构建基于第四代海事卫星关口站的航空安
全通信系统-
2014 年3 月8 日，马航MH370 客机失联，包括中国在内的十多个国家投入巨大资源搜寻其下落。由于飞机上安装了第三代海事航空站，虽然国际海事卫星组织为确定搜索方向提供了很多数据进行分析研判，但是第三代航空站已经是20 年前的技术, 只能作为飞机通信寻址与报告系统（ACARS）数据链通道，无法提供准确位置信息。马航MH370 事件暴露出的漏洞和不足，给予中国很多警示，如果中国民航飞机发生类似事件，那么我们如何应对？有没有先进的航空卫星通信系统能够实现飞机的全球实时跟踪？基于第四代海事卫星关口站的航空安全通信系统，将为飞机实现全球实时位置监控提供新方式。
一、中国海事卫星主管部门在马航事件中的相关工作
1. 信息掌握
事件发生之后，交通运输部立即启动应急机制，全面启动搜救的相关工作，并责成中国海事卫星管理部门中国交通通信信息中心和民航局等有关单位联合成立专家组，同国际海事卫星组织（Inmarsat）进行了密切的沟通、协调，并获取大量相关信息，对失联客机海事卫星通信记录数据进行了解码、分析、评估和深入研判。
2. 对信息的研判
1）通过第三代海事卫星航空站每隔一个小时的脉冲信号，判断飞机在脱离马来西亚空管区后继续飞行至少5个小时；
2）应用卫星信号仰角和多普勒效应原理，确定飞机南北两
条可能飞行轨迹；
3）通过数据比对，进一步判断飞机南线飞行的可能性，并确定了卫星最后一次接收到自动信号时飞机的时点；
4）根据多普勒效应理论和相关数据，确定客机最后一阶段的速度变化。
根据多普勒效应理论，由MH370 七个时间点的多普勒频移数据，可计算出当时卫星与飞机的相对速度。由于卫星的位置（64.5E）是已知的，可以通过相对速度推断出飞机的航向与航速之间的关系，建立了多普勒频移与航速、航向的数学模型。依据马航提供的MH370 飞行速度，基本排除了飞机向北线飞行的可能性。通过上述数学模型对其他几次航班( 南向吉隆坡至悉尼，北向吉隆坡至伦敦、吉隆坡至北京等）的多普勒频移数据进行了计算，计算结果与相关的多普勒频移历史数据吻合。
二、可提供航空安全通信的卫星通信系统现状
目前，经过国际民航组织（ICAO）认证，能够为民航飞机提供前舱安全通信的卫星通信系统只有海事卫星、铱星和日本的MTSAT 卫星系统。由于MTSAT 系统只能提供区域卫星服务，所以本文主要介绍海事卫星和铱星系统。
1. 海事卫星通信系统介绍
国际海事卫星组织（Inmarsat）是一个提供全球范围内卫星移动通信的政府间合作机构，成立于1979 年，初期旨在为海上用户提供卫星通信服务，现已发展为世界上唯一为海陆空用户提供全球卫星移动公众通信和遇险安全通信的业务提供者。Inmarsat 支持的用户服务在海事应用上包括直拨电话、传真、电子邮件和数据连接；航空应用包括驾驶舱安全话音、数据、自动位置与状态报告和直拨旅客电话；陆地应用包括微型卫星电话、
传真、数据和运输上的双向数据通信、位置报告、电子邮件和车队管理等。Inmarsat 使用几种不同的移动通信系统，通过一系列终端向用户提供不同的服务，其中包括Inmarsat －A、C、B/M、Aero/Mini-M、F 等系统。
2. 铱星通信系统介绍
铱星移动通信系统诞生于1998 年，其星座包括66颗低轨道卫星，组成 6 个轨道的平面，包括了极地轨道，形成全球覆盖。星上采用先进的数据处理和交换技术，并通过星际链路实现了卫星间的数据处理和交换。这种先进的技术实现了其全球只需要一个关口站即可实现卫星通信接续的全部过程。
三、第四代海事卫星系统介绍
Inmarsat 于2005 年发布了第四代卫星通信网络BGAN。BGAN 系统继承了具备终端小巧、便于携带、操作简单的特点，同时在系统设计上突破了以往系统基于电路交换的技术体制，其空间段依照3GPP 技术体制设计，实现了强大的IP 数据交换功能，是真正意义上的全球宽带卫星传输网络（覆盖南、北纬78以内）。作为新一代移动卫星宽带系统，BGAN 实现了单个信道可提供492kbit/s 的数据传输速率，并借助先进的卫星信道保障带宽技术，满足各个行业的应用需求。
四、构建基于第四代海事卫星的航空安全通信系统
马航MH370 客机失联事件，使得全球聚焦飞机的安全通信系统。目前为民航提供ACARS 的系统主要通过甚高频（VHF）和卫星通信。由于VHF 的覆盖范围有限，卫星通信系统是作为VHF 的有效补充。那么选用什么样的卫星通信系统，对民航公司而言是个非常重要的选择。
虽然Inmarsat 为马航MH370 客机的搜索提供了很多数
据，并同英国航空事故调查处（AAIB）依据海事卫星的信令信号进行了大量的分析，为搜索方位进行了预判。但是，由于此次马航客机使用的是第三代海事卫星航空终端，该系统已经运行近20 年，其航空终端工作在卫星的全球波束中，无法在系统中查询到终端准确的位置信息，只能依据终端到卫星的延时及天线的姿态来进行判断分析。
五、结束语
目前，我国民航飞机安装的主要卫星通信设备依然为海事卫星三代星设备，作为一个已经使用近20 年的系统，该系统已经无法满足目前航空界日益快速发展的数据传输需求，也无法面对日趋严重的全球政治环境。目前，国际民航组织正在联合Inmarsat、相关设备厂商、夏威夷航空公司等全面测试第四代海事卫星航空站传输寻址式自动相关监视（ADS-C）和未来空中导航系统（FANS）数据，并希望更多的航空公司参与测试。Inmarsat 预计按照目前的工作计划，四代星航空站将在2015 年第二季度获得安全通信认证，正式在民航飞机传输ADS-C 和FANS 安全数据。
基于北京第四代海事卫星关口站的航空安全通信系统的建立，不仅满足更多的飞行数据传输，而且大幅降低了航空公司的运营成本，最重要的一点，它为飞机实现全球实时位置监控提供了全新的方式。
