淺談地空數(shù)據(jù)鏈在民航空管中的未來應(yīng)用

王鈺

【摘要】近年來，隨著中國民航業(yè)的迅速發(fā)展，對地空通信要求越來越高，地空數(shù)據(jù)鏈的應(yīng)用發(fā)展可謂是重中之重。本文結(jié)合地空數(shù)據(jù)鏈的技術(shù)特點，針對其在空管監(jiān)視與通信系統(tǒng)間的串聯(lián)使用進行探討。

【關(guān)鍵詞】地空數(shù)據(jù)鏈 自動化系統(tǒng) VHF

地空數(shù)據(jù)鏈是借助于民航無線電通信系統(tǒng)以及二次雷達的S模式作為地面信息系統(tǒng)與民用航空飛行器進行數(shù)字化信息交互的一項技術(shù)。管制員和飛行員將會把CPDLC和現(xiàn)有的語音通訊相結(jié)合，這種形式預(yù)計將用在常規(guī)或繁雜的事物中。雖然初期的執(zhí)行還是要依賴當前現(xiàn)用的程序，但隨著這套系統(tǒng)和程序?qū)淼陌l(fā)展，飛機和地面系統(tǒng)的功能自動化程度都將大幅提高。

一、空管系統(tǒng)目前的地空通信狀況

目前空管系統(tǒng)現(xiàn)有的地面與機組之間進行信息交互的雙向通信有HF和VHF，都是以傳輸模擬的話音信號為主，這樣工作存在的問題主要有三點：第一，信號覆蓋不好的地方容易出現(xiàn)話音失真，地面管制員和機組直接傳達的信息可能存在誤差；第二，難以抵抗外界出現(xiàn)的同頻干擾；第三，由于航班量的增加扇區(qū)的進一步劃分每增加一個扇區(qū)就需要增加一個主頻及一個備頻，導(dǎo)致民航VHF資源緊張的同時也導(dǎo)致了很多二階互調(diào)三階互調(diào)造成的播道串擾。

信號在無線電通信的傳輸過程中總會由于干涉或者衍射產(chǎn)生畸變，如果通過數(shù)字信號進行指令傳輸，則可以使用很多數(shù)字傳輸過程中使用的編碼技術(shù)對傳輸?shù)男畔⑦M行校驗和糾錯，一定程度上可以保證信息的完整和抗干擾能力。

二、地空數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)

（一）地空數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)簡介

數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)，全稱為管制員一飛行員數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)（Controller Pilot data Link Communications，CPDLC），其主要功能是管制員與飛行員之間利用數(shù)據(jù)代替話音的空中交通管制手段，其應(yīng)用可以空中交通服務(wù)設(shè)施提供了數(shù)據(jù)鏈通信服務(wù)，包括標準格式的放行，申請，報告等等?？梢詮浹a話音通信的信道擁擠、誤解、信號聽錯、信號失真，信號破壞，以文本形式為飛行員提供當時的管制信息。隨著國際SATCOM技術(shù)發(fā)展，CPDLC作為管制員與飛行員之間的一種通過使用數(shù)據(jù)鏈方式來進行空中交通管制對話的通訊手段，己被國際航空公司和航行管制系統(tǒng)廣泛使用。

（二）地空數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)優(yōu)勢

（1）航空交通管制員與駕駛員進行空地數(shù)據(jù)鏈通信，可以避免使用語音通信手段時，因通信距離、通信質(zhì)量、通信頻道擁擠造成的通信不暢或誤聽誤解語音含義帶來的安全隱患；同時可以大大降低飛行機組和管制員的工作負荷，增強空域活動的安全裕度，減少飛行間隔；數(shù)據(jù)鏈設(shè)備經(jīng)型號批準的飛機在經(jīng)批準運行區(qū)域的使用，可以加大運行空域的交通流量，提高運行效益。

（2） CPDLC為ATC服務(wù)工作提供空地數(shù)據(jù)通訊。這包括ATC程序采取的一系列口頭術(shù)語相應(yīng)的指令許可、相關(guān)信息和請示等基本數(shù)據(jù)?？蔀楣苤茊T提供發(fā)布高度層指令、穿越限制指令、水平間距指令、更改航路和指令、速度指令、無線電頻率指令、請示各種信息的功能；可為飛行員提供回答和詢問信息，宣布或取消緊急情況的功能；另外還為飛行員提供向ATSU請求條件許可（下游）和信息的能力；“自由文本”功能使雙方在信息交流中不需要遵守正規(guī)格式；還有一個輔助功能是使一個地面系統(tǒng)可以通過數(shù)據(jù)鏈將CPDLC傳送給另一個地面系統(tǒng)。

（3）管制員和飛行員將會把CPDLC和現(xiàn)有的語音通訊相結(jié)合。這種形式預(yù)計將用在常規(guī)或繁雜的事物中。雖然初期的執(zhí)行還是要依賴當前現(xiàn)用的程序，但隨著這套系統(tǒng)和程序?qū)淼陌l(fā)展，飛機和地面系統(tǒng)的功能自動化程度都將大幅提高。

三、地空數(shù)據(jù)鏈的未來應(yīng)用

以往監(jiān)視和通信總是分開的，都是通過管制員在屏幕上發(fā)現(xiàn)了雷達目標以后，使用地空通信系統(tǒng)與機組進行聯(lián)系，提供指揮服務(wù)。地空數(shù)據(jù)鏈的出現(xiàn)應(yīng)該能夠成為將監(jiān)視和通信串聯(lián)在一起的一項技術(shù)，試想一下如果我們將監(jiān)視系統(tǒng)自動化處理和通信系統(tǒng)組合在一起可能會有什么樣的效果：

（1）自動化系統(tǒng)在雷達數(shù)據(jù)顯示終端可以根據(jù)各個飛機的飛行狀態(tài)將常用的指揮指令提供給管制員進行選擇，管制員想對固定飛行器發(fā)送指令只需點擊目標選擇指令即可。

（2）雷達發(fā)現(xiàn)計劃相關(guān)的航班位置以后，自動化系統(tǒng)將根據(jù)RDP中該航班所屬的扇區(qū)席位發(fā)送的指令傳送到服務(wù)器中的通信系統(tǒng)處理模塊。而通信系統(tǒng)處理模塊再根據(jù)監(jiān)視數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)該航空器地理上最靠近的一個或幾個VHF臺點進行發(fā)送。

（3）機載設(shè)備則會根據(jù)接收到信息的有效性之后向地面VHF接收機發(fā)送一個接收正確或者誤碼重發(fā)的應(yīng)答信息給自動化系統(tǒng)的通信系統(tǒng)處理模塊。而機組向地面管制員發(fā)送的信息則會通過機載設(shè)備將語音轉(zhuǎn)換為文字，通過地空數(shù)據(jù)鏈傳送到通信系統(tǒng)處理模塊再發(fā)送給對應(yīng)的席位的雷達顯示終端上，以彈窗的形式顯示出來。

（4）因為每個指令和訊息都可以根據(jù)S模式雷達識別的24位地址碼來定向發(fā)送，對于某個扇區(qū)的席位發(fā)送的指令會在RDP的處理之下選擇對應(yīng)扇區(qū)的臺站發(fā)送，而非接收指令的機載設(shè)備也會屏蔽掉不是給自己的通信數(shù)據(jù)。因此一個管制區(qū)域內(nèi)的自動化系統(tǒng)所有扇區(qū)可以使用同一頻率進行通信能夠很大程度的節(jié)約民用航空的甚高頻資源。

（5）將通信信息數(shù)字化以后記錄儀能夠存儲的信息量也會成倍的增長，一段話音音頻信號可能需要幾百KB的大小，而同等信息量的文字也許僅需不到1KB的存儲空間。記錄數(shù)據(jù)的‘輕量化也為數(shù)據(jù)的記錄和提取達到了提高效率的作用。

四、結(jié)束語

本文對地空數(shù)據(jù)鏈的原理進行了介紹，并結(jié)合地空數(shù)據(jù)鏈的技術(shù)特點，針對其在空管監(jiān)視與通信系統(tǒng)間的串聯(lián)使用進行探討。希望能給大家?guī)韼椭餐瑢W(xué)習與探討，文中不妥之處，敬請批評指正。