淺談地空數據鏈在民航空管中的未來應用

王鈺

【摘要】近年來，隨著中國民航業的迅速發展，對地空通信要求越來越高，地空數據鏈的應用發展可謂是重中之重。本文結合地空數據鏈的技術特點，針對其在空管監視與通信系統間的串聯使用進行探討。

【關鍵詞】地空數據鏈 自動化系統 VHF

地空數據鏈是借助于民航無線電通信系統以及二次雷達的S模式作為地面信息系統與民用航空飛行器進行數字化信息交互的一項技術。管制員和飛行員將會把CPDLC和現有的語音通訊相結合，這種形式預計將用在常規或繁雜的事物中。雖然初期的執行還是要依賴當前現用的程序，但隨著這套系統和程序將來的發展，飛機和地面系統的功能自動化程度都將大幅提高。

一、空管系統目前的地空通信狀況

目前空管系統現有的地面與機組之間進行信息交互的雙向通信有HF和VHF，都是以傳輸模擬的話音信號為主，這樣工作存在的問題主要有三點：第一，信號覆蓋不好的地方容易出現話音失真，地面管制員和機組直接傳達的信息可能存在誤差；第二，難以抵抗外界出現的同頻干擾；第三，由于航班量的增加扇區的進一步劃分每增加一個扇區就需要增加一個主頻及一個備頻，導致民航VHF資源緊張的同時也導致了很多二階互調三階互調造成的播道串擾。

信號在無線電通信的傳輸過程中總會由于干涉或者衍射產生畸變，如果通過數字信號進行指令傳輸，則可以使用很多數字傳輸過程中使用的編碼技術對傳輸的信息進行校驗和糾錯，一定程度上可以保證信息的完整和抗干擾能力。

二、地空數據鏈通信系統

（一）地空數據鏈通信系統簡介

數據鏈通信系統，全稱為管制員一飛行員數據鏈通信系統（Controller Pilot data Link Communications，CPDLC），其主要功能是管制員與飛行員之間利用數據代替話音的空中交通管制手段，其應用可以空中交通服務設施提供了數據鏈通信服務，包括標準格式的放行，申請，報告等等。可以彌補話音通信的信道擁擠、誤解、信號聽錯、信號失真，信號破壞，以文本形式為飛行員提供當時的管制信息。隨著國際SATCOM技術發展，CPDLC作為管制員與飛行員之間的一種通過使用數據鏈方式來進行空中交通管制對話的通訊手段，己被國際航空公司和航行管制系統廣泛使用。

（二）地空數據鏈系統優勢

（1）航空交通管制員與駕駛員進行空地數據鏈通信，可以避免使用語音通信手段時，因通信距離、通信質量、通信頻道擁擠造成的通信不暢或誤聽誤解語音含義帶來的安全隱患；同時可以大大降低飛行機組和管制員的工作負荷，增強空域活動的安全裕度，減少飛行間隔；數據鏈設備經型號批準的飛機在經批準運行區域的使用，可以加大運行空域的交通流量，提高運行效益。

（2） CPDLC為ATC服務工作提供空地數據通訊。這包括ATC程序采取的一系列口頭術語相應的指令許可、相關信息和請示等基本數據。可為管制員提供發布高度層指令、穿越限制指令、水平間距指令、更改航路和指令、速度指令、無線電頻率指令、請示各種信息的功能；可為飛行員提供回答和詢問信息，宣布或取消緊急情況的功能；另外還為飛行員提供向ATSU請求條件許可（下游）和信息的能力；“自由文本”功能使雙方在信息交流中不需要遵守正規格式；還有一個輔助功能是使一個地面系統可以通過數據鏈將CPDLC傳送給另一個地面系統。

（3）管制員和飛行員將會把CPDLC和現有的語音通訊相結合。這種形式預計將用在常規或繁雜的事物中。雖然初期的執行還是要依賴當前現用的程序，但隨著這套系統和程序將來的發展，飛機和地面系統的功能自動化程度都將大幅提高。

三、地空數據鏈的未來應用

以往監視和通信總是分開的，都是通過管制員在屏幕上發現了雷達目標以后，使用地空通信系統與機組進行聯系，提供指揮服務。地空數據鏈的出現應該能夠成為將監視和通信串聯在一起的一項技術，試想一下如果我們將監視系統自動化處理和通信系統組合在一起可能會有什么樣的效果：

（1）自動化系統在雷達數據顯示終端可以根據各個飛機的飛行狀態將常用的指揮指令提供給管制員進行選擇，管制員想對固定飛行器發送指令只需點擊目標選擇指令即可。

（2）雷達發現計劃相關的航班位置以后，自動化系統將根據RDP中該航班所屬的扇區席位發送的指令傳送到服務器中的通信系統處理模塊。而通信系統處理模塊再根據監視數據中發現該航空器地理上最靠近的一個或幾個VHF臺點進行發送。

（3）機載設備則會根據接收到信息的有效性之后向地面VHF接收機發送一個接收正確或者誤碼重發的應答信息給自動化系統的通信系統處理模塊。而機組向地面管制員發送的信息則會通過機載設備將語音轉換為文字，通過地空數據鏈傳送到通信系統處理模塊再發送給對應的席位的雷達顯示終端上，以彈窗的形式顯示出來。

（4）因為每個指令和訊息都可以根據S模式雷達識別的24位地址碼來定向發送，對于某個扇區的席位發送的指令會在RDP的處理之下選擇對應扇區的臺站發送，而非接收指令的機載設備也會屏蔽掉不是給自己的通信數據。因此一個管制區域內的自動化系統所有扇區可以使用同一頻率進行通信能夠很大程度的節約民用航空的甚高頻資源。

（5）將通信信息數字化以后記錄儀能夠存儲的信息量也會成倍的增長，一段話音音頻信號可能需要幾百KB的大小，而同等信息量的文字也許僅需不到1KB的存儲空間。記錄數據的‘輕量化也為數據的記錄和提取達到了提高效率的作用。

四、結束語

本文對地空數據鏈的原理進行了介紹，并結合地空數據鏈的技術特點，針對其在空管監視與通信系統間的串聯使用進行探討。希望能給大家帶來幫助，共同學習與探討，文中不妥之處，敬請批評指正。