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應(yīng)急定位發(fā)射器的相關(guān)介紹

2015-05-30 18:22:41薛淜
科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年23期
關(guān)鍵詞:飛機(jī)信息

薛淜

引言

應(yīng)急定位發(fā)射器(EMERGENCY LOCATOR TRANSMITTER)簡(jiǎn)稱ELT,主要用于在飛機(jī)遇險(xiǎn)后發(fā)射搜救信號(hào),從而幫助搜救人員確定事故位置并迅速展開有針對(duì)性的救援工作。

1 ELT發(fā)展歷史

應(yīng)急定位發(fā)射器(ELT)的使用開始于20世紀(jì)70年代,最初是根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦航空局(FAA)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定TSO-C91設(shè)計(jì)生產(chǎn)的。當(dāng)時(shí)的ELT主要通過(guò)121.5/243MHz兩個(gè)頻率發(fā)射求救信號(hào)給全球衛(wèi)星搜救系統(tǒng)(COSPAS/SARSAT)低高度近極地衛(wèi)星進(jìn)行搜救。但是由于121.5/243MHz信號(hào)不能在衛(wèi)星上處理,所以系統(tǒng)很難將真實(shí)的求救信號(hào)和同頻的其他信號(hào)進(jìn)行區(qū)分,在現(xiàn)實(shí)使用中可靠性很差,誤報(bào)警率在90%以上。而且121.5/243MHz為模擬信號(hào),只能用于判斷有飛行事故,不能得到其他一些與飛機(jī)型號(hào)相關(guān)的信息。

為了解決121.5/243MHz存在的問(wèn)題,406MHz的ELT應(yīng)運(yùn)而生。該頻率ELT是根據(jù)FAA技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定TSO-C126進(jìn)行設(shè)計(jì),每50秒發(fā)射一次時(shí)長(zhǎng)500ms左右的406MHz數(shù)字信號(hào),該信號(hào)中帶有對(duì)應(yīng)ELT的特定標(biāo)識(shí)信息。利用多普勒效應(yīng)和GPS導(dǎo)航技術(shù),406MHzELT能將位置精度提高到3公里以內(nèi),而121.5/243MHz的ELT對(duì)應(yīng)的位置精度僅僅為15-20公里,如果406MHzELT使用機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備提供的位置信息,那么精度甚至可以達(dá)到100米以內(nèi),這極大地提高了搜救的效率。鑒于此,2009年2月1號(hào)后,COSPAS/SARSAT正式取消對(duì)于121.5MHz和243MHz頻段ELT發(fā)射信號(hào)的檢測(cè)。

2 ELT工作原理

正常情況下,ELT一直處于待機(jī)狀態(tài),幾乎不工作。當(dāng)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(guò)將ELT的遠(yuǎn)程控制板或者ELT發(fā)射機(jī)面板的開關(guān)撥到“ON”位置觸發(fā)ELT;(2)撞擊觸發(fā):當(dāng)飛機(jī)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(shí)ELT自動(dòng)觸發(fā);(3)浸水觸發(fā):當(dāng)ELT接觸鹽水后ELT也會(huì)自動(dòng)觸發(fā)。

在ELT觸發(fā)后,求救信號(hào)通過(guò)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(guò)這兩組衛(wèi)星的協(xié)同合作來(lái)捕獲ELT發(fā)射的求救信號(hào)。衛(wèi)星系統(tǒng)捕獲信號(hào)后將處理過(guò)的位置信息發(fā)給地面部分的本地用戶終端(LUT),終端在準(zhǔn)確處理確定對(duì)應(yīng)ELT的位置后,通過(guò)任務(wù)控制中心(MMC)告知ELT信標(biāo)位置附近的的搜救協(xié)調(diào)中心(RCC),從而對(duì)事故地點(diǎn)就行搜救工作。圖1簡(jiǎn)單的闡述了全球衛(wèi)星系統(tǒng)的搜救過(guò)程。

3 ELT的分類

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

3.1 自動(dòng)固定式(Automatic Fixed,AF)ELT

自動(dòng)固定式ELT永久的固定在飛機(jī)上,該類ELT需要安裝在飛機(jī)主負(fù)載框架上(如長(zhǎng)桁、縱梁等)。一般大飛機(jī)將其安裝在飛機(jī)的尾部以方便設(shè)備觸發(fā)以及被回收。該類ELT還可以與機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備相連,從而獲得飛機(jī)的實(shí)時(shí)位置信息。這類ELT主要用于對(duì)事故地點(diǎn)的定位。

3.2 自動(dòng)便攜式(Automatic Portable,AP)ELT

自動(dòng)便攜式ELT在飛機(jī)失事前固定在飛機(jī)上,在飛機(jī)失事后可以取下來(lái)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(lái)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(jí)A(有浮力)和等級(jí)B(無(wú)浮力)。顧名思義,幸存式等級(jí)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(guò)人工觸發(fā)或是浸水觸發(fā)。而幸存式等級(jí)B(無(wú)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(shè)備上,也可以通過(guò)人工觸發(fā)或是浸水觸發(fā)。幸存式ELT主要也是用來(lái)供救生定位使用。

3.4 自動(dòng)展開式(Automatic Deployed,AD)ELT

自動(dòng)展開式ELT一般安裝在飛機(jī)的尾部,當(dāng)飛機(jī)發(fā)生事故時(shí),該類ELT通過(guò)力傳感器觸發(fā)并且自動(dòng)展開。自動(dòng)展開式ELT可以浮在水中并發(fā)射求救信號(hào)和位置信息。

目前一般大飛機(jī)上均需要安裝兩到三類上述ELT以保證飛機(jī)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(jìn)制信息。112位二進(jìn)制信息又稱短信息(Short Message),144位二進(jìn)制信息又稱長(zhǎng)信息(Long Message)。短信息發(fā)射時(shí)長(zhǎng)為440ms,長(zhǎng)信息發(fā)射時(shí)長(zhǎng)為520ms。這兩個(gè)二進(jìn)制信息的前160ms均為未調(diào)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(lái)判斷該二進(jìn)制信息為長(zhǎng)信息還是短信息(“1”代表長(zhǎng)信息,“0”代表短信息),而第26-85為主要用來(lái)存儲(chǔ)ELT身份標(biāo)識(shí)等重要信息,這里的25-85位信息又應(yīng)為其重要性而被稱為第一組受保護(hù)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(cuò)碼(First Bose-Chaudhuri-Hocquenhem Error-correcting Code,BCH-1)。對(duì)與112位短信息,剩余的107-112位為不被保護(hù)的數(shù)據(jù)字段。對(duì)于144位長(zhǎng)信息第107-132位為第二組受保護(hù)數(shù)據(jù)字段(PFD-2),133-144位為第二組博斯-喬赫里糾錯(cuò)碼(BCH-2)。

全球衛(wèi)星搜救系統(tǒng)對(duì)ELT的定位主要是通過(guò)ELT發(fā)射的信息中的第26-86位數(shù)據(jù)進(jìn)行的,通常這段二進(jìn)制信息會(huì)被轉(zhuǎn)換成15位的十六進(jìn)制數(shù),并且定義為ELT的發(fā)射機(jī)編碼(Hex ID),每個(gè)ELT都有唯一的Hex ID。ELT的Hex ID包含ELT序列號(hào)或飛機(jī)注冊(cè)號(hào)等編碼信息,并使用國(guó)別碼(中國(guó)區(qū)代碼412或413,美國(guó)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(hào)編碼;按飛機(jī)注冊(cè)號(hào)編碼;按國(guó)際民用航空組織(ICAO)指定的飛機(jī)24位地址碼編碼;按運(yùn)營(yíng)人標(biāo)識(shí)和序列號(hào)編碼。

選用何種編碼方式由ELT注冊(cè)所在國(guó)的當(dāng)局機(jī)構(gòu)來(lái)決定,中國(guó)民用航空總局(CAAC)無(wú)線電管理委員會(huì)負(fù)責(zé)ELT在中國(guó)的注冊(cè)和管理。國(guó)內(nèi)航空公司現(xiàn)在主要使用以下兩種方式進(jìn)行編碼:

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

按飛機(jī)注冊(cè)號(hào)進(jìn)行編碼,這種編碼每架飛機(jī)都有自己唯一的ELT的Hex ID,每次更換ELT時(shí),新的ELT需要重新編碼,但無(wú)需告知局方。很多供應(yīng)商提供了外置編碼存儲(chǔ)件來(lái)存儲(chǔ)ELT的Hex ID。更換新的ELT后,只要將其與外置編碼存儲(chǔ)件相連,便可錄入ELT的Hex ID,因此很好地解決了ELT的編碼問(wèn)題。所以這種方式也是當(dāng)前比較推崇的編碼方式。

5 結(jié)束語(yǔ)

伴隨著民用航空業(yè)的飛速發(fā)展,飛機(jī)也成為越來(lái)越多人出行的選擇,同時(shí)更多的航空事故也接踵而至(如馬航MH370、MH17班機(jī),復(fù)興航空GE235班機(jī),德國(guó)之翼航空9525號(hào)班機(jī)等事故),ELT在民用飛機(jī)搜救行動(dòng)中的作用也日趨重要。未來(lái)的ELT幸存率將不斷的提高,性能也將不斷的加強(qiáng)(更小巧,信息量更大),ELT的標(biāo)準(zhǔn)也將更加統(tǒng)一,人們對(duì)ELT的相關(guān)研究也會(huì)更加的深入。

參考文獻(xiàn)

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

[2]陳強(qiáng).航空406MHz應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)編碼及選擇策略[J].中國(guó)民航飛行學(xué)院學(xué)報(bào),2010(2).

[3]RTCA 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 Minimum Operational Performance Standards for 406 MHz Emergency Locator Transmitters (ELT) [S].航空無(wú)線電委員會(huì),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.

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