民用航空空地通信應(yīng)用和發(fā)展論文
民用航空通信主要包含ATS、AOC、AAC和APC，數(shù)字化的航空管理通信在補(bǔ)充傳統(tǒng)語音通信的同時(shí)，也正經(jīng)受著考驗(yàn)與發(fā)展。基于ATN B1和ATN B2等技術(shù)的通信、導(dǎo)航和監(jiān)視系統(tǒng)在數(shù)據(jù)化、自動(dòng)化和趨勢(shì)分析的提高，正促使下一代航行系統(tǒng)在運(yùn)行方式上由靈活空域管理、4D航跡、流量與容量管理、信息服務(wù)等一系列新的元素的發(fā)展。這些新的運(yùn)行概念中的各個(gè)組成部分正在慢慢融合為一個(gè)有機(jī)的整體。
一、引言
航空通信系統(tǒng)在航空系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)用十分廣泛，涉及航空運(yùn)行的多個(gè)領(lǐng)域，制訂了一系列的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和建議。以下幾個(gè)方面分別闡述民用航空通信的應(yīng)用與發(fā)展。
二、通信業(yè)務(wù)
2.1空中交通服務(wù)(ATS)
空中交通服務(wù)指的是與空中交通管制和服務(wù)有關(guān)的通信，此類通信通常與飛行安全、航班正常運(yùn)行密切相關(guān)，包括發(fā)生在航空器與地面空中交通服務(wù)單位之間，例如管制指令的發(fā)布;發(fā)生在不同的地面空中交通服務(wù)單位之間進(jìn)行，例如管制中心之間進(jìn)行管制移交;也包括航行情報(bào)，氣象信息等。此類通信優(yōu)先級(jí)較高，是航空通信系統(tǒng)重點(diǎn)保障的業(yè)務(wù)，故行業(yè)對(duì)該類業(yè)務(wù)制定了詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如ARINC 623， ARINC 758等。
2.2航空運(yùn)行控制(AOC)
航空運(yùn)行控制是飛行過程中航空公司運(yùn)控中心與機(jī)組之間的通信，主要目的是保障飛行的安全和航班正常執(zhí)行，提高運(yùn)行效率。航空運(yùn)行控制通信的內(nèi)容比較豐富，只要符合傳輸協(xié)議，AOC可以囊括任何類型的參數(shù)，包括航班計(jì)劃、航班執(zhí)行情況、航空器狀態(tài)監(jiān)視等等，其中部分信息與飛行安全相關(guān)。部分航空公司還會(huì)根據(jù)自己的需求自定義AOC消息，真正做到降低運(yùn)行成本，提供運(yùn)行效率。
2.3航空管理通信(AAC)
航空管理通信內(nèi)容通常是航空運(yùn)輸企業(yè)有關(guān)航班運(yùn)營(yíng)和運(yùn)輸服務(wù)方面的商務(wù)信息，比如運(yùn)輸服務(wù)預(yù)定，飛機(jī)和機(jī)組安排，或者其他后勤保障類的信息，通信的目的是為了提高運(yùn)營(yíng)的效率。
2.4航空旅客通信(APC)
航空旅客通信是指乘客或機(jī)組成員出于個(gè)人目的的語音通信和數(shù)據(jù)通信，與飛行安全無關(guān)。隨著寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展，此類通信也得到了井噴式的發(fā)展。
三、航空通信系統(tǒng)應(yīng)用
目前應(yīng)用于航空通信的通信方式有甚高頻(VHF)通信系統(tǒng)、高頻(HF)通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)。
VHF通信系統(tǒng)使用VHF頻段(118-137MHz)模擬調(diào)制技術(shù)，主要滿足陸基近距離通信，要求在航路上覆蓋VHF通信網(wǎng)絡(luò)。
在偏遠(yuǎn)地區(qū)和洋區(qū)，VHF通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率實(shí)為有限，特別是在山區(qū)的VHF通信傳輸遮擋也相當(dāng)嚴(yán)重，解決這個(gè)問題最簡(jiǎn)單的方式就是利用HF通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行通信。
HF通信系統(tǒng)使用HF頻段(2-30MHz)模擬調(diào)制技術(shù)，除了可以利用地波傳輸外，還可以利用天波傳輸。HF通信系統(tǒng)利用全球很少的幾個(gè)基站就可以使通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋全球。但是，首先HF無線電波遠(yuǎn)距離傳輸需要通過電離層反射，電離層的濃度直接影響了HF的通信質(zhì)量，由于天氣環(huán)境不一致，導(dǎo)致的電離層濃度在各個(gè)區(qū)域各不相同，所以一般情況下，使用HF語音通信時(shí)會(huì)有很大的噪音，數(shù)字通信也會(huì)有相當(dāng)大的誤碼率，造成消息可靠度不高。
其次，HF通信地波傳輸類似于VHF通信，由于HF頻率低，容易被空氣吸收，傳播距離很有限。
衛(wèi)星通信系統(tǒng)將信息調(diào)制1.5GHz左右傳輸，可以把調(diào)制信號(hào)直接發(fā)送到幾十公里外的衛(wèi)星，而且可以不考慮空氣對(duì)電磁波的吸收造成的傳輸效率低下，通過衛(wèi)星收到信號(hào)后轉(zhuǎn)發(fā)至地面，避免了陸基傳輸?shù)南拗啤?/p>
但是目前使用最為廣泛的海事衛(wèi)星(Inmarsat)只能覆蓋南北緯80度以內(nèi)的區(qū)域，越洋飛行的飛機(jī)在極地區(qū)域飛行還是會(huì)被衛(wèi)星丟失，這種情況下只能選擇HF通信系統(tǒng)盡可能建立通信。
在海事衛(wèi)星之后，銥星的出現(xiàn)完全解決了空地通信不能全球覆蓋的問題，可惜由于銥星的通信頻段與我國(guó)的北斗衛(wèi)星通信頻段基本一致，使銥星尚未如海事衛(wèi)星那樣被廣泛應(yīng)用。
目前大部分飛機(jī)同時(shí)安裝VHF系統(tǒng)、HF系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)來保持飛機(jī)與地面的不間斷通信。我國(guó)的北斗衛(wèi)星通信能力還有待提高，目前尚未得到推廣。
四、未來通信應(yīng)用發(fā)展
多年以來，雖然航空空地通信系統(tǒng)不斷在利用技術(shù)革新和引入新技術(shù)進(jìn)行自身的改進(jìn)，但是，系統(tǒng)仍然面臨著非常大的挑戰(zhàn)，特別是甚高頻通信，由于甚高頻通信頻率資源緊張、原有模擬調(diào)制技術(shù)的限制，在一些飛行繁忙地區(qū)(例如歐洲)，空地通信系統(tǒng)處理能力接近飽和。
作為傳統(tǒng)語音通信的`補(bǔ)充，數(shù)據(jù)鏈的應(yīng)用大大緩解的通信業(yè)務(wù)增長(zhǎng)所帶來的資源限制，業(yè)務(wù)增長(zhǎng)需要技術(shù)革新，技術(shù)革新又刺激業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)，這一矛盾使得技術(shù)上很難保持一段時(shí)間的領(lǐng)先，航空系統(tǒng)運(yùn)行方式的革新才是解決業(yè)務(wù)增長(zhǎng)不受限制的有效手段。
基于通信、導(dǎo)航和監(jiān)視系統(tǒng)在數(shù)字化、自動(dòng)化和趨勢(shì)分析的提高，ICAO通過DOC9854《全球空中交通管理運(yùn)行概念》提出了新一代航行系統(tǒng)的愿景，描述下一代航行系統(tǒng)的在運(yùn)行方式上由靈活空域管理、4D航跡、流量與容量管理、信息服務(wù)等一系列新的元素組成新的運(yùn)行概念。
通過信息服務(wù)，運(yùn)行概念中的各部分整合為一個(gè)有機(jī)的整體。
有理由相信，在不久的將來，日益增長(zhǎng)的通信業(yè)務(wù)需求，還會(huì)促使新一輪的航空通信的變革。
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