衛(wèi)星通訊系統(tǒng)在航空領(lǐng)域的探索研究

四川航空股份有限公司 | 韓琪

衛(wèi)星通訊和高頻甚高頻通訊對(duì)比有：通訊質(zhì)量高、保密強(qiáng)、干擾小容量大、范圍廣運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。在此我們對(duì)衛(wèi)星通訊系統(tǒng)的原理，分類，優(yōu)點(diǎn)以及民航局對(duì)加裝衛(wèi)星通訊系統(tǒng)的要求，和實(shí)施方案進(jìn)行介紹。

1.衛(wèi)星通訊的種類

衛(wèi)星通訊技術(shù)在國(guó)際上已經(jīng)成熟，在發(fā)達(dá)國(guó)家航空公司普遍用于運(yùn)行控制。當(dāng)今國(guó)際上普遍使用的衛(wèi)星通訊系統(tǒng)有：海事衛(wèi)星系統(tǒng)，銥星系統(tǒng)。

1.1 海事衛(wèi)星

顧名思義是用于海上和陸地間聯(lián)絡(luò)的通訊衛(wèi)星，隨著四代海事衛(wèi)星的發(fā)展，其技術(shù)有了顯著提高，業(yè)務(wù)范圍擴(kuò)大到航海，航空等，第四代海事衛(wèi)星系統(tǒng)由亞太、歐非和美洲區(qū)域衛(wèi)星三顆衛(wèi)星組成，均位于赤道上空36000公里的同步軌道上，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了全球覆蓋。

海事衛(wèi)星航空設(shè)備，隨著技術(shù)發(fā)展已經(jīng)具備為航空公司運(yùn)控中心（AOC）以及航空信息管理提供語音通訊、數(shù)據(jù)傳輸、傳真業(yè)務(wù)等功能，包括：（1）海事衛(wèi)星航空設(shè)備內(nèi)置GPS模塊，能夠?qū)崟r(shí)提供飛機(jī)位置信息，并將這些信息通過衛(wèi)星通道實(shí)時(shí)傳送到AOC。（2）基于第四代海事衛(wèi)星的語音業(yè)務(wù)，用于飛機(jī)與相應(yīng)的AOC之間建立通訊聯(lián)絡(luò)。（3）AOC通過海事衛(wèi)星進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，遠(yuǎn)程監(jiān)控，獲取飛機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)如：飛行高度、航向、位置等信息，機(jī)組人員也可以登錄AOC數(shù)據(jù)庫，訪問或下載如：氣象信息、目的地機(jī)場(chǎng)實(shí)況的數(shù)據(jù)信息，

1.2 銥星系統(tǒng)

銥星系統(tǒng)通訊傳播方式，首先是空中星與星之間傳播，之后是空地和地地的傳播，銥星數(shù)量多分布廣，因此能實(shí)現(xiàn)無盲區(qū)覆蓋。銥星系統(tǒng)由79顆低軌道衛(wèi)星組成，其中13顆為備份用衛(wèi)星，66顆低軌道衛(wèi)星分布在六個(gè)平面上，每個(gè)平面分別有一個(gè)在軌備用衛(wèi)星，備用衛(wèi)星隨時(shí)待命，準(zhǔn)備替換由于各種原因不能正常工作的衛(wèi)星，保證每個(gè)面至少有11顆衛(wèi)星覆蓋地球。

相比于海事衛(wèi)星通訊系統(tǒng)，銥星能完全覆蓋高緯度極地區(qū)，且通信效果好，為極地航線飛行提供了有效的通訊保證。主要由于銥星有三個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：一是軌道低，信息損耗小，傳輸速度快，通訊質(zhì)量高；二是不需要專門地面接收站，每個(gè)衛(wèi)星都可以與衛(wèi)星相連；三是真正意義上的全球覆蓋，

2.衛(wèi)星通訊的原理

衛(wèi)星通訊系統(tǒng)一般由空間衛(wèi)星系統(tǒng)、地面控制服務(wù)主站、移動(dòng)交換系統(tǒng)以及用戶終端等部分組成，用戶發(fā)起的信息通過無線電信號(hào)傳給衛(wèi)星，再由地面主站解碼后交交換系統(tǒng)，將信息傳送至網(wǎng)絡(luò)被叫用戶，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通訊。

3.規(guī)章要求與實(shí)施政策

中國(guó)民航規(guī)章CCAR-121R4中規(guī)定:合格證持有人應(yīng)當(dāng)證明：在正常運(yùn)行條件下，保證每一架飛機(jī)與簽派之間，每一架飛機(jī)與交通管制之間，所有各點(diǎn)都具有陸空雙向無線通信系統(tǒng)，以直接的或者通過經(jīng)批準(zhǔn)的點(diǎn)到點(diǎn)間的線路進(jìn)行迅速可靠的通信聯(lián)系。

民航局要求航空公司充分利用現(xiàn)代衛(wèi)星通訊技術(shù)，在每架飛機(jī)與運(yùn)控中心之間建立可靠的語音通訊聯(lián)系，應(yīng)在2017年底前使所有飛機(jī)都具備衛(wèi)星語音通訊能力。

4.銥星系統(tǒng)改裝的實(shí)施

2013-2014年，空中客車公司沒有銥星系統(tǒng)的改裝方案，一般都是采用了STC(民用航空器補(bǔ)充型號(hào)合格證)的形式加裝銥星系統(tǒng)，加裝的是艾莫斯公司的AFIR S220/228銥星系統(tǒng)。改裝主要包括：駕駛艙頭頂面板加裝撥號(hào)盤和顯示面板加裝跳開關(guān)，機(jī)身上加裝銥星天線和相關(guān)的線路改裝，在電子艙加裝收發(fā)機(jī)。

2015年空中客車銥星系統(tǒng)改裝方案發(fā)布，更加規(guī)范和準(zhǔn)確的改裝方案，該方案由EASA批準(zhǔn)，空客SB改裝無需向民航局報(bào)批，所有改裝資料可以融入空客手冊(cè)，公司依據(jù)手冊(cè)進(jìn)行改版更新，空客改裝方案通過MCDU撥號(hào)，與AFIR 228系統(tǒng)和海事衛(wèi)星撥號(hào)方式相同。

5.衛(wèi)星通訊的弊端

衛(wèi)星通信在運(yùn)行中需要與服務(wù)商簽訂服務(wù)，地面服務(wù)商會(huì)因系統(tǒng)升級(jí)或未按時(shí)付服務(wù)費(fèi)等，在沒有通知的情況下，暫停中轉(zhuǎn)服務(wù)，嚴(yán)重影響航空公司的運(yùn)行控制，以前曾遇到過衛(wèi)星通訊系統(tǒng)不工作的情況，衛(wèi)星通信系統(tǒng)測(cè)試正常但無法連接衛(wèi)星，工程師經(jīng)過排查，最終發(fā)現(xiàn)是因?yàn)楹Ｊ滦l(wèi)星系統(tǒng)升級(jí)，導(dǎo)致衛(wèi)星系統(tǒng)在兩天內(nèi)無法使用。另外我國(guó)正在推進(jìn)北斗系統(tǒng)，待北斗系統(tǒng)全面應(yīng)用后，其頻率與衛(wèi)星通訊的頻率存在沖突。

6.衛(wèi)星通信技術(shù)的拓展

衛(wèi)星通信與其他技術(shù)結(jié)合，可以為航空公司提供豐富的航空信息服務(wù)。衛(wèi)星通信作為民航通信方式之一，是空地通話和數(shù)據(jù)鏈通信業(yè)務(wù)的傳輸介質(zhì)。

6.1 衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈通信

衛(wèi)星通信系統(tǒng)與ACARS系統(tǒng)相聯(lián)，利用數(shù)據(jù)鏈上行和下行，實(shí)現(xiàn)發(fā)送起飛數(shù)據(jù)、飛行初始化、大氣數(shù)據(jù)、飛行報(bào)告預(yù)報(bào)等。高頻甚高頻通信范圍有限存在盲區(qū)等缺點(diǎn)，基于衛(wèi)星的數(shù)據(jù)連通信息能提供有效的覆蓋和質(zhì)量。

6.2 衛(wèi)星通信與EFB（機(jī)載電子飛行包）的結(jié)合

航空公司運(yùn)行控制中心與EFB之間的多種通信方式，衛(wèi)星通信可為邊遠(yuǎn)地區(qū)和海洋區(qū)域航空器上傳相關(guān)圖表、危險(xiǎn)天氣圖等重要信息，這樣機(jī)組就可以及時(shí)、準(zhǔn)確、直觀的掌握天氣及周圍其他飛機(jī)的動(dòng)態(tài)。

6.3 衛(wèi)星通信與客艙wifi的結(jié)合

實(shí)現(xiàn)客艙wifi，為旅客提供互聯(lián)網(wǎng)，已成為各大航空公司努力打造的服務(wù)品牌，利用衛(wèi)星通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上行與下行，通信帶寬可達(dá)數(shù)十兆甚至數(shù)百兆每秒。

7.結(jié)束語

21世紀(jì)對(duì)安全飛行極大要求，衛(wèi)星通信系統(tǒng)是航行技術(shù)中的重要技術(shù)，解決了高原航線和國(guó)際航線中存在通信盲區(qū)、通話質(zhì)量差、信號(hào)不穩(wěn)定的問題，衛(wèi)星通信系統(tǒng)與機(jī)載其他系統(tǒng)的結(jié)合，也擴(kuò)充了豐富的功能，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的應(yīng)用將是保障飛行安全、提高效率、減少航空公司安全控制壓力，減少國(guó)家建設(shè)投資的重要技術(shù)手段，也是我國(guó)向民航強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)的標(biāo)志之一。