ADS-B Teknolojisi ve Kullanım Alanları

ADS-B Teknolojisi ve Kullanım Alanları

Küresel havacılık endüstrisi, yeni hava sahası kullanıcılarına ev sahipliği yapabilmek ve artan talebi karşılayabilmek için büyük bir dönüşüme hazırlanmaktadır. Günümüzde yapay zekâ entegrasyonu ve otomasyonla birlikte yeni bir inovatif sıçrama öngörülmektedir. Bu süreçte ise havacılık endüstrisinin kusursuza yakın emniyet siciline ve artan operasyonel verimliliğine büyük katkı sağlayan ADS-B kullanımı, konvansiyonel seçeneklere kıyasla sunduğu projeksiyon ve çözümlerle öne çıkmaktadır.

Günden güne artan hava trafiği ve kompleksite seviyesi düşünüldüğünde ADS-B'nin önemi daha da belirgin hale gelmektedir. Geleneksel radar sistemlerinin sınırlarını aşan ve gelişmiş standartlar için zemin hazırlayan ADS-B, pilotlara ve hava trafik kontrolörlerine gerçek zamanlı durumsal farkındalık sağlayarak havacılık sektöründe paradigma değişimini de beraberinde getirmektedir.

Tarihçe ve Kullanım Mantığı
ADS-B teknolojisinin kökleri 1990'lı yıllara dayanmaktadır. FAA, 1990'ların sonlarında Alaska'nın zorlu coğrafi koşullarında radar kapsamının yetersizliği nedeniyle alternatif gözetim yöntemleri aramaya başlamıştır. Bu arayış, "Capstone Programı" adı verilen kapsamlı bir pilot projeye dönüşmüştür. Alaska'daki denemeler, ADS-B teknolojisinin uzak ve coğrafi açıdan zorlu bölgelerde operasyonel emniyet seviyesini artırmadaki etkinliğini gözler önüne sermiştir. Akabinde 2003 yılında Alaska'da konuşlandırılan ilk operasyonel ADS-B sistemi, teknolojinin pratik uygulanabilirliğini gösteren önemli bir kilometre taşı vazifesi üstlenmiştir. 2000'lerin başlarında ADS-B teknolojisinin avantajları benimsenmiş ve dünya çapında yaygınlaşma süreci başlamıştır. Bu bağlamda ADS-B pazarının 2030 yılına kadar 2,8 milyar dolara ulaşması beklenmektedir, bu da teknolojinin ekonomik önemini ve büyüme potansiyelini göstermektedir.

ADS-B'nin kronolojik gelişimi.

ADS-B sisteminde uçaklardaki uyumlu transponderlar, GPS'ten alınan hassas konum bilgisini, uçak kimliğini, irtifayı, hızı, yönü ve hava durumu değişkenleri de dahil olmak üzere çok sayıda operasyonel veriyi içeren mesajları yüksek frekansta (saniyede bir veya iki kez) yayınlar. Bu yayınlar hem yer istasyonları hem de ADS-B alıcısı olan diğer uçaklar tarafından alınır. Yer istasyonları, aldıkları bu bilgiyi hava trafik kontrol sistemlerine ileterek kontrolörlerin hava araçlarını gerçek zamanlı olarak takip etmesini sağlarlar. Bu süreç tamamen otomatik olup, operatör müdahalesi gerektirmez.

ADS-B, kokpitte trafik bilgisi göstergeleri (CDTI), çarpışma önleme sistemleri (ACAS), iyileştirilmiş arama ve kurtarma (SAR) operasyonları, havaalanı yer araçları takibi gibi çeşitli hava ve yer tabanlı uygulamaları destekler. Benzer şekilde ATM özelinde ADS-B kullanımı “MLAT” (Multilateration) radar sistemlerinin eksikliklerini de tamamlayabilir. Uygun ekipmanlarla donatılmış ADS-B sistemine sahip uçaklar, yer istasyonu görüş alanı içerisinde, TCAS’a göre daha iyi bir görüntüleme projeksiyonuyla ilgili trafiklerini takip edebilirler. ADS-B Traffic Advisory System (ATAS) olarak tanımlanan sistem, TCAS gibi kaçınma manevrası üretme yeteneklerine sahip olmasa da pilotların durumsal farkındalığını arttırarak daha gelişmiş bir görüntülemeyle ilgili trafiğin takibini kolaylaştırabilir. Son olarak özellikle genel havacılıkta ve kontrolsüz hava sahalarında sıklıkla kullanılan ForeFlight benzeri EFB (Electronic Flight Bag) uygulamaları ile pilotlar, ADS-B'nin sunduğu avantajlardan istifade edilebilir ve daha emniyetli bir şekilde seyrüsefer yapabilirler.

ADS-B'nin Teknolojik Üstünlükleri

Yüksek Doğruluk ve Güncelleme Hızı: ADS-B'nin GPS tabanlı yapısı, radar sistemlerinden çok daha doğru konum bilgisi sağlar. Geleneksel radar sistemleri uçağın konumunu yansıyan radyo dalgalarından hesaplarken, ADS-B konumunu doğrudan uçağın kendi GPS sisteminden alır. Saniyede 1-2 kez bilgi yayınlaması, geleneksel sistemlerden 10 kat daha hızlı güncelleme anlamına gelir.
Geniş Kapsama Alanı: Yer istasyonları ve özellikle uydu tabanlı alıcıların kullanılmasıyla, radar kapsamının ulaşamadığı okyanuslar, dağlık bölgeler ve uzak alanlar üzerinde gözetim sağlanabilir.
Maliyet: ADS-B yer istasyonlarının kurulum ve bakım maliyetleri, geleneksel radar istasyonlarına göre önemli ölçüde düşüktür.
Zengin Bilgi İçeriği: Geleneksel Mode S transponderlardan çok daha fazla bilgi (hız, irtifa, kimlik, operasyonel durum) yayınlar. Mode S transponderlar, ADS-B'nin yayınladığı geniş bilgi yelpazesine kıyasla daha sınırlı bir parametre aralığı iletir.

Konvansiyonel radar sistemlerinin kısıtlamaları.

Havacılık Operasyonlarına Sağladığı Avantajlar

Gelişmiş Trafik Farkındalığı: Hava trafik kontrolörlerinin uçakları daha hassas ve gerçek zamanlı izlemesini sağlar. Pilotların kokpitte çevrelerindeki trafiği görmesiyle durumsal farkındalıkları önemli ölçüde artar.
Çarpışma Riskinin Azaltılması: Gerçek zamanlı pozisyon bilgisi, mid-air çarpışma riskini minimize eder. Operasyonel manada yeni bir emniyet bariyeri ekler.
Acil Durum Yönetimi: İletişim kaybı veya beklenmedik hava koşulları gibi acil durumlarda daha hızlı ve verimli müdahale imkânı sunar.
Etkin Hava Sahası Kullanımı: Kontrolörlere hava sahasının daha doğru bir resmini sunar. Radar kapsaması olmayan bölgelerde gözetim boşluklarını ortadan kaldırır.
Azaltılmış Ayırma Standartları: Prosedürel ayırma gerektiren bölgelerde uçakların daha yakın mesafelerle (örneğin okyanuslarda 15 deniz mili veya daha az) ayrılmasına olanak tanır.
Rota Planlaması: Daha hassas bir gözetim sistemi olduğu için, daha verimli uçuş yollarına (User Preferred Routings - UPRs) olanak tanır, bu sayede uçuş sürelerini ve mesafeleri azaltır.
Yakıt Tasarrufu: Optimize edilmiş rotalar ve emniyetten feragat etmeden azaltılmış ayırma standartları, yakıt tüketimini ve dolayısıyla emisyonları azaltmaya yardımcı olur.
Maliyet Azaltımı: Havayolları, daha verimli operasyonlar sayesinde operasyonel maliyetlerini önemli ölçüde azaltabilir. Uzay tabanlı ADS-B, yer sistemleri için uygun maliyetli bir yedekleme olarak da değerlendirilebilir.

Güncel Gelişmeler, Uydu Tabanlı ADS-B, Yapay Zekâ ve ADS-B Versiyon 3

Aireon Sistemi ve Küresel Kapsama

2019 yılında hayata geçen uydu tabanlı ADS-B sistemi, havacılık gözetiminde yeni bir çağ başlatmıştır. Iridium'un 66 uydudan oluşan ağı tarafından desteklenen Aireon ADS-B; okyanuslar, kutup bölgeleri, dağlık bölgeler, ormanlar, çöller ve çatışmalı hava sahaları dahil olmak üzere öncesinde konvansiyonel gözetleme sistemleriyle erişim sağlanamayan pek çok bölgede, hava trafiği gözetimine olanak tanır. Bu durum ADS-B sinyalini kullanan gözetleme sistemlerinin kapsamının çok daha genişlemesi ve farklı senaryolar özelinde de işlevsellik kazanması anlamına gelir.

Günümüzde Aireon sisteminin, yeryüzünün hemen hemen tamamında üçlü uydu kapsamına sahip olduğu görülmektedir. Tam operasyonel hale geldiğinde, 66 operasyonel uydu bulunması planlanmaktadır. Genişletilmiş kapsamlı uydu ağı, kutuptan kutuba, yüzeyden uzaya kadar yeryüzündeki tüm hava sahalarını ihtiva edecek şekilde emniyetli ve verimli trafik akışı yönetimini desteklemede yüksek kaliteli bir veri seti sunmaktadır.

Dünyanın en yoğun okyanus hava sahası olan Kuzey Atlantik üzerindeki mevcut araştırmalar, Aireon ortakları NATS ve Nav Canada tarafından yürütülmektedir. Kuzey Atlantik trafiğinin yüzde 95'inden fazlası halihazırda ADS-B donanımlıdır, bu nedenle yakıt tasarrufu ve azaltılmış karbondioksit emisyonları gibi ekstra faydalar elde edilmesi de mümkün hale gelmiştir.

NASA'nın Araştırma ve Geliştirme Çalışmaları

NASA araştırmacıları, şehir alanlarındaki hava taksi uçuşları için ADS-B sinyal kaybı senaryolarını veri odaklı bir metodoloji ile anlayabilmek için araştırmalar yapmaktadır. Bu çalışmalar, gelecekteki kentsel hava mobilite uygulamaları için ADS-B teknolojisinin optimizasyonunda önemli bileşenlere evrilebilir.

Yapay Zekâ Entegrasyonu

ADS-B verilerinin yapay zekâ teknolojileriyle entegrasyonu, havacılık endüstrisinde yeni olanaklar yaratmaktadır. Makine öğrenmesi algoritmaları, ADS-B verilerini analiz ederek:
*Tahmine dayalı bakım programları geliştirebilir,
*Trafik akış optimizasyonu sağlayabilir,
*Potansiyel operasyonel emniyet risklerini önceden tespit edebilir,
*Verilerin korunması ve data güvenliği açısından faydalar sağlayabilir.

ADS-B Versiyon 3 Gelişmeleri

Geliştirilmekte olan ADS-B Versiyon 3, mevcut sistemin kapasitesini artırmaya yönelik önemli iyileştirmeler içermektedir. Optimize edilmiş veri paketleri ile yayın sıklığını bilgi kaybı olmadan azaltma, genişletilmiş menzil sayesinde "Same-Link-Rebroadcast" (SLR) gibi özelliklerle yer istasyonlarının menzilini genişletme, gelişmiş acil durum seçenekleriyle acil durumlarda pozisyon bilgisinin dakikada en az bir kez iletilmesi gibi senaryolar üzerinde çalışılmaktadır. SLR sayesinde "line-of-sight" ve "hidden terminal" problemlerinin önüne geçilebilir. Aynı zamanda havalimalarındaki PAT sahası aktivitelerinin de daha hassas gözetiminde işlevsel rollere sahip olması beklenmektedir.

İnsansız Hava Araçları Entegrasyonu

ADS-B teknolojisi, insansız hava araçlarının hava sahasına entegrasyonunda kritik bir rol oynamaktadır. ADS-B donanımlı İHA'lar:
*Pozisyonlarını sürekli yayınlayabilir,
*Çevrelerindeki trafiği algılayabilir,
*Hem insanlı hem de insansız hava araçlarının emniyetli bir şekilde aynı hava sahasını paylaşmasını sağlayabilir.

Potansiyel Tehditler ve Siber Güvenlik Gelişmeleri

Son dönemde bazı ülkelerde ADS-B sistemlerine yönelik güvenlik endişeleri ortaya çıkmıştır. Artan raporlar neticesinde, ADS-B’nin siber saldırılar ve spoofing’e karşı savunmasız kalabileceği -veri iletişiminde kullanılan sinyallerin şifrelenmemiş olması- gerekçesiyle eleştiriler yoğunlaşmıştır. NASA, ADS-B kullanımındaki bu problemleri çözebilmek için blok zinciri teknolojisinin sunduğu çözümleri (verilerin bütünlüğünü korumak, kriptografi ile üstün güvenlik, kayıtları geri dönüşümsüz tutmak gibi) ideal bularak, blok zinciri tabanlı “Hyperledger Fabric” kullanım senaryoları üzerine araştırmalar yapmaktadır.

Sonuç

ADS-B teknolojisi, Alaska'da başlayan mütevazı denemelerden küresel bir standart haline gelerek, havacılık endüstrisinde paradigma değişimi yaratmıştır. Geleneksel radar sistemlerinin sınırlarını aşan bu teknoloji, yalnızca bir gözetim aracı olmaktan çıkarak havacılığın dijital dönüşümünün temel taşlarından biri haline gelmiştir.

Teknolojinin sağladığı yüksek doğruluk, hızlı güncellemeler, geniş kapsama alanı ve arttırılmış durumsal farkındalık gibi avantajlar, havacılığı daha emniyetli, verimli ve sürdürülebilir hale getirmektedir. Uydu tabanlı sistemlerin devreye girmesiyle birlikte %100 küresel kapsama hedefi gerçekleşmiş, okyanuslar ve uzak bölgeler artık gözetim boşluğu olmaktan çıkmıştır.

Gelecekte de ADS-B teknolojisi; yapay zekâ entegrasyonu, İHA yönetimi, gelişmiş kokpit uygulamaları ve siber güvenlik alanlarında yeni gelişmelerle havacılık ekosisteminin omurgasını oluşturmaya devam edecektir. Teknolojinin sürekli evrimi, havacılık endüstrisinin artan talepleri karşılamak ve güvenlik standartlarını yükseltmek için gerekli altyapıyı sağlamaktadır.

Kaynaklar: 

-Automatic Dependent Surveillance Broadcast (ADS-B) Global Market Insights 2023, Analysis and Forecast to 2028, by Manufacturers, Regions, Technology, Application, Product Type.
-Future ADS-B Applications, Automatic Dependent Surveillance – Broadcast OUT Technical On-Line Workshop for the NAM/CAR Regions (ADS-B/OUT/W) 29 January 2021.
-https://www.nasa.gov/aeronautics/nasa-tests-air-traffic-surveillance-technology-using-its-pilatus-pc-12-aircraft/
-R. J., Reisman, Air traffic management blockchain infrastructure for security, authentication, and privacy, 2019.
-https://aireon.com/iridium-constellation/ (alert-passed)