ADS-B järjestelmä hyödyttää lentäjää ja dronepilottia

Lentoliikenteessä ilma-alusten paikkaa voidaan seurata useilla eri tavoilla. Menetelmälennonjohdon ja tutkavalvonnan rinnalle kehittyneet automatiikkaan perustuvat valvontajärjestelmät ovat myös dronepilottien käytössä.

Menetelmälennonjohto on yksinkertaisin tapa muodostaa ilmaliikenteen tilannekuva

Menetelmälennonjohto (procedural atc) tarkoittaa lennonjohtoa ilman teknisillä apuvälineillä saatavaa reaaliaikaista tilannekuvaa. Tällöin lennonjohtajan tilannekuva muodostuu lentäjien antamien paikkailmoitusten, ennalta sovittujen mittarilentomenetelmien sekä lentokentällä toimivan lähilennonjohdon näköhavaintojen pohjalta.

Lentäjät raportoivat sijaintinsa kyseisessä ilmatilassa käytettävällä radiotaajuudella, jolloin kaikki muutkin radiokantaman päässä olevat samaa taajuutta kuuntelevat ilmatilan käyttäjät kuulevat ilmoitukset. Menetelmä nojaa siihen, että lentokoneen järjestelmät tuottavat lentäjälle oikean tiedon sijainnista, lentäjä itse määrittelee sijaintinsa oikein sekä raportoi sen oikein ja asianmukaisesti.

Tutkalla kuunnellaan taivaalta palaavia signaaleja

Ensiötutkaan perustuvassa valvonnassa (primary surveillance radar = PSR) ilma-alukset ja niiden sijainti havainnoidaan tutkalla. Maassa oleva tutka lähettää signaalin, joka osuessaan kiinteään kohteeseen muuttaa kulkusuuntaansa.

Tutka kuuntelee takaisin palaavia tutkakaikuja ja muodostaa tiedon, millä etäisyydellä, missä suunnassa ja kuinka nopeasti kiinteät kohteet, tässä tapauksessa ilma-alukset, liikkuvat. Valvonta on ilma-aluksista riippumatonta (independent), sillä tutkalla voidaan havaita kaikki ilmatilassa olevat ilma-alukset, joista saadaan riittävä tutkavaste.

Toisiotutkaan perustuvassa valvonnassa (secondary surveillance radar = SSR) ilma-aluksessa oleva toisiotutkavastain eli transponderi vastaa saapuvaan tutkasignaaliin lähettämällä nelinumeroisen toisiotutkakoodin ja mahdollisesti myös muita lisätietoja.

Järjestelmä on ensiötutkaa tarkempi ja sen kautta voidaan välittää enemmän tietoa ilma-aluksista, mutta se on riippuvainen ilma-aluksissa olevan toisiotutkavastaimen toiminnasta. Samoin toisiotutkavastain lähettää vastauksen vain saadessaan kyselysignaalin toisiotutkalta.

ADS-B -järjestelmä perustuu tiedon jakamiseen ja vastaanottamiseen

Automatiikkaan perustuvan valvonnan lähetyksillä (ADS-B) ilma-alus, maa-ajoneuvot ja muut kohteet voivat tiedonsiirtoyhteyden kautta automaattisesti lähettää ja/tai vastaanottaa tietoja. Järjestelmä on automaattinen (A = automatic), eli se saa lähetettävät tiedot suoraan ilma-aluksen järjestelmistä ja lähettää ne suoraan eteenpäin. Järjestelmä on riippuvainen (D = dependent), eli oikean tilannekuvan muodostaminen edellyttää sitä, että ilma-alusten lähettimet toimivat asianmukaisesti.

Järjestelmä mahdollistaa tilannekuvan luomisen (S = surveillance), sillä sen kautta saadaan esimerkiksi tarkka tieto ilma-alusten paikasta, korkeudesta ja nopeusvektorista. Tiedot lähetetään avoimesti kaikille (B = broadcast) eli raportit ovat näkyvillä maa-asemille, muille ilma-aluksille ja kenelle tahansa kuka signaalin pystyy vastaanottamaan.

Lähetykseen käytetään ilma-aluksen toisiotutkavastaimen (Mode S) datansiirto-ominaisuutta. Lähetysetäisyys rajoittuu näkölinjaan (line-of-sight), eli laajemman kattavuuden saavuttamiseksi tarvitaan maa-asemia, jotka edelleen välittävät tiedot.

Automatiikkaan perustuvan valvonnan vastaanottimella (ADS-B IN) varustettu ilma-alus kykenee vastaanottamaan sekä muiden ilma-alusten ADS-B lähetyksiä että lentotiedotuspalvelun (FIS-B) ja liikennetietopalvelun (TIS-B) lähetyksiä maa-asemilta. Lentotiedotuspalvelu voi pitää sisällään esimerkiksi säätietoja tai tietoja ilmatilarajoituksista. Liikennetietopalvelun kautta jaetaan tieto kaikesta lennonjohdon tiedossa olevasta liikenteestä, kuten esimerkiksi ilma-aluksista, joilla ei ole käytössään ADS-B lähetintä. Lentäjälle tieto esitetään esimerkiksi visuaalisesti ilma aluksen karttanäytöllä.

Lentotiedotuspalvelu ja kattava liikennetietopalvelu edellyttävät ADS-B-maa-asemaverkostoa, jota Suomessa ei tällä hetkellä ole käytössä. Vastaanotin pystyy kuitenkin vastaanottamaan myös muiden lähellä olevien lentokoneiden ADS-B-lähetyksiä, jolloin lentäjät saavat tiedon muun lähellä olevan ilmaliikenteen sijainnista. Euroopassa ADS-B-laitteiston tulee olla kaikissa isommissa kaupalliseen lentotoimintaan käytettävissä lentokoneissa.

Toinen samankaltainen järjestelmä on sopimukseen perustuva automaattisen valvonnan lähetys (ADS-C). Järjestelmä ei lähetä tietoja avoimesti kaikille, vaan ainoastaan sovituille (C = contract) maa-asemille. Toisiotutkavastaimen sijaan tiedot lähetetään satelliittiyhteyden (esimerkiksi Inmarsat SB-S) kautta, jolloin lähetysetäisyys ei ole rajoitettu radion kantamaan, mutta tiedonsiirrosta aiheutuvat kustannukset ovat korkeat.

Tietojenvaihto alkaa, kun maa-asema muodostaa yhteyden ilma-alukseen ja määrittää toimintaehdot tietojen lähettämiselle. Hätätilanteessa maa-asemalle voidaan lähettää hätäkutsu ilma-aluksen aloitteesta. Järjestelmä on käytössä esimerkiksi valtameren ylittävillä lennoilla, joissa tietoa ei voida välittää maa-asemien kautta.

ADS-B -järjestelmästä on hyötyä myös dronepilotille

Osa markkinoilla olevista droneista kykenee hyödyntämään ilma-alusten transpondereiden ADS-B -lähetystä. Esimerkiksi DJI Matrice M300 -dronet on varustettu AirSense-ominaisuudella, joka on rakennettu ADS-B vastaanottimen (ADS-B IN) ympärille.

Vastaanottimen avulla drone kykenee havaitsemaan muiden ilma-alusten ADS-B lähetyksen. Lähellä havaituista lentokoneista annetaan pilotille varoitus kauko-ohjaimen näytöllä. Järjestelmä ei kuitenkaan pakota dronea väistöliikkeisiin, kuten esimerkiksi laskeutumaan. Pilotin tulee itse huolehtia siitä, että lennätys tapahtuu sallitulla alueella ja sallitulla korkeudella. Tarvittaessa pilotin tulee tehdä välittömästi toimenpiteet törmäyksen välttämiseksi.

On tärkeä huomata, että kaikissa ilma-aluksissa ei ole ADS-B-lähetintä, eikä AirSense-järjestelmä havaitse näitä ilma-aluksia. Matrice M300 -dronessa ei myöskään ole ADS-B-lähetintä (ADS-B OUT), joten se ei jaa omaa sijaintiaan muille ilma-aluksille. Lentäjät eivät siis saa navigointinäytölle varoitusta lähellä olevasta dronesta.

Dronepilotin on tärkeä muistaa, että dronetoiminnan turvallisuus perustuu ensisijaisesti siihen, että lennättäjä tuntee voimassaolevat säännöt, noudattaa niitä ja hallitsee dronen lennättämisen. AirSense-järjestelmä on tarkoitettu vain parantamaan dronepilotin tilannetietoisuutta ja näin vähentämään yhteentörmäyksen riskiä.