應(yīng)急定位發(fā)射器的相關(guān)介紹

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。

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