Benutzer:RosarioVanTulpe/Neu4
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Future Air Navigation Systems
Das Future Air Navigation Systems (FANS - System für die Luftnavigation der Zukunft; auch als Freeflight bezeichnet) soll Flugzeugen den direkten Flug vom Startflughafen zum Landeflughaven ermöglichen.
FANS soll schrittweise das bisherige Navigationsverfahren für Flugzeuge ablösen, bei dem die Routenplanung der Flugzeuge und die Lenkung durch die Flugsicherung auf Basis von Luftstraßen erfolgt. Die bisherige Navigation auf Luftstraßen hat seinen historischen Ursprung aus der Zeit vor der Entdeckung und Einführung des Radars bei der Flugsicherung.
==Die aktuele Lage - ohne FANS== FEHLER - Verwechslung mit Freefligh - STREICHEN Auch heute wird bei der Flugdurchführung (nicht aber bei der Flugplanung) in Einzelfällen von der strengen Navigation auf Luftstraßen abgewichen. Sofern es die Verkehrslage erlaubt, bekommt der Pilot von der Flugsicherung ein Freigabe für einen direkten Flug zum Zielflughafen oder einem Wegpunkt, damit er Flugstrecke und Treibstoff einsparen kann. In Deutschland handelt es sich dabei meist nur um kurze Abkürzungen, die dem Piloten einen kleinen Umweg ersparen. Das Problem ist, dass die flugzeuge von Sektor zu Sektor an vordefinierten Punkten zu angemeldeten Zeiten übergeben werden müssen. Darauf beruht die gesamte Planung des Flugsicherungssystems, das für einige Tausend flüge (für ganz Europe) in großen Rechnern geplant und abgestimmt wird. Sollte ein Pilot ein Direkt bekommen, bei dem er in einen Sektor einfligen muß, für den er nicht geplant war, dann bricht die ganze schöne Planung zusammen. Für einzelne Flüge läßt sich ein DIRECT über Telefon mit dem benachbartem Flugsicherungssektor koordinieren. Das geht aber nur in verkehrsschwachen Zeiten. Meist ist der Himmel über Europa aber völlig ausgelastet. Der Blick zum Himmel läßt den Laien zwar daran zweifeln, aber ein Blick auf den Radarschirm und die Vorgaben für die Mindestabstände belehrt ihn dann eines Besseren.
Heute ist es eher ein lustiger Scherz oder eine Anmaßung, wenn der Pilot bei der Flugsicherung über Funk anfragt: "Request direct from Stuttgart to Hamburg" ("Erbitte Direkt-Freigabe von Stuttgart nach Hamburg.)
Die Area Navigarion (RNAV, Flächennavigation) ist schon heute ein Ansatz, um von den starren Verkehrsflüssen auf Luftstraßen abzuweichen. Aber auch dabei werden letztendlich wieder Luftstraßen definiert, die zwar nicht über VOR's geleitet werden, sondern über definierte Wegpunkte.
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[Bearbeiten] Die Zukunft - mit FANS
FANS ist ein Standard, der von der Lufttransport-Indutrie entwickelt wurde, um den Luftraum besser auszunutzen und noch mehr Flugzeuge unterzubringen. Es gibt verschiedene Generationen von FANS-Standards. Beginnend bei einfachen Automatisierungsprozessen bis hin zu futuristischen Ansätzen.
In seiner einfachsten Form benutzen FANS-Flugzeuge das GPS, um ihre Position zu bestimmen. Das GPS hat hierfür ältere Systeme zur Positionsbestimmung - die auf Gyroskopen basierende Trägheitsnavigation - abgelöst. Das Flugzeug sendet dann seiner mitels GPS bestimmte Position (über UKW oder Satellitenkommunikation - SATCOM.
Der FANS-Standard verlangt außerhalbder UKW-Reichweite die Benutzung von INMARSAT. So ist die Flugsicherung über die Position des Flugzeuges genau informiert, da die Radarerfassung nicht so genau ist und nicht weltweit flächendeckend (Ozeane, große Wüsten).
Insgesamt erhöht sich dadurch die Sicherheit und die Gefahr von Zusammenstößen in der Luft (midair collisions) wird verringert. Vor der Einführung von FANS mußten die Piloten ihre Positionsmeldung mündlich durchgeben - über Ozeanen meist mittels Langwellenfunk, da nur Langwelle über die Sichtlinie hinaus eine Funkverbindung erlaubt. Bei der Positionsmeldung über Langwelle muß die flugsicherung einen größeren Sicherheitsabstand zwischen den flugzeugen (Staffelung - separation) einhalten, da das Trägheitsnavigationssystem ungenauer ist und das Rauschen auf der Langwelle gelegentlich eine Veständigung stark erschwert.
Folglich konnte dank FANS der Staffelungsabstand veringert werden. Dadurch wiederum könnne die Flugzeuge viel näher an ihrer gewünschten Route (meist die "ideale Route") fliegen.
Diese "ideale Route" liegt typischerweise auf dem Großkreis (der kürzesten Distanz zwischen zwei Punkten) bzw. berücksichtigt den aktuellen Wind, um die Rückenwindkomponente zu erhöhen oder wenigstens starken Gegenwind zu vermeiden.
Obwohl das FANS-Konzept von der ICAO stammt, wurde es erstmals von den großen flugzeugbauern Boeing und Airbus eingeführt. Boeings FANS-Implementierung heißt FANS-1. Die FANS-Implementierung von Airbus heißt FANS-A. Weitere Verbesserungen ihres FANS-A nannte Airbus dann FANS-A+.
Beide Flugzeugbauer arbeiten an FANS-Weiterentwicklungen. Boeing unter dem Namen FANS-2 und Airbus unte dem Namen FANS-B.
Von den Flugsicherungen verschiedener Länder wurden verschiedene bodensysteme entwickelt, um mit den Boeing- und Airbus-FANS (auch als FANS-1/A bezeichnet) zusammenzuarbeiten.
Seit diesen ersten FANS-Systemen hat die ICAO die Standardisierungsarbeit an FANS vorrangetrieben und als eine Gruppe von Standards veröffentlicht - ( ATM/CNS - Air Transportation Management/Communications, Navigation and Surveillance).
Es wird erwartet, dass Boeing und Airbus bei der zukünftigen Erweiterung ihrere proprietären FANS-Umsetzungen sich auf den aktuellen ICAO-Standard einigen.
Als Zukunftvision sollen die Flugpläne dynamisch aktualisiert werden können, um neue Informationen, wie z.b. den aktuell geänderten Wind, mit berücksichtigen zu können.
[Bearbeiten] Meilensteine
Ein mit dem Future Air Navigation System (FANS), ausgestattete Boeing Business Jet, führte am 24. Mai 2004 den esrten Transatlantikflug eines Geschäftsreisflugzeuges mit FANS durch. FANS hat den mündlichen Kommunikationsbedarf zwischen Besatzung und flugsicherung stark reduziert. Nach einem Start in Gary, Indiana und einem 4.000 NM-Flug landete das Flugzeug in Genf (Schweiz) - auf der European Business Aviation Convention and Exhibition. Der Flug war Teil des North Atlantic Traffic Versuchsprogramms, das von der FANS Central Monitoring Agency (FCMA) durchgeführt wird..
[[Kategorie:Luftfahrt]@@@@@@@@@
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WITH FANS-1 ATC DATA LINK
FANS-1 controller-pilot data link communication (CPDLC) system.
FANS-1 CPDLC. The Future Air Navigation System, or FANS-1,
Communications supported by FANS-1 CPDLC include air traffic control clearances, pilot requests, and position reporting. FANS-1 CPDLC went on-line in 1995, with three international air carriers purchasing FANS-1 equipment for their Boeing 747-400 aircraft.
Five air traffic service facilities that control the South Pacific en route airspace have been providing full CPDLC services to these aircraft, with two international data link companies supporting the data link communications of both airborne and ground-based systems. FANS-1 CPDLC has been in continuous use in the South Pacific oceanic airspace for over three years.
In addition to FANS-1 CPDLC, an ACARS (Aircraft Communications Addressing and Reporting System) package also supports ATC-to-aircraft data link communication in oceanic airspace. In contrast to FANS-1 CPDLC, the ACARS system uses a radio operator as an intermediary who relays messages between air and ground. This system is about to be discontinued.
More aircraft are or will soon be certified for FANS CPDLC communications, including Boeing's 777, 757/767 and MD-90; and Airbus's A319/320/321 and A330/340. Tokyo Center and Oakland Center have begun to provide FANS-1 CPDLC services on central and northern Pacific routes, and at least 8-10 additional international carriers will soon be using FANS-1 CPDLC on their 747-400 and 777 aircraft.
part of NASA's Terminal Area Productivity program the possible use of CPDLC in the domestic terminal environment o exchange route information and clearances between an aircraft's flight management system and ground-based air traffic controller decision support tools (the Center TRACON Automation System)
conditional clearances - CDU-Schrift - The correct operational procedure is to 'print and read aloud'
Reserve - SELCAL
of the unintended side effects of changing from voice to data link for pilot-controller communication. One of these consequences is increased difficulty in conducting any dialog or negotiation that requires more than a simple question-reply exchange.
conducting a dialog becomes more difficult; absence of readback opportunities removes an important error trapping mechanism
overlaping nature of aviation Communications, Navigation, and Surveillance
Although the FAA is currently debating elements of Next-Generation ATM and National Airspace Systems (NAS),
Automatic Dependent Surveillance - ADS
Future Air Navigation System (ICAO-endorsed worldwide navigation plan -- the term "CNS/ATM" is now preferred) Communications, Navigation, Surveillance/Air Traffic Management, the CNS/ATM systems concept
With air traffic predicted to grow at the rate of five percent annually, the industry must find a new air traffic management system that provides greater capacity FANS offers a space-based method for handling increased air traffic, allowing operators to obtain maximum revenue from their operations while ensuring safe conditions for their passengers. The current air traffic management system is based on ground navigational aids, radar, and voice communications, and will eventually be unable to cope with predicted air traffic growth. reduced fuel burn and flight time through direct routing, and increased payload capability for takeoff-weight-limited flights.
advantage of several needed improvements:
1. Reduced separation between airplanes. 2. More efficient route changes. 3. Satellite communication. 4. No altitude loss when crossing tracks. 5. More direct routings.
Reduced Separation Between Airplanes In non-FANS procedural airplane separation, errors in navigation and potential errors in voice communication between the flight crew and air traffic controller are considered when determining the necessary airspace separation between airplanes. The uncertainties of traditional voice position reporting and the delay associated with high-frequency relayed voice communications (20 to 45 min to make a high-frequency voice position report) require the air traffic controller to allow a tremendous amount of airspace between each airplane, typically 100 nmi laterally and 120 nmi longitudinally. This computes to 48,000 mi2 of airspace to protect one airplane, and means that airplanes often operate at less-than-optimal altitudes and speeds.
However, through a satellite data link, airplanes equipped with FANS can transmit automatic dependent surveillance reports with actual position and intent information at least every five minutes. The position is based on the highly accurate Global Positioning System (GPS).
Digital data communication between the flight crew and the air traffic controller drastically reduces the possibility of error, and allows greatly reduced airplane separations. The combination of improvements in communication, navigation, and surveillance allows authorities to reduce required separation distances between airplanes, which in turn allows airplanes to fly at their optimum altitude and burn less fuel.
2 More Efficient Route Changes Oceanic operations currently are based on weather data that are 12 to 18 hr old. By using the satellite data link that is part of FANS, however, the latest weather data can be transmitted to an airplane while it is en route. Flight crews can then use these data to develop optimized flight plans, or those plans can be generated on the ground and transmitted to the airplane. Such dynamic re-routing may allow airlines to consider reducing discretionary fuel, which further reduces fuel burn or allows an increase in payload.
3 Satellite Communication Satellite communication can reduce to a few minutes the response time for an airplane requesting a step climb to a new, optimum altitude to reduce fuel burn. Response time is currently 20 to 60 min.
4 No Altitude Loss When Crossing Tracks To avoid potential conflict, an airplane that is approaching crossing tracks must be separated by altitude from any traffic on another track. As a result, one of the two airplanes can be forced to operate as much as 4,000 ft below optimum altitude.
But if the air traffic controller has timely surveillance data, including projected intent, and the airplane is able to control its speed so that it reaches the crossing point at a given time, altitude separation would be required less frequently.
5 More Direct Routings In many cases, current air traffic routings are compromised to take advantage of existing navigation aids and radar coverage, resulting in less-than-optimum routings. Taking advantage of space-based navigation and communication would allow more direct (shorter) routes.
Airplanes must be equipped for several functions to support implementation of FANS (see "Status of FANS 1", below, for airplanes equipped for these functions):
* Airline operational control (AOC) data link. * Automatic dependent surveillance (ADS). * Air traffic control (ATC) data link. * Global Positioning System (GPS) integration. * Required navigational performance (RNP). * Required time of arrival (RTA).
Summary FANS represents a potential solution to the growing need for an air navigation system with greater capability. If all elements of the system were implemented, operators could expect such benefits as reduced fuel burn and flight time as well as increased payload and cargo. Possible flight operations improvements resulting from FANS include reduced space between airplanes, more efficient route changes based on updated wind models, satellite communication, no altitude loss when crossing tracks, and more direct routings.
Current Air Traffic Control System The current air traffic system contains communication, navigation, and surveillance elements. Communication is through voice contact with an air traffic controller using high-frequency or very-high-frequency radio. Typically, high-frequency contact is handled through a third party who transcribes the messages on teletype and sends it to the controller. Over the continental United States and Europe, navigation is handled through ground-based navigational beacons. In oceanic airspace and airspace over less-developed countries, inertial-based navigators are used. In airspace over developed countries, surveillance is conducted using ground-based radar; in oceanic airspace or in airspace over less-developed countries, surveillance uses high frequency voice reports.
The space-based FANS would be less expensive and less dependent on ground infrastructure than the current air traffic management system. Using FANS, flight crews and air traffic controllers would communicate through data links based on satellite-based networks and a global positioning system. Airplanes would also send data link position reports using satellite communication networks.
Several changes would be necessary to implement FANS, including changes in the operational concept used by states, airspace operational procedures used to coordinate how traffic controllers and flight crews communicate, and ground and airplane equipment.
Status of FANS 1 Approximately 15 airlines have purchased 350 ship-sets of FANS 1 upgrades for the 747-400. The 777 includes FANS 1 as a basic feature, and as of press time, Boeing anticipated certification of its 757, 767, and MD-90 FANS 1 airplanes during first-quarter 1998. FANS 1 will be an option on the 717. Certification dates are being determined for FANS programs for the MD-11 and MD-10F (a two-crew modification to the DC-10 freighter under development for Federal Express; see article on page 22).
THE FUTURE AIR NAVIGATION SYSTEM SHOULD BE A GLOBAL REALITY BY 2010.
Launched: FANS B for continental areas Planned enhancements - FANS B+
Continous descent approach
Schneller mit FANS - Neue Kommunikationssysteme ermöglichen kürzere Flugrouten - die rechnerisch kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten auf der Erde kann in vielen Fällen mit dem Flugzeug nicht beflogen werden. Staatspolitische, verkehrsrechtliche und technische Besonderheiten sowie topografische Gegebenheiten, beeinflussen viele Flugrouten.
Bei der Suche nach neuen, kürzeren und damit zeit- und kostensparenden Strecken spielen viele Faktoren eine Rolle. Das bezieht sich besonders auf Langstreckenflüge. Durch Nutzung neuer Kommunikationstechniken eröffnen sich jetzt auch auf dem Gebiet der Luftfahrt neue Perspektiven.
FANS, Future Air Navigation System, dieser Name steht für eine Technologie, mit der es möglich ist, neue Flugrouten zu erschließen. Dabei ist FANS eigentlich kein Navigationsinstrument, sondern dient zunächst nur der Kommunikation zwischen einem Flugzeug und einer Bodenstelle. Dies gab es bisher auch schon, allerdings fast ausschließlich per Sprechfunk. In Regionen mit relativ wenig Bodenkontrollstationen, beispielsweise über großen Wasser- aber auch vielen Landgebieten ist eine Radarüberwachung mit klassischen Systemen nicht möglich. Mit FANS dagegen können die automatisch im sogenannten Flugmanagement-Computer berechneten aktuellen Positionsmeldungen eines Flugzeugs an eine Bodenstation übermittelt werden In regelmäßigen Abständen sendet FANS die Flugnummer, die Flughöhe, die Geschwindigkeit und natürlich die jeweilige geografische Position über Satelliten zur Bodenempfangsstation. Zwischen Pilot und dem Kontroller findet eine sogenannte Data-Link Kommunikation statt. Dabei werden praktisch Telexe gesendet, beziehungsweise empfangen. Die empfangenen Daten werden per Computer in ein virtuelles Radarbild umgewandelt, so dass der Kontroller am Boden den Luftraum überwachen kann. Dieses Kommunikationssystem eröffnet nun die Möglichkeit, neue Flugrouten ohne großen zusätzlichen Aufwand am Boden festzulegen.
Lufthansa und andere Airlines wollen auf Flügen von Frankfurt in den fernen Osten verstärkt die Vorteile von FANS nutzen. Mit den chinesischen Behörden wird beispielsweise über eine Änderung der bestehenden, aber für Lufthansa nicht besonders effektiven Route L888 “Lima-Tripple-Eight” von Frankfurt nach Bangkok verhandelt. Die modifizierte Route möchte Lufthansa auf dem Flug von Frankfurt nach Hongkong nutzen, was eine Zeitverkürzung von etwa 30 Minuten pro Flug bringen würde. Im Jahr könnten rund 520 Flugstunden eingespart werden; insgesamt sogar 5.000 Stunden, wenn alle zusätzlich geplanten Flüge diese Route nehmen würden. Die Einsparungen an Treibstoff sind bei einer Ausnutzung – beispielsweise der optimalen Routen nach Hongkong – enorm: 46.000 Tonnen Kerosin jährlich, was einer Reduzierung von 140.000 Tonnen Kohlenmonoxyd entspricht. Ähnlich sähe es mit FANS-Routen über Nordkorea nach Osaka in Japan aus oder auf der Strecke von Frankfurt nach Singapur. FANS entlastet also auch die Umwelt. Beim Vergleich zwischen den heute beflogenen Standardrouten und optimierten FANS-Route auf den Strecken nach Asien schlüge außerdem allein bei Lufthansa ein Einsparungspotenzial von mehreren Millionen Euro zu Buche.
[Bearbeiten] Weblinks
http://www.icao.int/icao/en/atb/fep/C257_Satelite.pdf
http://www.icao.int/icao/en/ro/rio/danb.htm
[Bearbeiten] finanzierung
while CNS/ATM is cost-beneficial for the industry overall, it is highly cost-beneficial for users, but frequently not cost-beneficial for providers. Thus, arrangements have to be made for provider costs to be recovered from users through user charges. Users have already agreed to this as long as the charges are equitable, transparent and related to costs.
it remains a hurdle in a number of countries, a hurdle that must be overcome if we are to have a truly seamless global air traffic management system.
Secondly, we communicate primarily using voice. Unfortunately, these analogue transmissions suffer from a number of shortcomings. They do not permit high rates of transmission of data, and they take up a great deal of valuable and diminishing frequency spectrum.
Add to all of this a lack of automation, and we find ourselves unable to handle and transfer information and unable to improve and speed up the decision-making process of people in the air and on the ground. our aim is to exploit space-based technologies, digital technologies and advances in automation, so that the users of the airspace would derive significant benefits. First, communications. People and systems on the ground must communicate with aircraft during all phases of flight. Good communications with timely and dependable availability are the cornerstone of the safe and efficient operation of civil aviation. In CNS/ATM systems, communications will therefore increasingly be carried out through a medium known as digital data link. This will allow a high data transfer rate, increased reliability and integrity, improved frequency spectrum utilization and very importantly, an improved interface with automated systems.
The next element of the future system is navigation. Navigation refers to our ability to locate our position on Earth and then to determine the course to steer to arrive at the next desired point. Improvements in navigation in CNS/ATM systems include the progressive use of global navigation satellite systems which virtually bathe the Earth in accurate navigation signals, providing world-wide navigation coverage.
r GPS, of the United States, and the Global Orbiting Navigation Satellite System, or GLONASS, of the Russian Federation
The third element of CNS/ATM is surveillance. Surveillance refers to the methods used for keeping track of aircraft.
With the introduction of the advanced communications systems that I have described earlier, and with the accurate navigation systems that I have just spoken about, a new method of automated surveillance has evolved which will support further improvements in operating economies and efficiencies through reduced separation between aircraft.
This surveillance system requires aircraft to automatically transmit their positions, and other useful information contained in the computers on-board the aircraft, to air traffic control units.
y being better able to accommodate an aircraft=s preferred flight profile, and also by reducing separation criteria, we will help aircraft operators achieve reduced operating costs and minimize delays, while simultaneously freeing up additional airspace and increasing capacity. This is where savings in the billions of dollars by some estimates are to be had.
environmental benefits. - reductions in atmospheric emissions will result directly from the improved operational efficiency arising from the introduction of CNS/ATM systems, the process that was begun in 1983 with the establishment of the FANS Committee,
FANS-1 Future Air Navigation System 1, the initial pre-ATN Boeing and
Douglas Aircraft Corporation implementation of FANS.
Future Air Navigation System 1/A, the combined name for the initial pre-ATN Boeing, Aerospatiale, and Airbus Industrie implementation of FANS (also known as AIM-FANS (Airbus Interoperable Modular)).
Future Air Navigation System A, the initial pre-ATN Aerospatiale and Airbus
Industrie implementaiton of FANS (also known as AIM-FANS (Airbus Interoperable Modular)).
B747 - Global Navigation Satellite Sensor Units (GNSSU’s) are connected to each aircraft’s Flight Management Computer’s (FMC) to provide precise position and time information, worldwide.
AOC DL, ATC DL
some additional features that are provided by FANS are included as part of the upgraded FMC avionics. Some of these features include Required Time of Arrival (RTA) utilizing time based navigation, and Required Navigation Performance (RNP) which compares actual position versus required position on a given route.ability for pilots to automatically load up-linked flight plan changes into the FMC without having to manually type in the revised information, providing a more efficient means of accepting clearances than what is used today.to up-link an optimal flight plan based on the latest weather information, reduced separation of aircraft for FANS equipped aircraft is possible, thereby increasing efficiency and savings in fuel costs for air carriers.
Operational trials of FANS 1 / A controller-pilot data link communications (CPDLC) in the Santa Maria Oceanic Control Area are planned to commence on December 18, 2006. Flight crews will be able to request en-route altitude and CPDLC. Responses to these requests are also via CPDLC. message set defined by the Guidance Material.