Obecnie sytuacja jest skomplikowana. ADS-L działa na trzech różnych częstotliwościach i wykorzystuje trzy różne modulacje. Do tego dochodzą dwa systemy, które funkcjonują niezależnie od tych zmian: FLARM i FANET. Powstaje więc pytanie: jak sprawić, aby wszystkie statki powietrzne mogły się wzajemnie widzieć i być widziane?

Europejska Agencja Bezpieczeństwa Lotniczego (EASA) powołała Electronic Conspicuity Coalition: grupę roboczą skupiającą producentów urządzeń, organizacje lotnicze oraz ekspertów, której celem jest zwiększenie bezpieczeństwa poprzez poprawę wzajemnej elektronicznej widzialności statków powietrznych. Zadaniem Coalition nie jest wskazanie jednego zwycięskiego standardu, lecz znalezienie sposobu, aby istniejące rozwiązania mogły skutecznie współpracować. Tym standardem łączącym mnogość rozwiązań ma być ADS-L, który wypracował już częstotliwości pracy, modulacje oraz format pakietów danych, ale nie wypracował jeszcze sposobu kooperacji pomiędzy różnymi systemami i ten ostatni punkt okazuje się być zadaniem bardzo trudnym w realizacji.

Możliwe sposoby rozwiązania tego węzła gordyjskiego:

Pierwsze to rozwiązanie sprzętowe: wyposażenie każdego statku powietrznego w odbiornik SDR (Software-Defined Radio) zdolny jednocześnie odbierać wszystkie systemy. Jest to rozwiązanie bardzo skuteczne, ale wymaga bardziej zaawansowanej technologii, większej mocy obliczeniowej, poboru prądu, co oznacza wzrost ceny urządzenia z około 50 EUR do nawet 500 EUR.

Drugie to pełna rewolucyjna unifikacja, czyli przejście wszystkich użytkowników na jeden i ten sam system. Pomysł jak się okazuje utopijny, który raczej nie wejdzie w życie, z wielu względów, począwszy od konieczności wymiany sprzętu czyli wyprodukowania zupełnie nowych urządzeń do kwestii marketingowych, czy wręcz emocjonalnych. Ten pomysł oznaczałby, że dominujący na rynku, oddaliby swoją pozycję w zamian, za to aby powstał jeden powszechny interoperacyjny standard.

Trzecim rozwiązaniem jest umowny podział czasu nadawania. Odbiornik przełączał by się pomiędzy systemami zgodnie z ustalonym harmonogramem. Problem polega na tym, że producenci nie chcą lub nawet nie mogą wprowadzać takich mechanizmów. Wymagają one precyzyjnej synchronizacji czasu, a dodatkowo ograniczają efektywny czas nadawania i odbioru ich własnego systemu, redukując pojemność systemu.

Dla dalszych rozwiązań, skupmy się przez chwilę, na trzeciej propozycji:

Największym wyzwaniem pozostaje FANET. System nadaje praktycznie bez przerwy, a część urządzeń, np. naziemne stacje pogodowe, nie posiada odbiornika GPS, więc synchronizacja czasowa jest niemożliwa. Dodatkowo FANET wykorzystuje specyficzną modulację LoRa i wymaga praktycznie 100% uwagi odbiornika. Ponieważ pakiety nadawane są co 5–10 sekund, każde skrócenie czasu nasłuchu powoduje dalszy spadek liczby odbieranych pozycji.

Choć sytuacja wydaje się patowa, można zastosować podejście ewolucyjne. Zamiast próbować zmieniać wszystkie systemy, warto zaakceptować obecny stan i maksymalnie wykorzystać istniejące możliwości.

Pierwszym krokiem jest zbudowanie systemu umożliwiającego częściowy odbiór FLARM, OGN-Tracker, PilotAware i ADS-L oraz jednoczesne nadawanie w OGN-Tracker i ADS-L/PilotAware. „Częściowy odbiór” oznacza, że nie odbierzemy każdego pakietu (bo nie potrafimy jednocześnie odbierać różnych systemów) ale odbierzemy ich wystarczająco dużo, aby zobrazować sytuację w powietrzu i umożliwić dekonfliktację. W praktyce oznacza to odświeżanie pozycji średnio co około 4 sekundy lub częściej, zależnie od systemu.

Rozwiązanie zostało zrealizowane w ramach systemu OGN-Tracker, opisane i udostępnione jako open source. Każdy może je przetestować na urządzeniach takich jak T-Echo, Wio-Tracker czy ThinkNode-M5. Po wgraniu odpowiedniego oprogramowania urządzenie staje się widoczne dla innych systemów i jednocześnie potrafi odbierać ich transmisje. Oczywiście skuteczność zależy również od jakości toru radiowego i zastosowanych anten.

To jest już znaczący postęp: z sytuacji, w której każdy system komunikował się wyłącznie z własnymi użytkownikami, przechodzimy do rzeczywistej współpracy. Szczegóły techniczne wymagają tutaj osobnego, dłuższego opisu, niemniej jednak jestem otwarty na dyskusje (kontakt do mnie, znany redakcji).

Kolejny krok należy do producentów: nawet niewielkie zmiany w oprogramowaniu mogłyby zwiększyć skuteczność współpracy z jednego pakietu na około 4 sekundy do jednego pakietu na 2 sekundy lub nawet lepiej. Często wystarczyłoby jedynie odpowiednio przesunąć moment nadawania pakietów tak, żeby trafić w moment, kiedy wiemy, że drugie urządzenie słucha.

Weźmy znów FANET jako przykład: każde urządzenie posiada układ radiowy zdolny do nadawania we wszystkich modulacjach ADS-L. OGN-Tracker wysyła pakiety FANET co około 10 sekund, aby być widocznym dla paralotniarzy, ale ich nie odbiera, ponieważ byłoby to zbyt kosztowne czasowo. Wystarczyłoby jednak, aby urządzenie FANET co pewien czas wysłało dodatkowy pakiet ADS-L na odpowiedniej częstotliwości i we właściwym momencie. Taka transmisja trwa zaledwie kilka milisekund, nie wymaga zmian sprzętowych, a sprawia, że urządzenie staje się widoczne również dla użytkowników OGN-Tracker i PilotAware.

Podobnie PilotAware mógłby poprawić współpracę z innymi systemami jedynie poprzez niewielkie przesunięcie momentu nadawania swoich pakietów tak, aby te lepiej trafiały z okna odbioru.

Dzięki takiej ewolucyjnej adaptacji już dziś możliwe jest osiągnięcie współpracy pomiędzy otwartymi systemami na poziomie co najmniej jednego pakietu co 2 sekundy. To bardzo dobry wynik, który pokazuje praktyczny kierunek dalszego rozwoju Electronic Conspicuity. Podałem wcześniej przykład FANET ponieważ wydaje mi się, że system ten niewielkim kosztem może poddać się integracji i stać się widocznym elektronicznie dla systemów, które go do tej pory nie widziały np. PilotAware czy OGN-Tracker.

Czy 2 sekundy to wystarczający czas? W przestrzeni klasy G mamy ograniczenie prędkości do 250 wezłów. Rozpatrzmy praktycznie nierealny, ale możliwy teoretycznie scenariusz, w którym dwa statki powietrzne będą się do siebie zbliżały z prędkością 500kt (2x250kt). To oznacza, że oba pokonają w ciągu 2 sekund dystans 514 metrów. Czy jest to czas wystarczający aby się zobaczyć? Trudno powiedzieć. Ale pamiętajmy, że jest to ekstremalny przypadek. Bardziej realny w którym statki powietrzne poruszają się z prędkością około 100km/h, 2 sekundy to już dystans około 100m, czyli dystans, wydaje się absolutnie wystarczający.

Czas pokaże, które podejście wygra. A może Wy macie jakiś inny pomysł? Jak, jak tak, proszę o kontakt (przez redakcję) lub wpis w komentarzu….

Paweł Jałocha