¿Por qué no todos los aviones comerciales transmiten datos de GPS en tiempo real?

La mayoría de los aviones comerciales transmiten su posición basada en GPS dos veces por segundo. Esto es parte de sus transmisiones de vigilancia dependiente automática: transmisión (ADS-B) . El problema de proporcionar cobertura de receptor mundial para este sistema es que la frecuencia que utiliza solo viaja de línea a línea de visión, por lo que no viajará más allá del horizonte.

Brindar cobertura sobre grandes masas de agua requeriría una red de boyas, que sería bastante costosa.

Otra posibilidad es poner receptores ADS-B en los satélites. Este concepto ha sido desarrollado por ( Aireon ) en la constelación de satélites Iridium Next. El sistema (66 satélites + 9 repuestos) entró en funcionamiento en 2019 y proporciona cobertura global.

Lo siguiente es, con respecto a las aeronaves, especulación. Sin embargo, pasé una década trabajando en los sistemas de seguimiento basados ​​en GPS mencionados en la pregunta, con especial énfasis en las operaciones remotas en las zonas rurales de Australia. Probamos el uso de Iridium, así que también comentaré sobre eso.

En primer lugar, estos sistemas no informan en tiempo real, eso es una tontería hecha por marketroids que ni siquiera saben lo que significa en tiempo real (descubrí esto mientras intentaba persuadirlos de que no pusieran afirmaciones insostenibles en el material promocional).

Los sistemas de telemetría y posicionamiento del vehículo informan periódicamente. Las unidades más sofisticadas almacenan y reenvían, lo que significa que registran la posición a intervalos frecuentes y cargan ráfagas de telemetría cuando la red está disponible. Los de "tiempo real" usan la red telefónica, mientras que otros cargan cuando pasan por puntos de referencia WIFI, generalmente en depósitos y lugares de recogida. Existen híbridos, que informan datos escasos periódicamente a través de la red y cargan muestras de mayor resolución en puntos de ruta. Las unidades más sofisticadas tienen reglas de prioridad.

El transporte terrestre de carga en los Estados Unidos corre a lo largo de estrechos corredores concentrados (carreteras y rieles) que están bien atendidos por la red telefónica. Esto también se aplica a la carga en la costa este de Australia, pero la disponibilidad disminuye a medida que se dirige hacia el oeste. Como resultado, la red está disponible la mayor parte del tiempo para que las unidades puedan cargar a intervalos regulares, manteniendo la ilusión de seguimiento en tiempo real. Algunos sistemas también admiten el sondeo manual de la unidad para obtener información de posición más reciente a pedido, pero esto solo funciona cuando la unidad está en la red.

Cuando lo probamos, Iridium tenía un ancho de banda pésimo a un costo escandaloso. En el hemisferio sur, la densidad de satélites es tan baja que es posible que vea un satélite brevemente cada veinte minutos aproximadamente. El tiempo entre decidir que las cosas están fuera de control y que el avión se estrelle podría hacer que el avión caiga fácilmente antes de que haya una conexión satelital disponible, aunque supongo que las cosas podrían ser mejores a gran altura con horizontes mucho más amplios. Los sistemas Iridium que tenía eran voraces de energía, pero eso no es un problema en los sistemas montados en vehículos.

Los aviones se mueven demasiado rápido para la red de telefonía celular; cuando terminan de negociar con una célula, ya están en la siguiente. Además, su altitud significa que obtienen una intensidad de señal similar de varias celdas vecinas, lo que los hace saltar entre celdas de forma impredecible. Estuve en un avión privado en el que el equipo de radio falló, y el piloto pasó un mal rato manteniendo una conexión de teléfono celular a la torre debido a la velocidad y la altitud. Las embarcaciones comerciales son más altas y rápidas, por lo que dudo que funcione.

En el mar, no hay nada más que comunicaciones por satélite. Me imagino que sobre el Atlántico no sería tan malo, pero hay muchas rutas comerciales que recorren un largo camino en medio de una gran nada húmeda. También hay muchos vuelos comerciales, y se mueven tan rápido que tendrías que informar cada segundo para obtener algún tipo de precisión posicional. No estoy seguro de que la red satelital civil pueda hacer frente. Sé que transmiten grandes cantidades de datos de TV, pero (a) ese ancho de banda está comprometido y (b) es una transmisión tolerante a pérdidas. Es un lag alto. Cuando intenta usarlos para admitir conversaciones de red sin pérdida, el rendimiento se desploma.

No tengo idea de por qué la caja negra no se expulsa antes del impacto. Podría configurar fácilmente un sistema que, una vez armado, lo expulsaría cuando la nave descendiera por debajo de cierta altitud. Si fuera yo, habría un pequeño paracaídas y un globo meteorológico autoinflable, y el avión estaría transmitiendo actualizaciones de posición al sistema expulsado hasta que fallara. Un pequeño cargador solar podría mantener el transpondedor funcionando y con el globo manteniendo la unidad fuera del agua, no debería ser difícil de encontrar. Dicho sistema no tendría dependencias de red y, aunque bien podría desviarse mucho antes de ser recogido, sabría dónde estaba en el momento de la eyección y exactamente dónde estaba la aeronave cuando dejó de transmitir.

Una pregunta interesante de los comentarios:

¿Quizás la aeronave podría mantener una red adaptativa entre ellos mientras vuelan? Eso aumentaría el alcance de la cobertura. El ancho de banda para paquetes de posición razonablemente periódicos es lo suficientemente bajo como para que una aeronave pueda reenviar fácilmente paquetes desde docenas de otros (y luego a las estaciones base).

Es una buena idea, pero los océanos son colosales. Incluso con cientos de vuelos en el aire al mismo tiempo, incluso en corredores aéreos sobre tierra, estar dentro del alcance visual es un evento periódico. Solo en el espacio aéreo abarrotado alrededor de un aeropuerto comercial es probable que esto funcione, y cuando estás tan cerca tienes comunicaciones de todos modos. Una pena porque es creativo y técnicamente interesante.

El principal problema con esto es que es algo fácil saber dónde está el dispositivo, es mucho más difícil para el dispositivo decirle a otra persona dónde está. Los satélites son realmente la única opción para este tipo de cosas, y muchas de las rutas polares tienen una cobertura satelital bastante pobre de todos modos. Además, el ancho de banda del satélite es bastante caro.

ya hay algo así, los radares primario y secundario permiten que el controlador reciba datos posicionales, por lo que agregar esto es superfluo desde el punto de vista de la FAA. Hacer esto voluntariamente es costoso.

Para implementar una transmisión de datos de posición gps, necesita que alguien lo escuche. Los coches utilizan la red móvil existente. Los aviones probablemente usarían las frecuencias del transpondedor.

También debe ser compatible con los transpondedores existentes mientras se lleva a cabo el despliegue global.

De un documental sobre el accidente de Air France en 2009: Recuerdo que un experto en aviación respondió la misma pregunta. Dijo que es caro (alrededor de $300 millones adicionales para una aerolínea nacional típica por año) y que las aerolíneas son reacias a asumir gastos adicionales, incluso si tal empresa mejora la seguridad (el avión de Air France se estrelló porque los tubos de Pitot se congelaron, por lo que se desconectó el piloto automático La aerolínea sabía que los tubos de Pitot necesitaban ser reemplazados mucho antes del accidente, pero no hizo nada porque era costoso).

En realidad, no creo que sea terriblemente difícil de implementar técnicamente. Por supuesto, lograr que los reguladores y las aerolíneas participen, y lidiar con los problemas de seguridad y privacidad, son asuntos completamente distintos.

Como han señalado otros, existen redes de datos satelitales (por ejemplo, Iridium e Inmarsat) que se pueden utilizar para transmitir información de ubicación "de vuelta a la base". El equipo terminal de campo para estas redes tampoco consume mucha energía.

De hecho, una empresa con la que trabajé un poco en el pasado (en otro proyecto) vende un sistema exactamente igual que ahora, que está diseñado para helicópteros y aviones pequeños. No son una gran empresa, por lo que apostaría a que también tienen competidores en este campo.

https://www.indigosat.com tiene detalles de su sistema particular.

No, no sería útil. Y no, sería extremadamente difícil de implementar, sin mencionar que sería extremadamente costoso.
Los automóviles y camiones rara vez están fuera del alcance de las torres de telefonía celular, que es el sistema que utilizan para transmitir esos datos a la sede de su empresa. Tenga en cuenta que eso solo se usa para algunas empresas de camiones y taxis, y algunas empresas de alquiler y arrendamiento de automóviles, no en general (aunque hay algunos gobiernos que lo están presionando, lo que tiene consideraciones de privacidad muy fuertes ya que esencialmente su ubicación sería conocida por el gobierno dentro de un radio corto en cualquier momento, el Gran Hermano te está mirando...).
Se utiliza principalmente para fines de gestión de flotas, como una agencia de alquiler que puede utilizarlo para indicarle dónde se escribió la multa por exceso de velocidad para que puedan decirle a la policía a quién enviar la multa (y los puntos en su licencia).

El equipo para automóviles y camiones también es pequeño, pesa tal vez una libra (incluidos los soportes de montaje, los cables, etc.) y consume poca energía.
Para los aviones, tendría que ser más grande, ya que en lugar de un pequeño transceptor de teléfono móvil, necesitaría un enlace de radio satelital y una antena. Como resultado, también consumiría mucha más energía, lo que significa un mayor uso de combustible además del uso de combustible adicional por el mayor peso de la aeronave (ignorando la posible resistencia adicional de la antena que lo empeora aún más).
Y no es en tiempo real, obviamente, el costo sería demasiado alto. La mayoría de los automóviles y camiones enviarían una actualización solo una vez cada pocos minutos como máximo (seleccionable).

Y los aviones ya tienen algo parecido de todos modos, con sistemas que pueden enviar datos de ubicación y estado a la aerolínea. Pero se activa manualmente, por lo general, y no en uso universal.

Tal sistema no tendría virtualmente ningún propósito y su operación tendría un alto costo. No solo necesitaría una pequeña caja en cada avión, necesitaría una red de satélites de comunicaciones, estaciones terrestres en todo el mundo con personal disponible las 24 horas, los 7 días de la semana, etc. etc.
Y dudo seriamente que quiera para agregar unos cientos de dólares al precio de cada boleto solo en caso de que cuando su vuelo se caiga, alguien pueda encontrar el accidente un poco antes.

No he leído todas estas respuestas, pero la mayoría se enfoca en ubicar el avión que se estrelló en medio del océano, así como los principales equipos y transmisores nuevos. Primero, la ubicación no tendría que ser un transmisor GPS separado. Solo necesita ser voz o texto transmitiendo los datos de ubicación que ya tiene el avión. Cualquiera que sea la comunicación de los datos de ubicación, no tiene que transmitirse en el punto de impacto o daño. Obviamente, eso sería de gran ayuda, pero en el caso del MH370, y especialmente si estuviera volando en línea recta, entonces sería útil tener 2 puntos.

Es decir, si el avión se detecta sobre Malasia, luego sobre el Océano Índico, tendrían una ruta y un área de búsqueda relativa basada en el combustible, etc. No es perfecto, pero simplemente un transpondedor que no se puede apagar probablemente tendría sido suficiente para detectar el área general de la aeronave en la primera semana. Es necesario que haya seguimiento por satélite en tiempo real, pero creo que ya existen suficientes sistemas que lo habrían hecho mucho más fácil.

Como ejemplo, y en respuesta a la publicación anterior sobre el sistema de $ 300 millones, si una persona se sentara en un avión y enviara un mensaje de texto de latitud/longitud cada 15 segundos, encontraría este avión mucho más rápido incluso si fuera más allá de las torres de texto. No estoy sugiriendo que una persona haga eso, pero puede crear un dispositivo que lo haga por una cantidad relativamente pequeña de $ . No es el sistema perfecto, pero es mejor que nada.

Este servicio ya está disponible para aviones GA en planes de vuelo VFR, utilizando el Spot Beacon de grado de consumidor. ( Enlace al Comunicado de Prensa ) .

Debido a que Spot cubre la mayor parte de la tierra , no veo por qué no sería una solución generalizada.

El costo (al nivel de GA) es de alrededor de $ 100 por el dispositivo y alrededor de $ 100 por año, por lo que es bastante razonable.

El dispositivo no está cubierto por un TSO, por lo que no está certificado para uso comercial, y dicha certificación sería costosa y difícil. Aún así, creo que la tecnología está lista y ha sido demostrada.

Unos 400 aviones ya lo hacen a través del sistema AFIRS, que utiliza constelaciones de satélites Iridium para comunicarse. Cuesta unos $ 100K para instalar.

Tenga en cuenta que Inmarsat tiene una oferta de seguimiento gratuita, gratuita para clientes que pagan por servicios de proveedores externos. No tiene una cobertura mundial completa.

En cuanto a por qué no ha sido obligatorio, creo que tiene que ver con la necesidad de los vectores de análisis de costo-beneficio/gestión de riesgos que hasta hace poco no lo requerían. Con los costos de búsqueda del AF447 alcanzando los 100 millones y los al menos $80 millones gastados en la búsqueda del MH370, el perfil de riesgo ahora puede proporcionar cierto impulso para instalar dicha tecnología. Aunque solo sea para reducir la exposición de costos en caso de pérdida y obtener las ventajas que brinda el monitoreo en tiempo real de los sistemas de aeronaves.

La conclusión es que no se ha visto como una necesidad, pero ya es una realidad tecnológica con algunos aviones que ya llevan los sistemas.

Como se indicó anteriormente, el costo del ancho de banda y la cobertura de la comunicación satelital a través del océano es un problema importante para algo que no hace que las aerolíneas ganen dinero directamente (al contrario de los datos en vuelo para PAX). Incluso si lo hace con demasiada frecuencia, podría alcanzar los límites del sistema de comunicación por satélite real.

Esto está bien estudiado por el informe realizado tras el accidente del AF447: http://www.bea.aero/en/enquetes/flight.af.447/triggered.transmission.of.flight.data.pdf

Para abaratar el coste de la misma la pregunta que se hace es "¿puede el avión cambiar de posición cuando detecta una situación anómala?".

Tenga en cuenta que el horizonte de la línea de visión de radio varía con la altitud y la potencia de transmisión. No he calculado el horizonte de la línea de visión de radio de 30,000 a 35,000 pies, pero imagino que es asombroso.

Hay operadores de radioaficionados escuchando llamadas de socorro las veinticuatro horas del día, en todo el mundo. Una llamada de socorro acompañada de coordenadas de GPS llamaría la atención inmediata de cualquier persona en la frecuencia. Los satélites Ham son otro recurso.