飛機增雨空地微信功能的實現(xiàn)

游積平，陸立凡，鄭凱，謝維斯，徐星健，沙文湛，林俊君

（1.廣東省人工影響天氣中心，廣東廣州 510640；2.廣東省氣象公共服務(wù)中心，廣東廣州 510640；3.陽江市氣象局，廣東陽江 529500）

飛機增雨是人工影響天氣業(yè)務(wù)工作中的一項重要內(nèi)容，具有覆蓋面廣、見效快、機動靈活等特點，是我國開展較為普遍的抗旱減災(zāi)措施之一，并在人工影響天氣工作中得到了廣泛應(yīng)用［1］。目前國內(nèi)各種先進(jìn)的大氣探測設(shè)備，在人工影響天氣外場作業(yè)尤其飛機增雨業(yè)務(wù)中得到了廣泛的應(yīng)用，增雨飛機與地面的互動顯得越來越重要［2］。隨著國內(nèi)通信技術(shù)的高速發(fā)展，由目前的4G技術(shù)逐步走向5G技術(shù)。同時，無線數(shù)字電臺近年來興起的微波圖數(shù)一體電臺由于其頻率高（1.4 GHz），利用無線電通信的多進(jìn)多出、頻分復(fù)用調(diào)制以及自組網(wǎng)等技術(shù)傳輸大容量的數(shù)字信息［3］，為用戶提供技術(shù)含量更高、工作更方便和使用更靈活的基礎(chǔ)平臺。微信是一種更快速的即時通訊工具，微信可以使用文字、語音、圖片、拍照、移動即時通信等多樣化功能，具有零資費、跨平臺溝通的優(yōu)點［4］。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的普及，微信、微博等社交媒體已成為公眾氣象服務(wù)的重要渠道［5］。微信不但在個人的社交平臺中得到廣泛的應(yīng)用，同時也廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的日常工作和業(yè)務(wù)當(dāng)中，尤其在氣象行業(yè)的服務(wù)方面，微信平臺讓業(yè)務(wù)人員更好地開展氣象服務(wù)提供了很多的便利和機遇。廣東省人工影響天氣中心在全省范圍內(nèi)已建立了人影業(yè)務(wù)工作微信群，極其方便業(yè)務(wù)部門及時了解廣東省各地市開展地面火箭作業(yè)的業(yè)務(wù)動態(tài)，因此，若能讓增雨飛機上的工作人員在飛行作業(yè)過程中通過微信群與地面人員進(jìn)行空地交流互動，實現(xiàn)與省人影中心指揮人員以及全省各地市人影作業(yè)人員進(jìn)行語音、視頻、文件的上下傳輸和文字交流等功能，具有非常大的應(yīng)用價值。2019年9月廣東省人工影響天氣中心開展了作業(yè)飛機空地通信測試，在國內(nèi)首次成功實現(xiàn)空地微信通信功能，為我國飛機增雨作業(yè)增加了一種新的空地通信交流方式具有重要的示范意義。

1 平臺搭建

使用深圳市華夏盛科技有限公司生產(chǎn)的MimoMesh／DDL（Wireless Digital Data Link）機載型網(wǎng)絡(luò)高清圖傳電臺作為作業(yè)飛機空地平臺的通信節(jié)點，其電臺功率為8 W、4根天線，具有接收靈敏度高、通訊距離長以及高傳輸帶寬等特點，空地通視距離經(jīng)測試可以達(dá)100 km以上，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率最高可達(dá)100 Mbyt／s，完全能夠滿足飛機空地之間的音、視頻等雙向通信的需求。同時，DDL電臺有多種通信接口，包括串口和RJ45網(wǎng)絡(luò)接口，其串口能與RS232、RS422或RS485等接口對接，RJ45網(wǎng)絡(luò)接口可以直接與有線互聯(lián)網(wǎng)的交換機或路由器等通信設(shè)備相連，工作環(huán)境溫度在-40～85° C之間。為了讓在作業(yè)飛機上除筆記本電腦能上網(wǎng)外，同時也方便其它通信設(shè)備尤其作業(yè)人員的手機也能上網(wǎng)，業(yè)務(wù)人員在作業(yè)飛機增加了一臺TP-LINK 100 MMbyt的雙頻無線路由器并與網(wǎng)絡(luò)電臺RJ45的網(wǎng)口相連接，由于該路由器支持無線wifi功能，且有5個RJ45網(wǎng)絡(luò)接口，作業(yè)飛機上所有電子設(shè)備可以通過路由器的無線wifi相連，電腦設(shè)備也可以直接與該路由器相連。實現(xiàn)作業(yè)飛機空地之間微信功能平臺的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D見圖1。由于作業(yè)飛機電臺與地面電臺之間的傳輸距離受限，超過一定的距離其信號很弱，因此，本研究根據(jù)廣東省的地形以及電臺傳輸距離布設(shè)了6個地面中繼電臺，分別在粵東的梅州、河源、粵北的英德、珠三角的佛山南海以及粵西陽春和吳川等地的氣象部門，相鄰兩個地面中繼電臺的之間距離大約在150～200 km之間，基本覆蓋了廣東省，滿足了飛機作業(yè)的空地通信業(yè)務(wù)需要。

圖1 空-地微信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D

地面上中繼網(wǎng)絡(luò)電臺的RJ45網(wǎng)絡(luò)接口直接接入當(dāng)?shù)貧庀缶值木W(wǎng)絡(luò)交換機。由于增雨飛機在全省開展作業(yè)時經(jīng)過布設(shè)中繼電臺的吳川、陽春、南海、河源、梅州和英德等氣象局的上空，不同的地市氣象局有不同的網(wǎng)段，作業(yè)飛機上的IP地址必須與地面中繼電臺所在氣象局的IP屬同一網(wǎng)段，否則即使飛機上的網(wǎng)絡(luò)電臺與地面中繼網(wǎng)絡(luò)電臺能對接上也不能上網(wǎng)。因此，需要作業(yè)飛機上的無線路由器IP設(shè)為動態(tài)IP，讓其自適應(yīng)地面中繼電臺所在地氣象局網(wǎng)段。當(dāng)作業(yè)飛機經(jīng)過另一個中繼電臺時，就會自動調(diào)整為另一個IP地址的網(wǎng)段，這樣只要作業(yè)飛機在廣東省上空均能與地面聯(lián)接并能上氣象部門內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)。如果作業(yè)飛機上無線路由器沒有設(shè)為動態(tài)IP，也可以由作業(yè)人員在增雨飛機設(shè)置固定IP，手動改為中繼電臺所在氣象局網(wǎng)段的IP。

2 空地微信測試

2019年9月26日，廣東省人工影響天氣中心和陽江市氣象局等工作人員在陽江市三合機場聯(lián)合進(jìn)行了第一次空地之間微信通信的全面測試，也是全國人影將空地微信首次應(yīng)用于飛機增雨業(yè)務(wù)通信中。13：11（北京時，下同），編號為3832的運十二飛機從陽江市三合通用機場起飛，飛行目的主要測試陽江、南海和英德等地面中繼電臺與空中運十二飛機的微信聯(lián)絡(luò)。飛機途經(jīng)恩平、茂名、肇慶、江門、清遠(yuǎn)和韶關(guān)等地市上空，整個航程的飛行高度在3 800 m左右，飛行速度在260～280 km／h之間。14：42運十二飛機到達(dá)韶關(guān)乳源縣和樂昌市交界處（E113.307°E、25.023°N）返回，此時的飛行高度3 798 m，飛行速度277 km／h，飛行航線見圖2。飛機于16：13降落陽江三合機場，總飛行時間為3 h 2 min，總航程約725 km。當(dāng)飛機起飛后不久，與布設(shè)在陽江雷達(dá)站的中繼電臺聯(lián)接上，并自動給飛機上的無線路由器動態(tài)分配了一個陽江市氣象局的IP地址。在廣州的省預(yù)警中心通過微信與飛機工作人員聯(lián)系上，并進(jìn)行了空地之間的文字、視頻和語音通話等通信。當(dāng)飛機離陽江市三合機場約110 km，由佛山南海的地面中繼電臺接上，飛機上的工作人員將無線路由器IP地址由動態(tài)IP改為佛山南海的網(wǎng)段固定IP進(jìn)行了測試，能打開廣東省氣象局的業(yè)務(wù)網(wǎng)并能用微信與地面進(jìn)行聯(lián)系，說明在新一代的網(wǎng)絡(luò)電臺組網(wǎng)的基礎(chǔ)上是可以實現(xiàn)全省空地微信的通信聯(lián)絡(luò)，但布置在英德市氣象局內(nèi)的地面中繼電臺由于周圍高大建筑物的遮擋而失去了與飛機之間的連接。經(jīng)此測試后，人影中心于10月16日將布設(shè)在英德市氣象局內(nèi)的中繼電臺改為布設(shè)在地勢比較高且周圍比較空曠的英德地面氣象觀測場的業(yè)務(wù)樓頂。

圖2 3832運十二飛機航線示意圖

3 結(jié)論

1）實現(xiàn)作業(yè)飛機工作人員與地面指揮人員的微信聯(lián)系，建立空地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)電臺之間的對接，設(shè)置地面中繼電臺的地點要空曠、沒遮擋。

2）作業(yè)飛機上的無線路由器的IP地址改為地面中繼電臺所在地的氣象局網(wǎng)段地址才能進(jìn)行空地通信。

3）建立飛機作業(yè)空地微信群，有利于文字、視頻和語音等多種形式的通信，且不用專門開發(fā)和建設(shè)空地通信軟件平臺。