행을 완료했다. 그 비행기는 스위스 제네바에서 열린 유럽 비즈니스 항공 컨벤션에서 착륙했다. 인디애나주 개리의 개리/시카고 국제공항에서 출발한 논스톱 8시간, 4,000해리(7,400km)의 비행은 FANS중앙감시국(FCMA)이 실시한 북대서양 교통 시험의 일부였다.

2010년 8월, 에게 항공은 에어버스가 제공하는 FANS-B+ 레트로피트 시스템으로 에어버스 A320 기종을 업그레이드하기로 한 최초의 항공사가 되었다.[6]

참고 항목

참조

  1. ^ FANS-1 ATC 데이터 링크를 이용한 승무원 경험 평가
  2. ^ de Cuendias, Sophie. "The Future Air Navigation System, FANS B". FAST 40. Airbus, an EADS Company (July, 2007): 13–19. ISSN 1293-5476.
  3. ^ "Flight Deck Connect™ by AirSatOne". AirSatOne. Retrieved July 14, 2019.
  4. ^ "FAQ Inmarsat aircraft safety and communications' services". Inmarsat. Retrieved July 14, 2019.
  5. ^ "AC 20-140B (Cancelled) - Guidelines for Design Approval of Aircraft Data Link Communication Systems Supporting Air Traffic Services (ATS) (Cancelled)". Federal Aviation Administration. Retrieved July 14, 2019.
  6. ^ "Aegean commits to FANS-B+ upgrade for A320s". ATW Online. August 16, 2010. Retrieved July 14, 2019.

외부 링크