ADS-B und das NextGen Air Traffic System

Mit der Entwicklung des nationalen Luftraumsystems wird die FAA viele neue Technologien einsetzen. Eines der primären Systeme, das im NextGen-Programm der FAA implementiert wird, ist ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast). Um die Abläufe zu rationalisieren, setzt die FAA ADS-B als primäre Navigationsquelle für alle Luftfahrzeuge im nationalen Luftraum ein. Während ADS-B in den meisten Staaten der USA bereits einsatzbereit ist, gibt es immer noch Fragen zu Risiken und Kosten.

Die Rolle von ADS-B

In naher Zukunft wird die Luftfahrtindustrie aufgefordert, die Idee des Freifluges zu akzeptieren, einer Methode zur Verringerung des Verkehrsaufkommens durch den Einsatz von ADS-B. Das ADS-B-System reduziert zudem die Arbeitsbelastung von Piloten und Controllern und ermöglicht eine direktere Weiterleitung von Flugzeugen, wodurch Geld und Zeit gespart werden.

Das Flugsicherungssystem in den Vereinigten Staaten leidet seit Jahren unter Ineffizienzen. Das System verzeichnet nach wie vor einen Anstieg der Verbrauchernachfrage sowie Verzögerungen.

In einem Bericht aus dem Jahr 2009 erklärte die FAA: „Ohne NextGen wird es einen Stau am Himmel geben. Bis 2022 schätzt die FAA, dass dieses Scheitern die US-Wirtschaft jährlich 22 Milliarden Dollar an entgangenen wirtschaftlichen Aktivitäten kosten würde. Diese Zahl wird bis 2033 auf über 40 Milliarden US-Dollar ansteigen, wenn das Lufttransportsystem nicht umgestaltet wird. “

Die Rolle des ADS-B-Systems ist sehr umfangreich. Das System verwendet eine hochgenaue GPS-basierte Boden- und Luftüberwachung, um Controller und Piloten mit präzisen Echtzeitdaten zu versorgen. Diese Daten, genauer als das Radar selbst, können verwendet werden, um die Trennung zwischen Flugzeugen zu verringern, die Sicherheit zu erhöhen und direktere Routen für Flugzeuge bereitzustellen. Darüber hinaus werden Echtzeit-Verkehrs- und Wetterfunktionen im Flugdeck bereitgestellt, in einigen Fällen ohne Kosten für den Betreiber.

ADS-B verwendet einen auf Flugzeugen basierenden Transponder (Mode S), das globale Navigationssatellitensystem (GNSS) und Bodenstationen, um die Höhe, Geschwindigkeit und die Spur von Flugzeugen zu bestimmen. Die Informationen werden dann zusammen mit allen anderen beteiligten Parteien von Flugzeug zu Flugzeug und von Flugzeug zu Controller oder Bodenstation weitergeleitet.

Sicherheitsrisiken

Insgesamt ist das ADS-B-System eine wichtige Verbesserung für die Zukunft unseres Luftraumsystems. Aber es ist nicht ohne Risiko. Da das derzeitige Radarsystem ein weitgehend risikofreies, präzises Navigationssystem ist, stellt der Umstieg auf ein völlig neues System Fragen nach Zuverlässigkeit, Sicherheitsrisiken und Kosten. Was sind diese Fragen und Risiken und wurden sie auf ein akzeptables Maß reduziert?

Die FAA hat zwar gezeigt, dass das Endergebnis eindeutig sicherer und effizienter sein wird, und sie haben Nachforschungen durchgeführt, um ihre Haltung zu untermauern. Sie müssen das Programm jedoch weiterhin aus Sicherheitsgründen prüfen und erneut prüfen Perspektive. Die Einführung eines neuen Systems führt wahrscheinlich zu unbekannten Fehlern und Gefahren. Für ADS-B umfassen diese Gefahren:

• Training und menschliche Faktoren
• GPS-Fehler
• Fehlfunktionen der Avionik
• Sicherheitsprobleme

Diese Fragen 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. In einer Studie aus dem Jahr 2000 wurde eine typische Systemsicherheitsvorrangfolge in Bezug auf das Gesamtsystem abgeschlossen, und es wurde festgestellt, dass das Restrisiko "auf ein akzeptables Niveau eingestellt" wurde.

Zu Beginn der Entwicklung von ADS-B wurde die Capstone-Systemsicherheitsarbeitsgruppe in Zusammenarbeit mit der FAA eingerichtet, um die erforderliche Forschung und vorläufige Gefahrenanalyse von ADS-B bereitzustellen. Zu den festgestellten Gefahren gehören folgende:

Menschliche Faktoren

• Verwirrung und Verlust des Situationsbewusstseins
• Unangemessene Verwendung von Avionik
• Verfahrensfehler des Piloten
• Koordinierungsfragen mit der Flugsicherung
• Verlust des Situationsbewusstseins durch zu viel "Heads-Down" -Zeit

Risiken des Bodensystems

• Kalibrierungsfehler
• Verlust der Kommunikation
• Fehlfunktion

Avionikfehler

GPS-Fehler

Wetter-, Verkehrs- und Geländefehler

• Mangelnde Deckung
• Begrenzte Prognosen
• Begrenzte Meldestationen

Sicherheitslücken

• Spoofing, Jammen und Maskieren

Diese Risiken wurden größtenteils erforscht, analysiert, reduziert und akzeptiert. Eine der größten Gefahren, die mit ADS-B verbunden sind, bleibt jedoch bestehen: menschliches Versagen. Wenn der Pilot die von ihm verwendete Ausrüstung nicht vollständig versteht, wird das System zu einer Gefahr und nicht zu einem Vorteil. Studien weisen darauf hin, dass fortgeschrittene Avioniksysteme eingehende Schulungen und Kenntnisse für den sicheren Umgang mit den Bedienern erfordern, und viele Bedienpersonen erhalten nicht freiwillig die Schulungen, die sie für einen sicheren Flug mit ADS-B benötigen.

Und das ADS-B-Mandat der FAA für alle Flugzeuge, die bis 2020 mit ADS-B ausgerüstet werden sollen, wird die Kosten und Gefahren erhöhen, die mit fortschrittlicher Avionik und menschlichem Versagen verbunden sind.

Das Capstone-Projekt hat festgestellt, dass eine übermäßige Heads-Down-Zeit während der Verwendung von ADS-B möglicherweise zu einem häufigen Verlust des Situationsbewusstseins führt und dass ein Unfall in diesem Fall zwar selten vorkommt, ein daraus resultierender Unfall jedoch wahrscheinlich katastrophal ist. Dies ist ein ständiges Risiko, das für ADS-B-Benutzer weiterhin ein Problem sein wird, da es sich in der Welt des Fliegens zu einer vertrauten Ergänzung entwickelt. Piloten müssen die Verantwortung dafür übernehmen, dieses Risiko durch Schulung und Bewusstsein so weit wie möglich zu verringern.

Alles in allem ist ADS-B eine sichere und effiziente Ergänzung des Luftraumsystems der Nation. Aber wie bei jedem Navigations- oder Avioniksystem ist es nur so sicher wie sein Bediener.