406MHz應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)的簡(jiǎn)明工作原理與維護(hù)研究

汪君

摘要：406MHz應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)因其能提供精準(zhǔn)的用戶信息及較高的定位精度，在民用航空器上得到了廣泛的使用。本文以中國(guó)民航飛行學(xué)院使用的ELT為藍(lán)本討論了其簡(jiǎn)明的工作原理，并探討了406MHz ELT的日常維修工作及應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞：Bi-Phase L;COSPAS-SARSAT;15位ID

中圖分類號(hào)：V244.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）12-0076-03

1? 應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)概況

Emergency Locator Transmitter的中文名稱是應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)，縮寫為ELT（本文中ELT與應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)兩個(gè)名詞完全等價(jià)），是現(xiàn)代民用航空器上的一種不可或缺的應(yīng)急救援無線電設(shè)備。當(dāng)發(fā)生墜機(jī)時(shí)，ELT將自動(dòng)啟動(dòng)，向外界發(fā)射求救信號(hào)。

目前裝機(jī)使用的ELT有兩類。一類是早期的模擬式產(chǎn)品，遵守的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為TSO-C91A，發(fā)射頻率為121.5MHz和243MHz的調(diào)幅波，音頻信號(hào)與消防車、救護(hù)車的警笛聲類似。另一類是現(xiàn)在廣泛使用的數(shù)字式產(chǎn)品，遵守的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為TSO-C126，載波頻率為406MHz，可以傳輸經(jīng)編碼的用戶信息。

兩種類型的ELT發(fā)射機(jī)相比，模擬式產(chǎn)品相對(duì)簡(jiǎn)單，頻率適當(dāng)?shù)恼{(diào)幅接收機(jī)均可以接收，人工收聽即可識(shí)別信號(hào)。缺點(diǎn)是不知道信息來源，位置的測(cè)定則需要使用專用的無線電設(shè)備與方法，且誤差比較大。數(shù)字式產(chǎn)品相對(duì)復(fù)雜，所發(fā)射的信號(hào)需要專用設(shè)備接收與解碼。因信號(hào)中包含特定用戶的識(shí)別信息，可以快速確定求救者的身份及所屬的國(guó)家或地區(qū)，且定位精度較高。鑒于406MHz ELT的優(yōu)點(diǎn)，中國(guó)民用航空規(guī)章CCAR-91R3的91.435條規(guī)定，2010年1月1日以后在中國(guó)登記注冊(cè)的民用航空器必須安裝406MHz的應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)。

2? 406MHz ELT簡(jiǎn)明工作原理

本文以中國(guó)民航飛行學(xué)院訓(xùn)練飛機(jī)上安裝的406MHz ELT為藍(lán)本進(jìn)行介紹，但基本原理與維護(hù)操作，也同樣適用于其他設(shè)備制造商的產(chǎn)品。跟所有其他飛機(jī)應(yīng)急設(shè)備一樣，ELT因?yàn)橐紤]在墜機(jī)情況下的可用性，外殼都會(huì)很堅(jiān)固，且具有醒目的顏色，一般情況下是明黃色或桔紅色，如圖1所示。

各型飛機(jī)的ELT的安裝位置基本都選擇在飛機(jī)尾艙里，硬式安裝在一個(gè)堅(jiān)固的金屬支架上，且設(shè)備的縱軸與飛機(jī)的飛行方向保持一致。

裝機(jī)的406MHz ELT與太空中的全球衛(wèi)星搜救系統(tǒng)（COSPAS-SARSAT）衛(wèi)星相互配合，構(gòu)成一個(gè)完整的搜救網(wǎng)絡(luò)。

應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)的內(nèi)部有一個(gè)加速度開關(guān)，用于感受飛機(jī)沿其飛行（縱軸）方向加速度的變化。當(dāng)飛機(jī)在縱軸方向發(fā)生猛烈撞擊時(shí)，使機(jī)器內(nèi)的加速度開關(guān)閉合，發(fā)射機(jī)自動(dòng)向外發(fā)射求救信號(hào)。各型ELT都內(nèi)置一個(gè)大容量電池組件，可獨(dú)立工作，啟動(dòng)后將連續(xù)工作，直到電池的電量耗盡。

406MHz的ELT同時(shí)也發(fā)射121.5MHz的模擬信號(hào)，個(gè)別型號(hào)的ELT還會(huì)同時(shí)發(fā)射243MHz的模擬信號(hào)。模擬信號(hào)為連續(xù)發(fā)射的方式，輻射功率最小50mW，可以連續(xù)發(fā)射50小時(shí)。406MHz信號(hào)的輻射功率一般在5W左右，啟動(dòng)后將連續(xù)發(fā)射24小時(shí)，然后自動(dòng)停止。

ELT啟動(dòng)后，每50秒的周期內(nèi)，發(fā)射機(jī)將持續(xù)發(fā)射440毫秒或520毫秒（按照發(fā)射機(jī)選擇的數(shù)據(jù)報(bào)文格式不同而不同）的數(shù)字信號(hào)。這個(gè)脈沖信號(hào)將被COSPAS-SARSAT的衛(wèi)星所接收，解碼出信號(hào)中的信息后觸發(fā)警報(bào)，通過國(guó)際通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給事發(fā)地的搜救部門，啟動(dòng)救援工作。因?yàn)樾盘?hào)中的用戶信息都是提前在各國(guó)無線電管理部門注冊(cè)的，所以可以第一時(shí)間精準(zhǔn)確定遇險(xiǎn)的航空器相關(guān)信息。

為減少誤報(bào)警對(duì)COSPAS-SARSAT系統(tǒng)的干擾，ELT啟動(dòng)后的第一個(gè)50秒發(fā)送特定格式的數(shù)據(jù)，衛(wèi)星系統(tǒng)將其解釋為自測(cè)試信號(hào)，不會(huì)觸發(fā)警報(bào)。

ELT發(fā)送的數(shù)據(jù)如果是短報(bào)文為112比特，如果是長(zhǎng)報(bào)文則為144比特。長(zhǎng)、短報(bào)文中各比特所代表的意義如表1和表2所示。

如表1、表2可知，長(zhǎng)、短報(bào)文都是以160毫秒的純載波開始，先是15比特的位同步數(shù)據(jù)，接下來是9比特的幀同步數(shù)據(jù)，第25位是標(biāo)志位，為“0”表示是短報(bào)文，為“1”表示是長(zhǎng)報(bào)文。位同步數(shù)據(jù)為全“1”，幀同步數(shù)據(jù)為“000101111”。表中標(biāo)注為BCH的數(shù)據(jù)塊是用來糾錯(cuò)的BCH編碼，用于消除無線傳輸過程中產(chǎn)生的誤碼。

我們需要關(guān)注的數(shù)據(jù)是第26位到第85位，共60個(gè)二進(jìn)制位。其中的第27位到第36位代表的是國(guó)家代碼。我們使用的ELT的國(guó)家代碼應(yīng)是中國(guó)的。這60比特的數(shù)據(jù)以15位16進(jìn)制數(shù)的形式表示。因?yàn)閷?duì)每一個(gè)注冊(cè)使用的ELT來說這個(gè)編碼是唯一的，所以也被稱為15位ID。各國(guó)無線電管理機(jī)構(gòu)登記了飛機(jī)信息與15位ID的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此一旦COSPAS-SARSAT衛(wèi)星系統(tǒng)接收到406MHz的求救信號(hào)，立即就能識(shí)別出用戶的信息，并將遇險(xiǎn)信息發(fā)送給遇險(xiǎn)地所在國(guó)及國(guó)籍登記國(guó)的救援機(jī)構(gòu)。

3? 406MHz應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)的維護(hù)

因?yàn)镋LT的15位ID必須與所安裝的飛機(jī)建立對(duì)應(yīng)關(guān)系才有實(shí)際意義，因此所有裝機(jī)ELT的ID必須在中國(guó)民航無線電管理業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)行登記，并實(shí)時(shí)更新。每次更換ELT發(fā)射機(jī)時(shí)，維修人員必須查看并記錄15位ID，并由專人完成無線電管理業(yè)務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)的更新。

15位ID通常情況下打印后粘貼在ELT的外殼上。圖2是某一臺(tái)。

406MHz ELT的15位ID標(biāo)簽的照片。前面介紹過，這個(gè)ID中包含了登記國(guó)的代碼，維修人員應(yīng)驗(yàn)證裝機(jī)的ELT的國(guó)家代碼是否屬于中國(guó)。按照規(guī)則，412、413都是可用的中國(guó)的國(guó)家代碼。

如何從15位ID中識(shí)別國(guó)家代碼？根據(jù)本文前面的介紹，我們可以手工進(jìn)行轉(zhuǎn)換。方法是將15位ID的前3位轉(zhuǎn)換成12位二進(jìn)制數(shù)，去頭去尾留下10位進(jìn)制數(shù)，再轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制數(shù)就可以了。結(jié)合圖2的例子，取前3位16進(jìn)制數(shù)B38，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)為101100111000。去頭去尾后為0110011100。轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制數(shù)為412，可知國(guó)家代碼正確。15位ID中的其他信息同樣可以根據(jù)本文前面給出的數(shù)據(jù)報(bào)文定義進(jìn)行人工解釋。

為方便用戶進(jìn)行ID信息的解讀，COSPAS-SARSAT官方網(wǎng)站上提供了一個(gè)在線解碼服務(wù)頁面，網(wǎng)址為https：//cospas-sarsat.int/en/beacon-decode-program。在網(wǎng)頁上輸入15位ID，按屏幕提示點(diǎn)擊“Process”（處理）后，就會(huì)給出包括國(guó)家代碼在內(nèi)的各種信息。

如果ELT外殼上沒有15位ID標(biāo)簽，維修人員也可以使用專用測(cè)試設(shè)備對(duì)相關(guān)信息予以確認(rèn)。推薦使用的設(shè)備包括Aceeca公司生產(chǎn)的MEZ1000便攜式406MHz ELT測(cè)試儀或VIAVI公司生產(chǎn)的IFR4000便攜式通信/導(dǎo)航設(shè)備測(cè)試儀。這兩種設(shè)備都可以接收并解碼406MHz的ELT報(bào)文，并直接顯示在液晶顯示屏上，操作很方便。兩種測(cè)試儀接收ELT報(bào)文的典型顯示如圖3、圖4所示。

按照民航規(guī)章要求，每年應(yīng)對(duì)ELT進(jìn)行功能測(cè)試。因?yàn)镋LT的功能測(cè)試會(huì)對(duì)應(yīng)急救援產(chǎn)生干擾，因此，測(cè)試工作必須遵守民航局頒布的《民用航空機(jī)載應(yīng)急示位發(fā)射機(jī)管理規(guī)定》（MD-TM-2010-004）的要求，提前向民航的無線電管理部門申報(bào)。發(fā)射測(cè)試只能在每小時(shí)開始的第一個(gè)5分鐘內(nèi)進(jìn)行，且不得超過10秒鐘。具體的測(cè)試應(yīng)包含ELT內(nèi)部加速度開關(guān)的測(cè)試與控制開關(guān)強(qiáng)制啟動(dòng)的測(cè)試。

ELT的誤觸發(fā)是ELT使用、維修過程中最常見的問題。因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生誤報(bào)警，給應(yīng)急救援系統(tǒng)帶來干擾，因此，掌握ELT誤發(fā)射的正確處置方式十分重要。在駕駛艙的儀表板上都會(huì)安裝ELT遙控開關(guān)，開關(guān)上都會(huì)有紅色的指示燈。當(dāng)ELT處于發(fā)射狀態(tài)時(shí)，ELT遙控開關(guān)的紅燈會(huì)不停的閃爍，提醒機(jī)組人員注意。通過同時(shí)監(jiān)聽121.5MHz的聲音信號(hào)可以確認(rèn)ELT是否真的處于發(fā)射狀態(tài)。手動(dòng)復(fù)位遙控開關(guān)，ELT發(fā)射機(jī)將停止發(fā)射，重新進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。如遇遙控開關(guān)不能復(fù)位的問題，維修人員應(yīng)立即拆下ELT發(fā)射機(jī)，用拆卸電池的方式停止發(fā)射。

對(duì)于406MHz的ELT，設(shè)備啟動(dòng)后的50秒內(nèi)，第一次發(fā)射的數(shù)據(jù)報(bào)文的幀同步數(shù)據(jù)為011010000，與正常報(bào)文的000101111不同，接收設(shè)備將其識(shí)別為自測(cè)試數(shù)據(jù)，不會(huì)觸發(fā)救援警報(bào)，但50秒后的數(shù)據(jù)報(bào)文將轉(zhuǎn)變成正常報(bào)文。因此，對(duì)于406MHz ELT，如果誤觸發(fā)了，應(yīng)盡可能快地復(fù)位發(fā)射機(jī)，只要不超過50秒，就不會(huì)激活COSPAS-SARSAT衛(wèi)星的警告。

為確保裝機(jī)的ELT具有足夠的電量，當(dāng)達(dá)到電池的到期日期（通常粘貼在機(jī)器的表面）或累計(jì)發(fā)射時(shí)間超過1個(gè)小時(shí)、或不知道ELT已經(jīng)工作了多長(zhǎng)時(shí)間，都應(yīng)該更換ELT的電池。另外，406MHz ELT都有豐富的自檢功能，當(dāng)自檢到有問題時(shí)，都會(huì)通過讓遙控開關(guān)上的紅色指示燈閃爍的方式來提醒，閃爍的次數(shù)不同代表不同的故障，如電池電量不足，天線饋線開路等。因不同ELT機(jī)器的故障指示方式各不相同，當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，應(yīng)通過查詢廠家手冊(cè)來確認(rèn)故障的原因。

參考文獻(xiàn)：

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