淺析地空數(shù)據(jù)鏈在民航中的的應(yīng)用

【摘 要】民航作為一種方便快捷的交通工具，在社會生活中扮演著重要的角色，目前為止，越來越多的人選擇民航作為遠(yuǎn)途旅行的首選。同時(shí)，由于民航業(yè)的特殊性，通信質(zhì)量的好壞嚴(yán)重影響民航的安全性，因此民航業(yè)對于通信質(zhì)量的要求也非?？量?。傳統(tǒng)的通信方式，是基于高頻和甚高頻頻段的微波進(jìn)行話音通信，這種通信方式無論在容量、誤碼率、延時(shí)方面上的性能都已經(jīng)無法滿足民航業(yè)的發(fā)展要求。因此，地空數(shù)據(jù)鏈開始被引入到民航業(yè)的通信建設(shè)中來。本文在這樣的背景下提出，分析了民航地空數(shù)據(jù)鏈的分類和發(fā)展，并對民航地空數(shù)據(jù)系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】地空數(shù)據(jù)鏈 民航業(yè) 地空數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 應(yīng)用 展望

近些年來，隨著人民生活水平的日益提高以及的新技術(shù)的運(yùn)用，民航業(yè)進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期。節(jié)節(jié)攀升的業(yè)務(wù)量不僅為民航企業(yè)帶來巨大的利潤，同時(shí)也對民航的通信水平提出了更高的要求。傳統(tǒng)的民航通信采用的是高頻（HF）、甚高頻（VHF）的電磁波進(jìn)行語音通信，但是，采用電磁波通信的方式，不僅面臨頻道擁擠的壓力，同時(shí)也容易受到其他通信系統(tǒng)的信號干擾。面對越來越大的通信容量，傳統(tǒng)的通信方式已經(jīng)無法滿足信道容量、誤碼率、信道延時(shí)等各方面的要求，因此，也就無法為飛行的準(zhǔn)時(shí)性和安全性提供保障。地空數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)由此應(yīng)運(yùn)而生，并以其容量大、誤碼低、延遲小、可靠性高的特點(diǎn)成為民航業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

一、地空數(shù)據(jù)鏈含義

地空數(shù)據(jù)鏈，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)通信信息管理系統(tǒng)，其采用無線網(wǎng)絡(luò)的通信方式與協(xié)議，完成地面管理系統(tǒng)以及飛行器間的數(shù)據(jù)交互。飛行器與地面管理系統(tǒng)間采用的是無線的傳輸方式，采用微波作為傳輸煤質(zhì)，通常應(yīng)用模式的包括高頻、甚高頻、SATCOM以及SSR的S模式。通過地空數(shù)據(jù)鏈信息管理系統(tǒng)，可以有效的將飛行器信息和地面信息聯(lián)系到一起，提供更為及時(shí)安全的飛行信息，同時(shí)，可以大大的提高民航公司的運(yùn)營效率，提升公司效益。

二、地空數(shù)據(jù)鏈的分類

從地空數(shù)據(jù)鏈采用的數(shù)據(jù)鏈傳輸媒介的角度，可以將地空數(shù)據(jù)鏈分為如下幾種：

（一）高頻（VF）數(shù)據(jù)鏈。高頻波在傳輸過程中，因?yàn)榭梢猿暰鄠鬏敚愿采w范圍相對較廣，但是，超視距的傳輸特性也使得高頻波傳輸延時(shí)大、干擾強(qiáng)，因此傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性以及可靠性較差。

（二）甚高頻（VHF）數(shù)據(jù)鏈。甚高頻的電磁波傳輸可靠性較高，且因其直線傳播特性導(dǎo)致其有時(shí)延小，速率高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，采用專屬頻段的高頻波建設(shè)地空數(shù)據(jù)鏈投資小，且容易擴(kuò)展。但是，由于VHF是視距傳播，因此傳播范圍有限，因此造成地空數(shù)據(jù)鏈的覆蓋范圍小，需要在航線全程布放大量站點(diǎn)才恩給你實(shí)現(xiàn)全程覆蓋，工程規(guī)模比較龐大。目前，甚高頻數(shù)據(jù)鏈仍然是地空數(shù)據(jù)鏈通信采用的主要手段。

（三）衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)鏈。通過衛(wèi)星通信服務(wù)提供商提供的數(shù)據(jù)通信服務(wù)，實(shí)現(xiàn)地空數(shù)據(jù)鏈。

（四）SSR的S 模式數(shù)據(jù)鏈。SSR為二次監(jiān)視雷達(dá)，SSR的S 模式也可以作為地空數(shù)據(jù)鏈通信手段，但應(yīng)用不如其他幾種模式廣泛。

三、我國民航地空數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的發(fā)展

在我國，民航地空數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的發(fā)展可以分為如下四個(gè)部分。

（一）基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)等設(shè)施。要實(shí)現(xiàn)地空通信，首先需是要搭建一張基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。就我國來說，截止到07年底，全國已經(jīng)完成87個(gè)遠(yuǎn)端地面站（ACARS）的建設(shè)，同時(shí)包括對76個(gè)機(jī)場的地面覆蓋，實(shí)現(xiàn)了對全國絕大部分航空線路的全程覆蓋。與此同時(shí)，我國也一直尋求國際合作，并與泰國AEROTHA以及美國ARINC共同建設(shè)了GLOBALINK/ASIA 服務(wù)體系，旨在為全亞洲的航空公司提供一流的地空數(shù)據(jù)通信服務(wù)以及一體化的解決方案。

（二）網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、管理、控制。在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)之上，必須同步建設(shè)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的運(yùn)行、管理、控制體系，用以維持系統(tǒng)保持一個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，并提高系統(tǒng)的安全可靠性。

（三）人員培訓(xùn)。地空數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，且更新升級速度塊，因此要保持操作和維護(hù)人員在技術(shù)只是和管理水平上不斷學(xué)習(xí)和補(bǔ)充。可以通過定期的舉辦培訓(xùn)課程來解決。

（四）服務(wù)系統(tǒng)。地空數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)由機(jī)載系統(tǒng)（包括軟硬件系統(tǒng)），地空數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，地面系統(tǒng)組成。地面系統(tǒng)通過地空數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)與機(jī)載系統(tǒng)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)交換。除了運(yùn)行控制系統(tǒng)以外，需要建設(shè)其他的服務(wù)系統(tǒng)，比如氣象資料上傳系統(tǒng)，為每個(gè)服務(wù)的機(jī)場提供實(shí)時(shí)的氣象數(shù)據(jù)。

四、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)在民航中的應(yīng)用

數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)在民航中，可以提供多種多樣的服務(wù)，主要包括如下幾個(gè)方面：

（一）PDC（飛機(jī)起飛前放行）服務(wù)。PDC的全稱為“Pre-Departure Clearance”，即飛機(jī)起飛前放行的服務(wù)。前提是飛行器具備相關(guān)的軟硬件設(shè)備，便可以借助地空數(shù)據(jù)鏈實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的放行。相較于傳統(tǒng)的語音放行，地空數(shù)據(jù)鏈的通信方式速度快，效率高，同時(shí)可以大大降低機(jī)務(wù)人員的勞動強(qiáng)度。

（二）CPDLC（管制員、飛行員數(shù)據(jù)鏈通信）服務(wù)。CPDLC的全稱為“Controller Pilot Data Link Communication”，即管制飛行員數(shù)據(jù)鏈通信服務(wù)。通過在飛行器上加載相應(yīng)的軟硬件設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)管制員Controller與飛行員Pilot的信息交互，通過在地空數(shù)據(jù)鏈上承載CPDLC服務(wù)，可以有效地減輕管制員Controller與飛行員Pilot的工作負(fù)荷，同時(shí)也避免出現(xiàn)人為的“語義誤讀”的問題。

（三）ADS（自動相關(guān)監(jiān)視）服務(wù)。ADS全稱為“Automatic Dependence Surveillance”，即自動相關(guān)監(jiān)視服務(wù)。在地空數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)上加載這項(xiàng)服務(wù)，飛行器可以向ATC傳輸位置信息以及其他相關(guān)信息，并且可以把這些信息轉(zhuǎn)換成雷達(dá)信息顯示在雷達(dá)界面上，實(shí)現(xiàn)對飛行器的自動監(jiān)視。

五、未來展望

地空數(shù)據(jù)鏈未來的發(fā)展有兩個(gè)方向：

（一）下一代地空數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。地空數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)本質(zhì)上還是通信系統(tǒng)，可以通過OSI7層結(jié)構(gòu)來分析。目前，在地空數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議中，VDL Mode 2被廣泛看好。VDL Mode 2協(xié)議在兼容性方面，以及對ATN 網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合度方面都有著其他協(xié)議無法比擬的優(yōu)勢，同時(shí)，因其采用了ICAO 的標(biāo)準(zhǔn)以及可靠的面向連接的傳輸層協(xié)議，在傳輸速率和誤碼率方面有了更大的改善。

（二）航空電信網(wǎng)。Aeronautical Telecommunication Network，即ATN，是新一代的航空電信網(wǎng)絡(luò)。ATN作為新航行系統(tǒng)的重要組成部分，是全球地空一體化的航空專用網(wǎng)絡(luò)，具備完善的系統(tǒng)安全機(jī)制以及高的可靠性保證，可為民航業(yè)提供高質(zhì)量的航空通信服務(wù)。在未來的過程中，航空電信網(wǎng)將進(jìn)一步建設(shè)和完善，并進(jìn)一步將現(xiàn)有航空通信系統(tǒng)聯(lián)系到一起。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國民航局飛行標(biāo)準(zhǔn)司.航空運(yùn)營人使用地空數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)與指南[K].2008.

[2]程擎.S 模式應(yīng)答機(jī)在飛行中的應(yīng)用[J].國際航空， 2006（8）.