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中国民航VHF数据链应用及发展 摘 要： 为了初步了解民航数据链，以及民航数据链在我们国家的运用状况和后续的发展，对目前民航数据链的应用做了探讨。主要探讨民航ACARS数据链的地空通信链路的组成，上下行传输的消息内容，以及主要功能和应用。在此基础上，结合国际上民航数据链的推广和应用，在ICAO的运用标准要求下，对民航数据链在中国的发展进行了对比和分析。通过探讨，得出目前我国主要应用的是ACARS数据链，在此基础上，逐步推广VDL2和ATN的建设。 关键词： 民航VHF数据链； ACARS； VDL2； VDL3； VDL4 中图分类号： TN1011.134 文献标识码： A 文章编号： 1014373X16007403 Application and development of civil aviation VHF data link in China LIN Shu Abstract： In order to get a preliminary understand of civil aviation data link， its application status and development trend in China， the application of aviation data link was studied， especially the composition， contents of upperdownlink transmission， main function and application of ground to air communication link of civil aviation ACARS data link. On this basis， in combination with the promotion and application of international aviation data link， the development of aviation data link in China is compared and analyzed according to the request of ICAO standards. With the above research， the conclusion is that the main application of civil aviation data link in China is ACARS data link. The construction of VDL2 and ATN will be gradually promoted on this basis. Keywords： civil aviation VHF data link； ACARS； VDL2； VDL3； VDL4 0 引 言 民航数据链是民航空地数据通信的通称，该系统能够通过地空数据通信服务供应商的通信网络建立飞机与地面的连接。目前可以运用甚高频，卫星，高频的方式进行飞机与地面间的数据传输。ACARS数据链在民航上11018年正式投入运用。借助于ACARS数据链，能将飞机上的相关数据自动或人工下传到地面计算机网络，使飞机成为地面限制、指挥与管理系统的一部分12。 目前ACARS数据链在全球应用范围广泛，全球一共有2 000余个地面站，其中国内的地面站有200余个，目前商业运行的主流飞机，均具备ACARS数据链功能。VHF空地通信系统的技术特性在国际民航公约附件10第I卷中做了具体规定。其频率范围为117.1015137 MHz，信道间隔为25 kHz，总信道为760个。中国地区VHF数据通信基频频率为131.450 MHz，除基频外还有127.275 MHz，133.025 MHz和126.475 MHz备用工作频率点。 1 民航数据链组成 ACARS地空数据通信系统分为三大部分，即机载地空数据通信设备，地空数据通信地面网络和地空数据通信系统信息地面处理系统。 机载地空数据通信设备主要包括：通信管理组件；多功能限制与显示组件或其他显示设备；VHF/HF/卫星收发信机；打印机。 地空数据通信地面网络主要包括：VHF地面站；网络运行限制中心。 地面处理系统主要包括：航空公司数据通信应用系统，包括飞行运行监控系统，飞机修理与远程状态监控与故障终端系统，地面服务与支持系统等；空中交通管制与服务应用系统，包括飞机起飞前放行系统，数字式自动化终端区信息服务系统，飞行员管制员数据链通信系统等；公众服务应用系统。 地空数据通信系统组成如图1所示。 图1 地空数据通信系统组成 目前机载数据链设备硬件主要为Honeywell，Rockwell Collins，Teledyne等厂商供应的产品。 2 民航数据链应用 作为目前世界上运用广泛的地空数据通信技术，地空数据通信为航空公司、空中交通管制与服务单位、机场等单位和部门的日常运行管理起到主动的协助作用，已成为进行飞机运行管理的重要手段之一3。ACARS数据链分为上行消息传输和下行消息传输，传输流程如图2所示。 在飞机飞行过程中，不同的阶段均要运用民航数据链系统。不同阶段运用状况见图3所示。 由于数据传输本身的特性以及其在飞机运行限制与服务，飞机状态监控与故障诊断，飞机管制与服务等方面应用时表现出的极大优越性。 详细优越性如下： 削减了由于话音通信产生的语义误会，信息表达费时的状况，大大提高了飞行员，管制员的工作效率，减轻了飞行员，管制员的工作负荷； 减轻了频率资源惊慌的状况，为进行更大规模的飞行服务供应了可利用的技术基础； 提高了航空公司机务修理部门对飞机故障分析与诊断的实力，减轻了对外站机务修理部门的依靠性，对进行航材的预打算，削减飞行延误具有主动意义； 削减了航空公司地面服务部门对人员的需求，节约了人力资源，降低了航空公司对车辆购置、车辆修理、油料、办公场地等条件的依靠性，为航空公司运行节约了成本。 图2 ACARS数据链上、下行消息传输示意图 图3 数据链系统在飞机飞行过程中的应用 3 民航数据链的发展 ACARS模式数据链在全球建有多个站点，该数据链的特点是运用相对简洁，发展较早，运用广泛，但传输速率较慢，只有2.4 Kb/s。随着世界范围内民航业务的快速增长，原有的航空通信体系结构已经不能满意目前民航通信发展的须要。为此，国际民航组织提出在全球建立一个新航行系统即新的通信、导航、监视和空中交通管理系统来改善和提高现有的航空通信、导航、监视和空中交通管理实力。而作为支持该系统的基础设施，将建立一个适用新航行系统的航空服务和航空管制的专用网络航空电信网。为解决地空的数据传输业务增长而带来的高通信速度要求和高带宽要求问题， ICAO要求民航通信从航空电报专用网络向ATN过渡。甚高频数据链通信是ATN空地通信子网的主要实现方式，世界上的各航空大国也始终在基于此开展探讨4。 新航行系统是一个先进技术为载体的全球通信、导航、监视和空中管理系统。ATN作为新航行系统的重要组成部分，是关系到空管、系统发展的重要基础设施。欧洲和美国安排在2022年之前部署完成VDL2数据链。我国作为ICAO的成员国，在实施新航行系统的过程中，必需遵循ATN的建设规范，目前我国也在绽开部署的前期工作。19101年，国际民航组织完成ATN技术标准的制定工作，发布了相关技术标准ATN SARPs，后续并对ATN技术进行了不断的补充和完善。在地空通信领域，VDL2技术跟踪与探讨也是ATN系统实施中的一个重要环节。目前VDL 2是新发展的数据链中技术最为成熟的，已在美国、欧洲和日本进行了应用。在2022年，美国国内已经建成300多个VDL 2地面站点并投入运用。而且设备基本可以实现由ACARS的平滑升级，削减了建设资金的投入。VDL 3是美国联邦航空局提出的下一代甚高频地空数据链通信系统，其最大的特点是同时支持语音和数据的传输，美国和日本始终在开展VDL3的相关探讨。VDL4是瑞典推出的一种甚高频数据链，对于空空通信和ADSB的支持是其最大优势。VDL4是欧洲打算将来采纳的甚高频地空数据链通信系统。VDL数据模式应用对比状况见表1所示。我国作为ICAO的参加国家，在参与ICAO相关会议的同时，我国同时与国外VDL2设备生产厂商，如美国ARINC、Collins公司等进行技术沟通，获得目前地空数据通信系统向ATN 系统的过渡方案与建议，以及北美、欧洲等地区实施VDL2系统的阅历。 在2004年，国内起先了VDL2数据链的探讨工作。目前我国在VDL2数据链建设上也取得了肯定的进步，目前国内已经建立了超过10个地面站点，能够支持VDL2数据链的应用，目前已经初步完成了系统的建设、测试和试验等相关工作58。 表1 民航数据链技术指标对比 目前国内ATN网络建设方案分为三个阶段： 第一阶段：国际通信出口ATN升级扩容及路由测试。实施北京国际通信出口ATN升级扩容及路由测试。主要工作为升级北京通信中心内的国际通信接口设备，使之符合ATN 技术规范要求，并进行ATN国际路由测试。 其次阶段：ATN骨干网建设。依据ATN网络的设计理论依据、国际阅历和国内空管运行管理体制以及目前AFTN网络流量现状，国内ATN骨干网络应由总局空管局、北京、上海、广州、沈阳、西安、成都、乌鲁木齐8个节点组成。另外一项重要内容是开展地空网络和应用建设的打算工作，进行VDL2网络的建设、测试与试验工作，包括建设VDL2网络运行管理系统，进行中国民航网关集群系统与VDL2网络的接入与服务验证，研发与测试基于VDL2网络的运行，同时兼容ACARS网络的网关系统与地面应用与服务系统。 第三阶段：ATN地面网和应用全面实施。ATN地面网络和应用将扩展到全国范围。基于ATN的AMHS应用将全面替代目前的AFTN转报系统，其他基于ATN的地面应用也将逐步投入运行。此阶段包括AOA系统的建设，AOA的实现允许在CPS 和飞行器之间通过VDL2空/地网络传递ACARS信息。ACARS信息被封装在AVLC框架内并通过空/地数据链层的连接传递910。AOA结构示意图见图4。 图4 AOA系统结构示意图 4 结 语 结合国内的现在和国际上民航系统的发展，我国选用的民航数据链是在现有的ACARS数据链基站的基础上，逐步推广VDL 2数据链。在现有的基础上，采纳AOA架构来进行过度运用。伴随着航空资源的惊慌和对飞机空管要求、维护要求、航空公司更好的服务要求，民航数据链应用将会进一步扩大。伴随着中国国内经济的发展，将会有更多的飞机投入运营，民航数据链通信将会得到更大的发展。 参考文献 1 郭静.中国民航地空数据链的建设、发展与应用J.中国民用航空，2022：6466. 2 中国民用航空飞行标准司.AC121FS202216R1 航空运营人运用地空数据通信系统的标准与指南S.北京：中国标准出版社，2022. 3 金德琨，敬忠良.民用飞机航空电子系统M.上海：上海交通高校出版社，2022. 4 徐文辉.ACARS实现技术探讨J.航空电子技术，11015：2528. 5 陈岩，董淑福，蒋磊.甚高频数据链技术及其应用J.科技信息，2022：3953101. 6 毕心安，张军.VHF地空数据网在中国J.国际航空，11015：3536. 7 杜葵清.民航地空数据链浅述J.空中交通管理，2002：2930. 8 ARINC. ARINC characteristic 7504 VHF data radio S. USA： ARINC， 2004. 9 ARINC. ARINC specification 6192 ACARS protocols for avionic end systems S. USA： ARINC， 2022. 10 ARINC. ARINC specification 6186 Air/ground characteroriented protocol specification S. USA： ARINC， 2022. 第10页 共10页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页