無論是在ICAO航空系統(tǒng)組塊升級(ASBU)計劃、美國新一代航空運輸系統(tǒng)NextGen和歐洲的單一天空計劃SESAR中,還是在中國民航空管發(fā)展戰(zhàn)略中,地空數(shù)據(jù)鏈技術都是民航航行技術發(fā)展應用的重點之一,是支撐今后地空協(xié)同運行的重要基礎設施和技術。
那么,什么是地空數(shù)據(jù)鏈技術呢?
地空數(shù)據(jù)鏈是一種采用無線網(wǎng)絡通信技術和應用協(xié)議,實現(xiàn)航空飛行器和地面信息管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)信息交換的系統(tǒng)。其通過VHF(甚高頻)、SATCOM(衛(wèi)星通訊)、HF(高頻)、二次監(jiān)視雷達(SSR)的S模式作為數(shù)據(jù)鏈傳輸媒介,將飛機與地面系統(tǒng)間自動傳輸信息,將飛機與地面的人員和空管自動化系統(tǒng)有效聯(lián)系在一起,可有效降低航班運行費用,提高航班運行效率[1]。
地空數(shù)據(jù)鏈技術有哪些優(yōu)點?
由地空數(shù)據(jù)鏈技術為支撐的數(shù)字化管制服務可大幅提高管制運行效率。該項技術在部分方面將逐步替代傳統(tǒng)話音管制服務,大幅減少管制員與飛行員的工作負荷,改善話音通信頻率資源緊缺狀況,提升管制服務安全性、可靠性和準確性。
地空數(shù)據(jù)鏈應用舉例
數(shù)字化放行(DCL)
數(shù)字化起飛前放行(Departure Clearance Delivery,簡稱DCL)系統(tǒng)技術屬于地空數(shù)據(jù)鏈通信技術在空中交通管制領域的應用。DCL 系統(tǒng)通過基于地空數(shù)據(jù)鏈的雙向通信來實現(xiàn)飛行員與塔臺管制員之間的信息交換,實現(xiàn)數(shù)字化放行。
飛行員在預計推出開車前可以通過DCL服務提出起飛前放行申請。機組發(fā)送離場許可下行報文Departure Clearance Downlink (RCD),包含航班號(使用航空公司?ICAO三字代碼)、機尾號、終端區(qū)通播信息(ATIS)代碼、機型、起飛機場和目的機場代碼等信息的放行許可請求報文通過數(shù)據(jù)鏈發(fā)至機場起飛前放行系統(tǒng)。地面起飛前放行系統(tǒng)接到請求后,判斷是否滿足管制放行條件;塔臺管制員將返回一個離場許可上行報文Departure Clearance Uplink (CLD) ,內(nèi)容包含飛行標志、機型、應答機編碼、使用跑道、離場航線、飛行高度層等飛機放行許可信息的報文上傳至飛行員。飛行員接收到管制員的放行許可報文后,機組再回復確認報文Clearance Readback Downlink (CDA)。如果飛行員發(fā)送DCL/PDC申請報文或發(fā)送DCL/PDC確認回復報文后,2分鐘內(nèi)未能收到表示DCL/PDC申請或確認回復成功的上行報飛行系統(tǒng)信息FSM,視為服務失敗,需要通過管制頻率聯(lián)系管制員獲得語音放行許可。當飛行員收到DCL起飛放行信息報(CLD)后,需要再10分鐘內(nèi)發(fā)送起飛回復信息(CDA),否則視為服務失敗,需要立即通過管制頻率聯(lián)系管制員獲得語音放行許可。
數(shù)字自動航站信息系統(tǒng)(D-ATIS)
數(shù)字自動航站信息系統(tǒng)通過合成語音(text-to-voice)和數(shù)據(jù)鏈兩種方式向飛行員提供起飛和降落階段所需的有關機場氣象情況和機場狀況情況信息。D-ATIS系統(tǒng)的使用能夠有效解決繁忙機場因使用語音通播造成的低效率和安全隱患,并能夠顯著提高大型機場管制服務效率和信息服務水平。
各個機場終端通過AFTN網(wǎng)絡(空中交通固定通訊)引入氣象報文并分解,結合本場跑道等信息生成ATIS信息,匯總到ATIS服務器,由ATIS服務器統(tǒng)一應答飛機請求。
流程:D-ATIS系統(tǒng)服務流程以傳統(tǒng)自動話音情報服務流程為基礎,系統(tǒng)從AFTN報文中提取氣象信息,由管制員根據(jù)機場氣象采集和監(jiān)測系統(tǒng)校驗氣象信息并輸入跑道和其他機場運行信息,通過TTS技術合成通播話音信號覆蓋傳統(tǒng)自動話音情報服務,并生成播報信息報文,發(fā)往網(wǎng)控中心服務器,服務器存儲各機場實時航站自動情報服務信息,等待航空器通過地空數(shù)據(jù)鏈進行申請。飛行員通過地空數(shù)據(jù)鏈發(fā)送請求報文,系統(tǒng)服務器接到請求后根據(jù)請求類型應答對應的信息報文,以報文的方式回傳至飛行員[2]。
管制員和駕駛員數(shù)據(jù)鏈通信(CPDLC)/自動相關監(jiān)視(ADS-C)服務
管制員和駕駛員數(shù)據(jù)鏈通信(Controller Pilot data Link Communications,簡稱CPDLC),是管制員與飛行員之間利用數(shù)據(jù)傳送、接收手段代替話音通信的空中交通管制手段,其傳輸數(shù)據(jù)可以包括標準格式的放行、申請、報告等等。CPDLC 的應用可以彌補話音通信的信道擁擠、誤解、信號聽錯、信號失真等缺點,同時可以大大降低飛行機組和管制員的工作負荷。
合同式自動相關監(jiān)視簡稱ADS-C(Automatic Dependent Surveillance-Contract)或ADS-A(Addressed),它將機上系統(tǒng)收集的位置、高度、速度、意圖和氣象數(shù)據(jù)等,利用數(shù)據(jù)鏈設備以報告的形式自動發(fā)送給與飛機建立合同的空中交通服務單元(ATSU),用于飛機位置和航路符合性監(jiān)控,為雷達覆蓋之外的大陸/大洋航路提供CPDLC和語音匯報之外的位置監(jiān)視能力。雖然ADS-C與ADS-B(Broadcast)術語相近,但后者是以更短的時間間隔廣播信息,任何在范圍內(nèi)的地面或空中接收機都可以接收信息。ADS-C也不同于AC-121-FS-2008-16R1規(guī)定的AOC(Airline Operational Control)自動位置報,后者是向航空公司而非空管單位匯報位置。ADS-C建立在FANS-1/A網(wǎng)絡基礎上,如同CPDLC給予了飛機更好的RCP(Required Communication Performance),ADS-C給予了飛機更好的RSP(Required Surveillance Performance),有效使用ADS-C可以提升飛行安全,減小間隔,更好地分配用戶傾向的飛行剖面,提高飛機的空域適應性[3]。
目前,中國民航已在44個機場塔臺提供數(shù)字化放行(DCL)和數(shù)字自動航站信息服務(D-ATIS),在西部L888等航路提供符合PBCS(基于性能的通信和監(jiān)視)運行規(guī)范的CPDLC/ADS-C服務,同時還在開展基于DCL和D-ATIS指令集的航班計劃起飛時間CTOT、滑行路線、航路顛簸等應用研究,依托國家科技支撐計劃開展初始四維航跡試驗驗證等,多項工作走在了亞太地區(qū)乃至國際前列。
此外,目前中國民航的地空數(shù)據(jù)鏈服務已注冊空管用戶44家,航空公司用戶155家,其中國內(nèi)53家、國外102家,共計7336架航空器注冊,每日系統(tǒng)報文量超過90萬份。
參考:
[1]董亞偉 王杰,《地空數(shù)據(jù)鏈在民航的應用》 [2]杜月玖,《D-ATIS系統(tǒng)在浦東機場的應用現(xiàn)狀及前景展望》 [3]宋金澤,《空中交通服務ADS—C應用概述》