民用飛機(jī)ACARS數(shù)據(jù)鏈應(yīng)用

摘 要：數(shù)據(jù)鏈技術(shù)在民航業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠有效提高運(yùn)行效率和質(zhì)量，為飛機(jī)飛行安全提供更為完整的數(shù)據(jù)。目前，我國(guó)多個(gè)民航機(jī)場(chǎng)已經(jīng)廣泛使用數(shù)據(jù)鏈技術(shù)，并且取得了一定成果。本文以民用航空領(lǐng)域飛機(jī)為對(duì)象，對(duì)其ACARS數(shù)據(jù)鏈應(yīng)用進(jìn)行幾方面研究。

關(guān)鍵詞：民用飛機(jī)；ACARS數(shù)據(jù)鏈；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.132

0 引言

在通信導(dǎo)航技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，越來(lái)越多的新技術(shù)被應(yīng)用于空地通信自動(dòng)化系統(tǒng)中，以此提高管理的效率和自動(dòng)化程度。近些年，ACARS數(shù)據(jù)鏈的應(yīng)用呈現(xiàn)出增長(zhǎng)趨勢(shì)，它能夠克服傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的缺陷，實(shí)現(xiàn)地面管理與飛行機(jī)組的數(shù)字通信，是空地通訊系統(tǒng)的一大進(jìn)步。

1 ACARS用于獲取飛機(jī)狀態(tài)

傳統(tǒng)的ACARS數(shù)據(jù)鏈傳輸速度有限，并且在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)和傳輸過(guò)程中，只能將部分信息發(fā)回地面。早期數(shù)據(jù)鏈按規(guī)定周期進(jìn)行數(shù)據(jù)信息反饋，然后對(duì)不同的信息內(nèi)容重新校定，比如當(dāng)前時(shí)間、經(jīng)緯度、高度、剩余油量等等，雖然能夠被地面獲取，但并不能保證地面完成對(duì)飛機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。因此，多數(shù)航空部門(mén)希望飛機(jī)在出現(xiàn)緊急狀況時(shí)迅速獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，采取有效的應(yīng)急措施。比如：飛機(jī)的實(shí)時(shí)航向、飛機(jī)的俯仰角度的。利用ACARS數(shù)據(jù)鏈也可以進(jìn)行飛機(jī)系統(tǒng)參數(shù)的數(shù)據(jù)檢測(cè)和報(bào)告，并對(duì)故障進(jìn)行預(yù)警。早期的ACARS數(shù)據(jù)鏈并不能對(duì)這些信息完整傳送，只能等到飛機(jī)著陸后才能獲得飛機(jī)在飛行狀態(tài)下的數(shù)據(jù)。而在現(xiàn)有的ACARS數(shù)據(jù)鏈的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)地面AOC應(yīng)用進(jìn)行升級(jí)，可以提升地面對(duì)飛機(jī)飛行狀態(tài)的監(jiān)控能力，獲得全面實(shí)時(shí)監(jiān)控飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)信息的能力。

2 飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)視應(yīng)用

通過(guò)將不同的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類(lèi)和整理，然后利用ACARS數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行信息傳遞，讓被分類(lèi)以后的完整數(shù)據(jù)信息快速傳遞，提高信息傳遞效率，這種傳遞方式與普通的應(yīng)用信息獲取方式相比，內(nèi)容更加豐富，數(shù)據(jù)更新速度更快。

2.1 在數(shù)據(jù)鏈體系中的位置

根據(jù)使用功能對(duì)ACARS數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行層次分類(lèi)，通常的分類(lèi)方式為：數(shù)據(jù)鏈應(yīng)用、協(xié)議和通訊子網(wǎng)三部分。利用AOC應(yīng)用程序?qū)︼w機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)軟件監(jiān)管飛機(jī)飛行數(shù)據(jù)，獲取最新的數(shù)據(jù)信息，然后進(jìn)行儲(chǔ)存。

2.2 實(shí)現(xiàn)步驟

飛機(jī)飛行數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控，為了方便傳輸，需要對(duì)實(shí)時(shí)信息進(jìn)行處理、封裝、壓縮和編碼。

（1）飛機(jī)信息處理。飛機(jī)在飛行狀態(tài)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)數(shù)據(jù)信息的格式和相應(yīng)順序進(jìn)行分類(lèi)，然后將不同的數(shù)據(jù)按格式排成比特?cái)?shù)據(jù)流，以此作為單個(gè)的可被采集的數(shù)據(jù)信息點(diǎn)。這些信息按照不同階段分為以下四個(gè)部分：飛行參數(shù)字段、系統(tǒng)狀態(tài)字段、告警信息字段和結(jié)束標(biāo)記。飛行參數(shù)字段完成了對(duì)飛行過(guò)程中的飛行參數(shù)的記錄，比如飛機(jī)的實(shí)時(shí)經(jīng)緯度、高度、氣壓、航向、風(fēng)速、溫差變化等，這些數(shù)據(jù)會(huì)根據(jù)不同的類(lèi)型分類(lèi)存儲(chǔ)；系統(tǒng)狀態(tài)字段獲取了在飛行階段的內(nèi)部系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，了解飛機(jī)的內(nèi)部系統(tǒng)運(yùn)行狀況以及工作模式。系統(tǒng)內(nèi)容包括：電流、液壓、電源、起落架等系統(tǒng)的工作狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況等數(shù)據(jù)信息；告警碼完成的是飛機(jī)故障的提示和預(yù)警工作，方便地面用戶(hù)對(duì)飛機(jī)出現(xiàn)的安全隱患進(jìn)行監(jiān)控；結(jié)束標(biāo)記需要避免與告警碼數(shù)字重復(fù)，因此它在比特位置的標(biāo)記結(jié)果填1，這也標(biāo)記著他完成了飛機(jī)狀態(tài)的數(shù)據(jù)采樣，并可以很好的對(duì)不同采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行區(qū)分。（2）信息封裝。根據(jù)不同的采樣周期進(jìn)行信息獲取，然后在不同時(shí)間段內(nèi)建立多個(gè)連續(xù)的采樣數(shù)據(jù)信息庫(kù)。之所以對(duì)消息進(jìn)行封裝，是為了保證將不同階段的數(shù)據(jù)信息有序排序，將最新階段的數(shù)據(jù)信息靠前放置，方便進(jìn)行信息的查詢(xún)與使用。信息的間隔時(shí)間可以根據(jù)使用要求進(jìn)行確定，這也在一定程度上決定了采樣間隔時(shí)間的跨度。（3）數(shù)據(jù)壓縮。利用多種信息壓縮方法，對(duì)已經(jīng)獲取的大量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行壓縮處理，方便進(jìn)行信息的傳輸和存儲(chǔ)，同時(shí)可以完成對(duì)信息的分類(lèi)。比較常用的數(shù)據(jù)壓縮算法有：動(dòng)態(tài)馬爾可夫壓縮算法、DEFLATE算法等。數(shù)據(jù)的壓縮過(guò)程可以根據(jù)使用要求進(jìn)行配置，在對(duì)不同數(shù)據(jù)進(jìn)行等級(jí)優(yōu)化時(shí)，也可以根據(jù)數(shù)據(jù)資源的存儲(chǔ)狀況進(jìn)行選擇。（4）信息編碼。數(shù)據(jù)編碼的過(guò)程是完成數(shù)據(jù)的信息流轉(zhuǎn)換過(guò)程，將信息從比特流形式轉(zhuǎn)換為字符形式，方便進(jìn)行信息的獲取和閱讀。通常選擇64個(gè)可顯字符完成信息編碼表，并將比特流從六轉(zhuǎn)換為八，被轉(zhuǎn)化后的信息長(zhǎng)度將在原基礎(chǔ)上增加1/30。（5）處理流程。通過(guò)觸發(fā)采樣計(jì)時(shí)器獲得飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。飛機(jī)征集通電即可獲得首次飛機(jī)參數(shù)、系統(tǒng)報(bào)告和告警信息有關(guān)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，然后系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別，將信息按照不同字段進(jìn)行分類(lèi)存儲(chǔ)，最終完成飛機(jī)狀態(tài)信息的單個(gè)采樣點(diǎn)存儲(chǔ)任務(wù)。該過(guò)程完成以后，系統(tǒng)會(huì)默認(rèn)將最新的采樣點(diǎn)信息靠前排序，完成信息的更新，讓最新的數(shù)據(jù)信息被優(yōu)先顯示和使用。

3 特點(diǎn)

飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)視應(yīng)用具有如下特點(diǎn)：

（1）既包含實(shí)時(shí)飛行參數(shù)，又涵蓋飛機(jī)各系統(tǒng)工作模式狀態(tài)以及故障告警信息，為地面用戶(hù)實(shí)時(shí)全面地了解飛機(jī)狀態(tài)提供了便利。

（2）在源端使用的信息都是面向比特的，相比于傳統(tǒng)面向字符的ACARS應(yīng)用，能夠承載更多信息；同時(shí)在信息編碼后仍能通過(guò)ACARS數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，間接提升了ACARS數(shù)據(jù)鏈的有效信息傳輸速率。

（3）數(shù)據(jù)壓縮過(guò)程進(jìn)一步提高了飛機(jī)狀態(tài)消息的數(shù)據(jù)容量，在采樣間隔固定的情況下，能收集更多的采樣點(diǎn)，使地面終端能更真實(shí)的還原飛行場(chǎng)景。

（4）飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)視報(bào)告中具體的飛行參數(shù)、系統(tǒng)狀態(tài)和告警信息，可根據(jù)用戶(hù)需求配置；另外，采樣間隔也可配置，體現(xiàn)了客戶(hù)化應(yīng)用的靈活性。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文從三個(gè)方面對(duì)民用飛機(jī)ACARS數(shù)據(jù)鏈應(yīng)用進(jìn)行了分析，不難發(fā)現(xiàn)，我國(guó)民用航空通信管理系統(tǒng)在不斷完善和進(jìn)步，其現(xiàn)代化程度與自動(dòng)化程度越來(lái)越高，進(jìn)一步研究ACARS數(shù)據(jù)鏈應(yīng)用，對(duì)我國(guó)民航的通訊管理系統(tǒng)創(chuàng)新有著一定的參考價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：唐進(jìn)（1983-），男，貴州人，本科，中級(jí)工程師。