一種ELT報文編碼協(xié)議的快速判定方法

摘要：基于數(shù)據(jù)進制轉(zhuǎn)換的基本原理和COSPAS/SARSAT規(guī)定的ELT編碼規(guī)范格式，提出一種可以通過不借助專用工具或?qū)ｉT途徑直接判讀15 Hex ID確定ELT部件實際編碼協(xié)議的方法，并對其進行了技術(shù)可行性論證說明和實證分析研究。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急示位發(fā)射機；編碼協(xié)議；15位十六進制代碼

Keywords：emergency locator transmitter；coding protocol；15 Hex ID

0 引言

應(yīng)急示位發(fā)射機（ELT）是當(dāng)代民用航空器上一種重要的無線電設(shè)備，根據(jù)CCAR 91.435條之規(guī)定，2008年7月1日之后，任何批準(zhǔn)載客19人以上的飛機必須裝備一臺自動應(yīng)急定位發(fā)射機或兩臺任意類型的應(yīng)急定位發(fā)射機。目前，國內(nèi)各商業(yè)運輸運營人機隊所配置的ELT部件普遍具備發(fā)射406MHz救援編碼報文能力。

針對406MHz救援報文的編碼，國際衛(wèi)星輔助搜救組織（COSPAS/SARSAT，下文簡稱C/S）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對航空ELT提供了多種編碼協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)供部件廠家或用戶選擇，而CAAC目前雖然對運營人具體選擇何種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)并未做出嚴格規(guī)定，但國內(nèi)運營人的裝機ELT實際報文編碼內(nèi)容仍然需符合某些特定要求：CAAC管理文件MD-TM-2010-004規(guī)定406MHz救援編碼報文應(yīng)能夠明確識別航空器身份，以便遇險時能夠得到有效救助；另外，局方AP-118-TM-2015-01《民用航空無線電管理檢查員管理辦法》附錄《民用航空器電臺檢查工作程序》中亦明確要求，國內(nèi)運營人配置的機載應(yīng)急示位發(fā)射機編碼中的國家代碼應(yīng)當(dāng)為412、413（十進制代碼）（注：C/S規(guī)定中國大陸的國家代碼為412、413、414，其中民航ELT編碼僅允許使用412和413，414供船舶EPIRB編碼使用）。同時，不同運營人出于各自機隊的實際情況考慮，也可能會對ELT的編碼協(xié)議提出具體的政策。

現(xiàn)階段，除部分種類的ELT部件（如霍尼韋爾RESCU 406（SE）系列）編碼可以通過部件構(gòu)型（件號）的分殊加以辨別外，一般而言，對單個ELT部件的編碼協(xié)議的確定，維修人員僅能通過使用特殊工具對ELT部件的編碼信息進行讀取確認，或通過在C/S網(wǎng)站（http：//www.cospas-sarsat.int/en/beacon-decode-program）在線解碼ELT部件15位十六進制代碼（15 Hex ID）的方式核實部件的編碼協(xié)議。但在實際維修工作中，一線工作者或航材質(zhì)檢部門可能因資質(zhì)限制或工具調(diào)配困難不具備對ELT部件編碼的讀取能力，抑或由于對在線解碼的途徑并不了解以及一線維護環(huán)境難以接近C/S網(wǎng)站渠道等原因，無法在第一時間對ELT編碼進行準(zhǔn)確判斷。

對于大型維修企業(yè)而言，由于各機型的維護程序不同，運營人的需求不一，在實際工程管理工作中，同一件號甚至同一序號的ELT部件可能由于備件周轉(zhuǎn)、MP項目執(zhí)行、一線維護需求等各方面原因出現(xiàn)跨國、跨機型、跨客戶裝機，甚至可能存在部件廠家或修理廠家在廠編碼錯誤情況。這時，如不能進行準(zhǔn)確判定，ELT備件的編碼協(xié)議將可能與客戶要求或局方相關(guān)規(guī)定發(fā)生偏離，導(dǎo)致工程管控出現(xiàn)漏洞。因此，工程技術(shù)部門仍然需要一種更加簡便明確的方法來判定特定機載ELT部件的編碼協(xié)議是否與維護手冊標(biāo)準(zhǔn)、局方要求或運營人的具體需求相符，并以此作為制定工程管理政策的基礎(chǔ)。

1 ELT報文編碼協(xié)議概述

406MHz應(yīng)急定位發(fā)射機在工作時每50s就會發(fā)射一段救援信息報文，這一報文是由一系列的二進制數(shù)據(jù)字符組成的代碼。根據(jù)C/S對406MHz報文編碼的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，該串字符的編碼協(xié)議一般分為位置協(xié)議（Location Protocol）即長報文（Long Message）格式以及用戶協(xié)議（User Protocol）即短報文（Short Message）格式兩種，具體差異如下。

用戶協(xié)議：短報文格式=（比特同步代碼+幀同步代碼）+PDF-1（第一受保護數(shù)據(jù)段）+BCH-1（糾錯編碼）+未保護數(shù)據(jù)段（non-protected data field）；

位置協(xié)議：長報文格式=（比特同步代碼+幀同步代碼）+ PDF-1（第一受保護數(shù)據(jù)段）+BCH-1（糾錯編碼）+PDF-2（補充ID信息/位置信息編碼）+BCH-2（補充ID信息糾錯編碼）。

其中，長報文數(shù)據(jù)串長度為144位二進制比特，短報文長度為112位二進制比特。無論是長報文還是短報文，關(guān)于飛機/部件身份標(biāo)識，編碼協(xié)議等關(guān)鍵信息都會存儲于上述表達式中的PDF-1中，即第25位到第85位二進制數(shù)據(jù)區(qū)段。其中，比特25為格式標(biāo)記（Format Flag），用于指示該段報文實際格式為長報文抑或短報文；第26位到第85位二進制數(shù)據(jù)區(qū)段（長度共計60 比特）實際包含國家代碼、ELT編碼格式和具體飛機或部件的身份信息。

二進制代碼一般應(yīng)用于計算機和數(shù)字通信系統(tǒng)以存儲和傳輸數(shù)據(jù)，但由于其數(shù)據(jù)過長，與十進制之間的轉(zhuǎn)換并不便捷。而16和8分別為2的整數(shù)次冪，故十六進制和八進制數(shù)據(jù)根據(jù)進制轉(zhuǎn)換規(guī)則能夠表示固定字符位的任意二進制字符。如表1所示，每個十六進制字符（阿拉伯?dāng)?shù)字0～9，拉丁字母A～ F）都與一組四位二進制字符串（0000～1111）存在嚴格的一一對應(yīng)關(guān)系，故計算機系統(tǒng)一般選擇十六進制或八進制的數(shù)據(jù)形式在部件/系統(tǒng)外部表示二進制數(shù)據(jù)。

而ELT二進制報文中的第26位到第85位二進制數(shù)據(jù)字段，基于表1翻譯為十六進制數(shù)據(jù)后，即為ELT的15位十六進制代碼（即15 Hex ID），可作為標(biāo)定飛機求救信號的身份依據(jù)。ELT部件的15 Hex ID一般會以外部標(biāo)識的形式標(biāo)記于部件本體上，如圖1所示。對于具備在航線維修條件下進行重新編碼的ELT部件，維修人員還可以通過專用的工具設(shè)備，依據(jù)維護手冊的相關(guān)程序判讀15 Hex ID并對其進行重新編碼。

同時，C/S在其規(guī)范性文件G005中對適用于各類應(yīng)急信標(biāo)的所有406MHz海事救援報文編碼的協(xié)議都規(guī)定了具體的協(xié)議格式，圖2為格式樣例（以獨立ELT部件序號為基礎(chǔ)的短報文格式）。

如前文所述，由于第26位到第85位數(shù)據(jù)字段中實際包含國家代碼以及報文編碼協(xié)議種類的完整信息并體現(xiàn)在15 Hex ID中，因此，通過從C/S G005中找到特定協(xié)議的格式，在理論上，工程部門或MRO公司可以將已明確的信息（如國籍代碼、ELT型號及功能、特定協(xié)議格式的固定占位數(shù)據(jù)等）逐項填入目標(biāo)編碼協(xié)議格式中對應(yīng)的數(shù)據(jù)位，并通過對比表1將其轉(zhuǎn)譯為十六進制，從而得到符合特定具體要求的15 Hex ID一般表達式，進而實現(xiàn)無需借助專用工具或登錄C/S網(wǎng)站，通過直接判讀15 Hex ID便可對ELT的編碼協(xié)議進行快速準(zhǔn)確識別的目的。

2 案例實證分析

下面分別對短報文和長報文格式的編碼協(xié)議進行案例分析研究。本文所述實證分析完全基于C/S G005（下載路徑http：//www.cospas-sarsat.int/en/ documents-pro/system-documents）所提供的各類信標(biāo)編碼協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)進行，如無明確說明，下述以英文Table/Figure開頭的編號系統(tǒng)均系引用自C/S G005原文件內(nèi)的圖、表編號。

2.1 案例一（短報文協(xié)議）

對于機隊便攜式ELT（ELTA ADT406 S型），客戶決定以ELT序號為基礎(chǔ)進行編碼。

依據(jù)C/S G005有關(guān)信標(biāo)型號批準(zhǔn)認證的相關(guān)說明，對于每一種基于C/S體系相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行過相應(yīng)測試并取得認證的應(yīng)急信標(biāo)，C/S均會為其分配一個或多個型號批準(zhǔn)認證編號（TAC），登錄C/S網(wǎng)站查詢相應(yīng)型號ELT部件的TAC報告，即可獲得該型ELT部件的包括適用報文格式及編碼協(xié)議等的相關(guān)信息。進行查詢，找到ADT406 S頒發(fā)的型號批準(zhǔn)認證報告（TAC Report），可以確定該部件的型號ELT批準(zhǔn)認證號為一個（即153），同時也可確認該型ELT使用用戶協(xié)議進行短報文編碼，如圖3所示。

如前文所述，短報文格式屬于用戶協(xié)議U（User Protocols），在C/S G005中找到短報文格式的協(xié)議索引清單（見圖4），通過其索引以獨立ELT序號為基礎(chǔ)的編碼協(xié)議（見圖5）。

對圖5的協(xié)議格式內(nèi)容，逐項填入已知信息：

1）比特25：15 Hex ID中不包含此位數(shù)據(jù)，略去不考察；

2）比特26：協(xié)議標(biāo)記，記為“1”；

3）比特27至比特36：國籍代碼（十進制），中國為412，413，二進制碼記為“0110011100”“0110011101”；

4）比特37至比特39：協(xié)議代碼，記為“011”；

5）比特40至比特42：信標(biāo)形式，統(tǒng)一記為“000”；

6）比特43：如COSPAS-SARSAT型號認證信息編碼于比特74至比特83，則記為“1”，否則記為“0”，本案中，因部件CMM信息確認ELTA ADT406 S型ELT包含相關(guān)認證（認證碼153），故應(yīng)記為“1”；

7）比特44至比特63：具體部件廠家獨立序號的二進制轉(zhuǎn)碼，為體現(xiàn)一般性，本案略去，并將各字符位記為“XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX”；

8）比特64至比特73：均為0，即“0000000000”；

9）比特74至比特83：本案中，因部件CMM信息確認ELTA ADT406 S型ELT包含相關(guān)認證，認證碼為153（十進制代碼），即“10011001”，因不足十位二進制字符，故需補兩位字符00記為“0010011001”；

10）比特84至比特85：如部件包含121.5MHz信號發(fā)射功能，則記為“01”，否則記為“00”，依據(jù)部件CMM，ADT406 S型便攜式ELT具備此功能，則本案記為“01”。

于是，可得到Figure 3.10格式信息的二進制一般表達式，即：1011 0011 1000 1100 01XX XXXX XXXX XXXX XXXX XX00 0000 0000 0010 0110 0101（國籍代碼為412）或1011 0011 1010 1100 01XX XXXX XXXX XXXX XXXX XX00 0000 0000 0010 0110 0101（國籍代碼為413），考慮到每四位二進制數(shù)據(jù)字符對應(yīng)15 Hex ID中的一位十六進制字符，對照表1，得到15 Hex ID的一般形式：B38C（4～7）XXXXX00265（國籍代碼為412）或B3AC（4～7）XXXXX00265（國籍代碼為413）。

同樣地，可確定ADT406 S型ELT在所有其他可能的編碼協(xié)議下15 Hex ID的基本形式（見表2）。結(jié)果表明，對于短報文協(xié)議，在給定國籍代碼和ELT部件型號的情況下，使用上述方法進行推導(dǎo)得出的15 Hex ID一般表達式可以完全將不同的編碼協(xié)議進行區(qū)分，從而實現(xiàn)不借助專用工具和網(wǎng)站解碼，通過直接識別15 Hex ID代碼自身格式進行判別。

依據(jù)客戶機隊ELT裝機部件15 Hex ID普查結(jié)果，客戶機隊所有裝機ELT部件15 Hex ID數(shù)據(jù)模式符合B38C（4～7）XXXXX00265（國籍代碼為412），在COSPAS-SARSAT網(wǎng)站進行解碼驗證，結(jié)果顯示ELT編碼協(xié)議全部為基于獨立ELT序號編碼的短報文格式，與上述推導(dǎo)得出的預(yù)期結(jié)果一致。由此得出結(jié)論，結(jié)合CMM手冊信息及數(shù)據(jù)進制轉(zhuǎn)換的一般規(guī)則，可以基于C/S 005推導(dǎo)出符合客戶及局方具體要求的15 Hex ID一般表達式，作為快速識別ELT部件編碼協(xié)議的依據(jù)。

2.2 案例二（長報文協(xié)議）

對機隊固定式ELT（ARTEX C406-2型），客戶決定以ELT序號為基礎(chǔ)進行編碼。

查詢C406-2型ELT的TAC Report（見圖5），確認其存在多個TAC編號（即112、170、210）。同時，三份TACR均明確該型ELT適用基于用戶位置協(xié)議UL（User Location Protocol）、標(biāo)準(zhǔn)位置協(xié)議SL（Standard Location Protocol）和國家位置協(xié)議NL（National Location Protocol）進行長報文格式編碼。其中，依據(jù)C/S相關(guān)定義，NL協(xié)議一般作為適航當(dāng)局、政府機關(guān)、軍方所屬專用飛機的救援報文編碼使用，不適用于本文討論情形，故下面僅對UL協(xié)議和SL協(xié)議進行分析。

如前文所述，長報文格式屬于位置協(xié)議（Location Protocols）。在C/S G005中，位置協(xié)議索引清單內(nèi)容如圖6所示。

1）SL協(xié)議

圖6中標(biāo)準(zhǔn)位置協(xié)議格式內(nèi)容對應(yīng)圖7和圖8。

使用案例一中的方法，對照圖7和圖8的協(xié)議格式逐項填入已知信息：

a.比特25：15 Hex ID中不包含此位數(shù)據(jù)，略去不考察；

b.比特26：協(xié)議標(biāo)記，記為“0”；

c.比特27至比特36：國籍代碼，與案例一相同，記為“0110011100”、“0110011101”；

d.比特37至比特40：本案為ELT，記為“0100”；

e.比特41至比特50：十比特位的型號批準(zhǔn)認證信息，此信息部件CMM未明確給出，考慮該ELT有多份有效型號批準(zhǔn)認證，為體現(xiàn)一般性，此處略去，記為“XXXXXXXXXX”；

f.比特51至比特64：部件的具體序號信息，略去，記為“XXXXXXXXXXXXXX”；

g.比特65至比特74：經(jīng)度位置信息，本案中為默認值，記為“0111111111”；

h.比特75至比特85：緯度位置信息，本案中為默認值，記為“01111111111”；

i.比特86至比特144的數(shù)據(jù)段由于不再屬于PDF-1，不會在15 Hex ID中體現(xiàn)，故不再進行考察。

使用案例一的分析方法，得到SL協(xié)議編碼格式：338（8～9）XXXXXX FFBFF（國籍代碼為412）或33A（8～9）XXXXXX FFBFF（國籍代碼為413）。

2）UL協(xié)議

用戶位置協(xié)議的PDF-1區(qū)段數(shù)據(jù)格式與案例一相同，參考案例一，得到UL 協(xié)議編碼格式：B38C（4～7）XXXXX00XXX（國籍代碼為412）或B3AC（4～7）XXXXX00XXX（國籍代碼為413）。

同樣地，亦可確定C406-2型ELT其他所有可能編碼協(xié)議15 Hex ID編碼的基本形式（見表3）。結(jié)果表明，與短報文的分析結(jié)果相同，對于長報文協(xié)議，使用以上對ELT部件的15 Hex ID進行推導(dǎo)，也可以得出可區(qū)分的一般表達式，以對不同的編碼協(xié)議進行判別。

依據(jù)客戶機隊ELT裝機部件15 Hex ID普查結(jié)果，客戶機隊所有裝機ELT部件15 Hex ID數(shù)據(jù)模式符合3388 XXXXXX FFBFF（國籍代碼為412），在COSPAS-SARSAT網(wǎng)站進行解碼驗證，結(jié)果顯示ELT編碼協(xié)議的全部為基于獨立ELT序號編碼的短報文格式，與上述推導(dǎo)得出的預(yù)期結(jié)果一致。由此得出結(jié)論，結(jié)合CMM手冊信息及數(shù)據(jù)進制轉(zhuǎn)換的一般規(guī)則，可以基于C/S 005推導(dǎo)出符合客戶及局方具體要求的15 Hex ID一般表達式，作為快速識別ELT部件編碼協(xié)議的依據(jù)。

3 結(jié)論

在涉及ELT備件周轉(zhuǎn)的日常工程管理工作中，各MRO或運營人工程技術(shù)部門不僅需要考慮局方規(guī)章對ELT編碼信息內(nèi)容的要求，還要考慮機隊的實際情況/客戶要求來進行控制措施評估，而部分型號的ELT，其編碼方式無法如部件序號一樣能夠直接通過外部標(biāo)識進行身份判讀，導(dǎo)致其在控制上存在一定的復(fù)雜性。本文通過對ELT編碼及協(xié)議基本原理的分析，從更底層的視角出發(fā)，提出一種新方法，將ELT部件的15 Hex ID解析轉(zhuǎn)化為無需借助特定渠道或?qū)Ｓ霉ぞ呒纯稍谕獠恐苯愚q識的依據(jù)，為工程管理工程師在兼顧局方規(guī)章、客戶要求的同時制訂更高效簡潔的工程政策方面提供了另一種思路。

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作者簡介

劉冰，工程師，目前從事飛機客艙內(nèi)飾及應(yīng)急設(shè)備工程管理工作。

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