民航地空通信技術(shù)的發(fā)展

耿　琦（民航西南航空局，四川　成都　610200）

民航地空通信技術(shù)的發(fā)展

耿琦
（民航西南航空局，四川成都610200）

隨著我國工業(yè)水平的不斷提高，民航業(yè)也得到了迅猛發(fā)展，通信方式也在逐漸向數(shù)字化方向上靠攏，從原來的語音通信逐步向數(shù)據(jù)通信轉(zhuǎn)變。而民航通信技術(shù)也由從前的飛機(jī)通信尋址與報(bào)告系統(tǒng)技術(shù)，升級(jí)成現(xiàn)階段的ATN/VDL技術(shù)。本文對(duì)目前階段民航地空通信系統(tǒng)進(jìn)行分析，并對(duì)通信技術(shù)未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行簡單介紹，希望能對(duì)未來民航通信系統(tǒng)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

民航；ACARS；地空通信；ATN/VDL技術(shù)

近些年，我國民航業(yè)得到了快速發(fā)展，這就使得民航通信業(yè)務(wù)量顯著提升。現(xiàn)階段用于民航管制通信的技術(shù)有兩種，即：高頻通話技術(shù)和甚高頻通話技術(shù)兩種，但是隨著通信量的增加及人為因素存在，致使通信頻道出現(xiàn)擁擠現(xiàn)象，導(dǎo)致飛機(jī)在飛行安全以及航班準(zhǔn)點(diǎn)率上都受到了一定影響，因此就要找尋一種能夠有效處理此類問題的方式，這也成為了民航發(fā)展首先要解決的問題之一。而地空數(shù)據(jù)通信技術(shù)的應(yīng)用，則有效解決了這一實(shí)際問題。

一、地空數(shù)據(jù)的傳輸種類

（一）甚高頻數(shù)據(jù)鏈

甚高頻數(shù)據(jù)鏈（VHF）是使用民航118.975～136兆的專用頻段來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，其具有極高的穩(wěn)定性、信息傳輸迅速、發(fā)生延遲幾率小等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)衛(wèi)星以及S模式數(shù)據(jù)來講，甚高頻數(shù)據(jù)鏈具有投資成本不高，并且使用便捷不復(fù)雜，以及容易對(duì)其進(jìn)行拓展等特點(diǎn)。因此這種甚高頻數(shù)據(jù)鏈技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)階段民航地空數(shù)據(jù)鏈通信中的重要方式之一。然而，甚高頻數(shù)據(jù)鏈還是存在一定的不足，即：視距傳輸所能覆蓋的范圍相對(duì)較小，如果想要全面實(shí)現(xiàn)航線的覆蓋，就必須建立多個(gè)發(fā)布點(diǎn)來解決覆蓋問題。

（二）高頻數(shù)據(jù)鏈

高頻數(shù)據(jù)鏈與甚高頻數(shù)據(jù)鏈對(duì)比分析可知，高頻數(shù)據(jù)鏈具有大于視距的傳輸距離，且能夠覆蓋的面積也相對(duì)較大，但是由于高頻數(shù)據(jù)鏈不具有良好的穩(wěn)定性和可靠性，致使信息數(shù)據(jù)傳輸速度得不到提升，并且速率較慢，同時(shí)延遲率高也是高頻數(shù)據(jù)鏈的一大特點(diǎn)。

（三）衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)鏈

在不同的區(qū)域范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)鏈通信所提供的服務(wù)都是基本上一樣的，只是在網(wǎng)絡(luò)覆蓋率達(dá)不到其通信要求時(shí)，才會(huì)有服務(wù)不一樣的現(xiàn)象出現(xiàn)。

二、地空數(shù)據(jù)鏈類型

（一）飛機(jī)通信尋址與報(bào)告系統(tǒng)技術(shù)特性

現(xiàn)階段，飛機(jī)通信尋址與報(bào)告系統(tǒng)（ACARS）所使用的通信頻段，是現(xiàn)在國際民航專用的甚高頻作為其頻段支撐。這種系統(tǒng)所使用的空間通信方式是半雙工形式，也就是和地空無線通信所使用的工作模式一樣。在進(jìn)行地空之間數(shù)據(jù)通信時(shí)，通信協(xié)議使用的CSMA，其實(shí)際傳輸速度能夠達(dá)到2400比特/秒。飛機(jī)通信尋址與報(bào)告系統(tǒng)是一種字符式的通信協(xié)議，其信息組的最大可支持字符可以達(dá)到220個(gè)字節(jié)。在對(duì)較長的信息進(jìn)行處理時(shí)，由飛機(jī)通信尋址與報(bào)告系統(tǒng)通信把長數(shù)據(jù)劃分成若干段，在將每個(gè)數(shù)據(jù)段編制成相應(yīng)的電文，然后按照順序?qū)⑵渫ㄟ^無線數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行發(fā)送。因此，只有在一份電文發(fā)送完成且經(jīng)過接收驗(yàn)證以后，才能進(jìn)行下一份電文的傳輸。

在同一設(shè)備上，這種系統(tǒng)可以和語音系統(tǒng)進(jìn)行很好的兼容，有效的降低了安裝以及運(yùn)營上所支出的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用。與此同時(shí)，ACARS與AIRNC規(guī)程一起應(yīng)用，就能夠符合數(shù)據(jù)集成的需求標(biāo)準(zhǔn)，并且還能夠面向比特的同步協(xié)議進(jìn)行連接。然而，這種系統(tǒng)現(xiàn)階段還不能滿足民航飛行安全優(yōu)先等級(jí)的實(shí)際要求，但是它已經(jīng)具有了部分等級(jí)的功能。還要值得注意的是，ACSRS與航空電信網(wǎng)之間是不能兼容的。

（二）ATN/VDL的特性

ATN方案建立在開放式系統(tǒng)能夠進(jìn)行互相連接以及面向比特的協(xié)議基礎(chǔ)上。而ATN中最為重要的設(shè)備就是路由器，這是因?yàn)槁酚善髂軌虬训孛婢W(wǎng)絡(luò)和飛機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行很好的連接，同時(shí)，還能采用ATN的編制方法進(jìn)行用戶之間的信息傳輸。ATN路由器協(xié)議規(guī)程主要由下面幾方面所構(gòu)成。其一，面向連接所使用的四級(jí)傳輸協(xié)議。其二，網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)議。其三，由終端系統(tǒng)傳輸至中介系統(tǒng)中的路由協(xié)議；其四，區(qū)域之間的路由協(xié)議。

三、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)在民航中的實(shí)際應(yīng)用

（一）飛機(jī)起飛之前確認(rèn)放行任務(wù)

數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用在民航機(jī)場塔臺(tái)管制中，再經(jīng)由地空數(shù)據(jù)通信方式對(duì)準(zhǔn)備起飛的飛機(jī)進(jìn)行放行。因此，飛機(jī)一定要具備相關(guān)的機(jī)載設(shè)備進(jìn)行有效支持，這種數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)與傳統(tǒng)的語音放行模式對(duì)比，有著極高的優(yōu)越性能。例如，對(duì)飛機(jī)放行的數(shù)據(jù)傳輸非常準(zhǔn)確，傳輸速度也相對(duì)較快，降低了飛機(jī)組以及地面管制人員的工作量。

（二）管制員和駕駛員數(shù)據(jù)鏈通信和自動(dòng)監(jiān)視

管制員和駕駛員數(shù)據(jù)鏈通信（CPDLC）能夠提供可以在ATS中使用的地空數(shù)據(jù)通信，其中包含了現(xiàn)階段所應(yīng)用的話音模式以及相應(yīng)放行和請(qǐng)求較為完善的標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)管制員和駕駛員之間的交流和溝通，提高管制移交與傳輸放行等功能質(zhì)量。而這種雙向的通信模式經(jīng)由地空數(shù)據(jù)鏈，對(duì)地面的的管制命令進(jìn)行答復(fù)，使數(shù)據(jù)通信以及管制命令能夠進(jìn)行很多次的閱讀。CPDLC系統(tǒng)框圖具體如圖1所示。

（三）自動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng)的使用

在ADS模式背景下，飛機(jī)能夠使用數(shù)據(jù)鏈自主的向自動(dòng)控制系統(tǒng)傳遞自身位置以及相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)，有效的將飛機(jī)實(shí)際位置在系統(tǒng)終端的屏幕界面上進(jìn)行顯示。這種方法主要使用在雷達(dá)不能進(jìn)行覆蓋的海洋區(qū)域或者是空中區(qū)域。自動(dòng)監(jiān)視可以劃分為相關(guān)以及非相關(guān)監(jiān)視兩種。非相關(guān)監(jiān)視中是把地面作為基礎(chǔ)，對(duì)飛機(jī)飛行的實(shí)際位置進(jìn)行預(yù)算。而在相關(guān)監(jiān)視中，飛機(jī)能夠主動(dòng)的將自身位置進(jìn)行確定，然后向自動(dòng)控制系統(tǒng)報(bào)告，但是語音報(bào)告位置時(shí)包含在飛機(jī)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)中，因此，飛機(jī)的位置就要通過機(jī)載的設(shè)備中，然后，使用無線電通話技術(shù)向自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)告。

四、未來地空通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著科技水平的發(fā)展以及民航地空通信技術(shù)的不斷完善，未來的通信技術(shù)也會(huì)朝著傳輸速度更快，傳送信息數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，自動(dòng)化水平更好，穩(wěn)定性更好等方向上發(fā)展。在地空技術(shù)的發(fā)展過程中，使用國際民航組織標(biāo)準(zhǔn)，能夠有效提升數(shù)據(jù)傳送速度的等級(jí)，可以在原來的基礎(chǔ)29100bps，同時(shí)使用可靠的傳輸協(xié)議，能夠?qū)㈠e(cuò)誤幾率控制在1.0E-10的范圍內(nèi)，報(bào)文延遲幾率能夠降低將近50%左右，從以往的5S降低到3.5S。

其中ATN屬于民航專用的網(wǎng)絡(luò)，它具有的系統(tǒng)安全機(jī)制較為完善，主要支持地空進(jìn)行無縫通信，可靠性非常的高，不會(huì)因?yàn)榫植抗收隙鴮?dǎo)致失效，與此同時(shí)，端與端間還存在著可靠的通信，把所有通信因子都連接在一起，構(gòu)成一個(gè)整體，可以對(duì)已有的投資進(jìn)行發(fā)展，能夠保持平穩(wěn)過渡。

結(jié)論

總而言之，我國國內(nèi)的民航業(yè)正處于發(fā)展階段，地空通信技術(shù)以及通信企業(yè)正在不斷地發(fā)展和完善，因此我們相信，在地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋逐漸增大以及通信鏈不斷拓寬的今天，地空通信技術(shù)未來的發(fā)展前景是無法估量的。

[1]欒聲揚(yáng)，邱天爽，于玲，等.基于飛機(jī)散射信號(hào)的民航地面干擾源定位新算法[J].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2014（06）：626-631.

[2]吳海玲，李作虎，劉暉，等.衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)國際標(biāo)準(zhǔn)工作的現(xiàn)狀分析與對(duì)策研究[J].地理信息世界，2014（06）：35-42.

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