應急定位發(fā)射器的相關介紹

薛淜

引言

應急定位發(fā)射器（EMERGENCY LOCATOR TRANSMITTER）簡稱ELT，主要用于在飛機遇險后發(fā)射搜救信號，從而幫助搜救人員確定事故位置并迅速展開有針對性的救援工作。

1 ELT發(fā)展歷史

應急定位發(fā)射器（ELT）的使用開始于20世紀70年代，最初是根據(jù)美國聯(lián)邦航空局（FAA）技術標準規(guī)定TSO-C91設計生產(chǎn)的。當時的ELT主要通過121.5/243MHz兩個頻率發(fā)射求救信號給全球衛(wèi)星搜救系統(tǒng)（COSPAS/SARSAT）低高度近極地衛(wèi)星進行搜救。但是由于121.5/243MHz信號不能在衛(wèi)星上處理，所以系統(tǒng)很難將真實的求救信號和同頻的其他信號進行區(qū)分，在現(xiàn)實使用中可靠性很差，誤報警率在90%以上。而且121.5/243MHz為模擬信號，只能用于判斷有飛行事故，不能得到其他一些與飛機型號相關的信息。

為了解決121.5/243MHz存在的問題，406MHz的ELT應運而生。該頻率ELT是根據(jù)FAA技術標準規(guī)定TSO-C126進行設計，每50秒發(fā)射一次時長500ms左右的406MHz數(shù)字信號，該信號中帶有對應ELT的特定標識信息。利用多普勒效應和GPS導航技術，406MHzELT能將位置精度提高到3公里以內，而121.5/243MHz的ELT對應的位置精度僅僅為15-20公里，如果406MHzELT使用機載導航設備提供的位置信息，那么精度甚至可以達到100米以內，這極大地提高了搜救的效率。鑒于此，2009年2月1號后，COSPAS/SARSAT正式取消對于121.5MHz和243MHz頻段ELT發(fā)射信號的檢測。

2 ELT工作原理

正常情況下，ELT一直處于待機狀態(tài)，幾乎不工作。當發(fā)生緊急狀況后，ELT觸發(fā)。ELT的觸發(fā)有三種方式：人工、撞擊和浸水。具體觸發(fā)條件如下：

（1）人工觸發(fā)：通過將ELT的遠程控制板或者ELT發(fā)射機面板的開關撥到“ON”位置觸發(fā)ELT；（2）撞擊觸發(fā)：當飛機的速度增量大于 4.5±0.5ft/s（2.3±0.3G）或者加速度大于12G時ELT自動觸發(fā)；（3）浸水觸發(fā)：當ELT接觸鹽水后ELT也會自動觸發(fā)。

在ELT觸發(fā)后，求救信號通過ELT天線發(fā)出給全球衛(wèi)星搜救系統(tǒng)。目前全球衛(wèi)星所救系統(tǒng)由太空部分和地面部分組成。太空部分包含5顆近地軌道（LEOSAR）衛(wèi)星和4顆地球同步（GEOSAR）衛(wèi)星，通過這兩組衛(wèi)星的協(xié)同合作來捕獲ELT發(fā)射的求救信號。衛(wèi)星系統(tǒng)捕獲信號后將處理過的位置信息發(fā)給地面部分的本地用戶終端（LUT），終端在準確處理確定對應ELT的位置后，通過任務控制中心（MMC）告知ELT信標位置附近的的搜救協(xié)調中心（RCC），從而對事故地點就行搜救工作。圖1簡單的闡述了全球衛(wèi)星系統(tǒng)的搜救過程。

3 ELT的分類

根據(jù)FAA的技術標準RTCA/DO-204A，《Minimum Operational Performance Standards for 406 MHz Emergency Locator Transmitters（ELT）》，ELT分為以下四個基本類型。

3.1 自動固定式（Automatic Fixed，AF）ELT

自動固定式ELT永久的固定在飛機上，該類ELT需要安裝在飛機主負載框架上（如長桁、縱梁等）。一般大飛機將其安裝在飛機的尾部以方便設備觸發(fā)以及被回收。該類ELT還可以與機載導航設備相連，從而獲得飛機的實時位置信息。這類ELT主要用于對事故地點的定位。

3.2 自動便攜式（Automatic Portable，AP）ELT

自動便攜式ELT在飛機失事前固定在飛機上，在飛機失事后可以取下來繼續(xù)使用。該類ELT自帶一根備用天線，緊急情況下可拆卸下來裝在救生筏上供救生定位。

3.3 幸存式（Survival，S）ELT

幸存式ELT又可分為等級A（有浮力）和等級B（無浮力）。顧名思義，幸存式等級A（有浮力）ELT可以漂浮在水中，在靜水中可以讓天線保持正確的發(fā)射位置，可以通過人工觸發(fā)或是浸水觸發(fā)。而幸存式等級B（無浮力）ELT則不能漂浮在水中，通常集成在救生筏上或其他一些救生設備上，也可以通過人工觸發(fā)或是浸水觸發(fā)。幸存式ELT主要也是用來供救生定位使用。

3.4 自動展開式（Automatic Deployed，AD）ELT

自動展開式ELT一般安裝在飛機的尾部，當飛機發(fā)生事故時，該類ELT通過力傳感器觸發(fā)并且自動展開。自動展開式ELT可以浮在水中并發(fā)射求救信號和位置信息。

目前一般大飛機上均需要安裝兩到三類上述ELT以保證飛機發(fā)生事故后搜救部門能有效的作出救援工作。

4 ELT的編碼

在ELT觸發(fā)后，每隔50s發(fā)射112位或144位二進制信息。112位二進制信息又稱短信息（Short Message），144位二進制信息又稱長信息（Long Message）。短信息發(fā)射時長為440ms，長信息發(fā)射時長為520ms。這兩個二進制信息的前160ms均為未調制載波（Unmodulated Carrier），前15位比特（Bit）為位同步信息，第16-24位為幀（Frame）同步信息。第25位用來判斷該二進制信息為長信息還是短信息（“1”代表長信息，“0”代表短信息），而第26-85為主要用來存儲ELT身份標識等重要信息，這里的25-85位信息又應為其重要性而被稱為第一組受保護數(shù)據(jù)字段（First Protected Data Field，PDF-1）。第86-106位為第一組博斯-喬赫里糾錯碼（First Bose-Chaudhuri-Hocquenhem Error-correcting Code，BCH-1）。對與112位短信息，剩余的107-112位為不被保護的數(shù)據(jù)字段。對于144位長信息第107-132位為第二組受保護數(shù)據(jù)字段（PFD-2），133-144位為第二組博斯-喬赫里糾錯碼（BCH-2）。

全球衛(wèi)星搜救系統(tǒng)對ELT的定位主要是通過ELT發(fā)射的信息中的第26-86位數(shù)據(jù)進行的，通常這段二進制信息會被轉換成15位的十六進制數(shù)，并且定義為ELT的發(fā)射機編碼（Hex ID），每個ELT都有唯一的Hex ID。ELT的Hex ID包含ELT序列號或飛機注冊號等編碼信息，并使用國別碼（中國區(qū)代碼412或413，美國區(qū)代碼366）劃分其使用區(qū)域。全球衛(wèi)星搜救系統(tǒng)規(guī)定的編碼方式有4種：按ELT序列號編碼；按飛機注冊號編碼；按國際民用航空組織（ICAO）指定的飛機24位地址碼編碼；按運營人標識和序列號編碼。

選用何種編碼方式由ELT注冊所在國的當局機構來決定，中國民用航空總局（CAAC）無線電管理委員會負責ELT在中國的注冊和管理。國內航空公司現(xiàn)在主要使用以下兩種方式進行編碼：

按ELT序列號編碼這種方式比較方便。該方式Hex ID根據(jù)ELT自身序列號進行編寫，不會隨飛機發(fā)生變化。若進行拆換，新的ELT有自己新的Hex ID，不用再進行重新編碼，但新的ELT更換必須及時告知局方。

按飛機注冊號進行編碼，這種編碼每架飛機都有自己唯一的ELT的Hex ID，每次更換ELT時，新的ELT需要重新編碼，但無需告知局方。很多供應商提供了外置編碼存儲件來存儲ELT的Hex ID。更換新的ELT后，只要將其與外置編碼存儲件相連，便可錄入ELT的Hex ID，因此很好地解決了ELT的編碼問題。所以這種方式也是當前比較推崇的編碼方式。

5 結束語

伴隨著民用航空業(yè)的飛速發(fā)展，飛機也成為越來越多人出行的選擇，同時更多的航空事故也接踵而至（如馬航MH370、MH17班機，復興航空GE235班機，德國之翼航空9525號班機等事故），ELT在民用飛機搜救行動中的作用也日趨重要。未來的ELT幸存率將不斷的提高，性能也將不斷的加強（更小巧，信息量更大），ELT的標準也將更加統(tǒng)一，人們對ELT的相關研究也會更加的深入。

參考文獻

[1]柳邦聲.全球衛(wèi)星搜救系統(tǒng)（COSPAS-SARSAT）的發(fā)展與應用[J].世界海運，2006（5）.

[2]陳強.航空406MHz應急定位發(fā)射機編碼及選擇策略[J].中國民航飛行學院學報，2010（2）.

[3]RTCA 國際標準化組織 Minimum Operational Performance Standards for 406 MHz Emergency Locator Transmitters （ELT） [S].航空無線電委員會，2007.

[4]FAA TSO-C91 Emergency Locator Transmitter （ELT） Equipment[EB/OL]. http：//rgl.faa.gov/，1983.

[5]FAA TSO-C126 406MHz Emergency Locator Transmitter （ELT）[EB/OL]. http：//rgl.faa.gov/，2006.