通用航空發展中的低空通信技術分析及應用研究

戴紅良 李翱 卜麗娜

摘要：通用航空的低空通信受飛行器、地形地貌、天氣等多種因素影響較大，對在航空領域已經使用的甚高頻通信、移動通信、衛星通信、機場場面無線通信等技術進行優缺點分析基礎上，按照通用航空發展趨勢，提出了近階段國內低空通信應用的部署和實施建議。

關鍵詞：通用航空;低空;通信;應用

1.概述

通用航空是指使用民用航空器從事公共航空運輸以外的民用航空活動，主要在1000m之間的低空飛行（山區、高原經批準后可適當調整高度）。近年來，隨著我國低空飛行服務保障體系推進建設，無人機物流、航空特色小鎮、低空飛行旅游等方面發展勢頭好，已形成“熱起來”局面，產業發展具有巨大潛力。

低空通信是保障通用航空飛行安全的重要條件，也是實施低空空域管理和服務的基礎支撐。低空通信相關技術手段的合理使用配置、科學部署直接關系到我國低空空域管理配套建設的頂層規劃，對于合理開發、高效利用低空空域資源和維護空防安全具有重要的意義。

2.通用航空低空通信技術分析

2.1通用航空低空通信的特點及需求

早在航空發展初期，無線電通信技術就被用于航空器與地面之間通信聯系。目前，航空領域逐步形成了由多種無線電通信技術構成的復雜的通信系統。與民航領域基本處于高空通信，通用航空低空通信有著非常顯著的自身特點：

1.低空空域通信受地理環境影響大，如山林、丘陵、胡泊、河流、高大建筑物等，低空通信的連續覆蓋困難。受無線電通信傳播特性影響，單一地面臺站的覆蓋范圍與天線架設高度、航空器飛行高度、地形地貌環境密切相關，并且具有隨高度降低而逐步減小的特點。

2.在低空空域內，現有授權頻段上用戶多，對空電臺、預警雷達、二次雷達、塔康、測距系統、敵我識別系統、數據鏈等均在低空發射無線電信號，低空電磁環境復雜，各種低空電磁信號存在互相干擾，通信效率容易受到影響。

3.通航用戶對設備和使用價格敏感，低空通信與監視系統技術體制選擇、設備選型，必須充分考慮通航用戶的實際承受能力。

因此，低空通信系統的選擇，需要在深入分析不同各類通信技術的特點基礎上，依據的不同應用范圍、對傳輸質量要求、頻率資源和電磁環境等多種因素，采用適當的通信技術。

2.2通用航空低空通信技術分析

目前，適合低空通信的主要手段包括航空甚高頻通信、地面移動通信、衛星通信、機場場面無線通信等技術。

1.甚高頻通信（VHF）：甚高頻地面電臺和機載電臺是目前空管保障的標準配置設備，適用于視距范圍內的地空通信，技術成熟，信號較清晰，受外界干擾小。但現有軍民航甚高頻電臺只覆蓋航路航線和中高空空域，在低空空域應用需新建覆蓋低空空域的地面甚高頻對空臺網。

2.低空移動通信：現有地面移動通信網絡的主要是4G＼5G通信網絡，覆蓋范圍廣，已成為成熟、穩定、可靠的通信網絡。從低空通信實踐來看，4G＼5G通信網絡能基本覆蓋400 m以下空域，適用于速度不高（150km/h以下）的航空器。

3.衛星通信：衛星通信具有覆蓋范圍廣、不受地理條件限制、使用靈活、信道穩定、通信質量好等特點，國內正在使用或準備使用的商用衛星移動通信系統都是由國外運營商提供的服務，如海事衛星系統（Inmarsat）、銥星系統（Iridium）、全球星 ICO 系統（Globalstar）、亞洲蜂窩衛星系統（ACes）和 Thuraya 等。衛星通信的設備和使用成本高，比較適合高端航空器使用。

4.北斗短報文通信：該功能依賴北斗卡（類似手機SIM卡）實現，這使得北斗系統可以不借助其他通信網絡情況下，方便對用戶進行監控指揮和調度。北斗短報文通信優點是自主可控、兼容導航功能、使用成本較低，缺點是通信能力較弱，民用級僅能單次傳送40-60個漢字的短消息，服務頻度默認60s。

5.機場場面無線通信（AeroMACS）：該系統是一種基于IEEE802.16協議的安全無線寬帶通信系統，使用航路服務系統頻段中的5091～5150MHz專屬頻段，不僅能夠用于飛機對地接入和機場各種管理系統，還可以實現新一代空中交通管理對機場移動寬帶數據通信的需求。

3.結論和建議

3.1結論

目前，VHF語音通信技術成熟，目前已廣泛應用于民航地空通信，設備覆蓋范圍較廣，設備成熟且價格合理，比較適合用于低空通信。移動通信技術更新換代快，4G受地形限制較大，易受山區高樓等地形影響通信質量，5G基站布設難度大，成本高，布設完成后耗能高，目前不能適用于野外大規模布設基站。北斗短報文技術有著不受地形限制，隨時進行溝通的優點，但北斗短報文通信只能進行文字信息輸送，且有著字數限制，無法進行地空語音通話，需要配合其他設備進行組合通信才能達到方便管理的目的。衛星通信技術優點明顯，但目前民用軍用較多，C波段和Ku波段業務繁忙，無法大規模應用于低空語音通信;AeroMACS技術先進，信息傳遞效率高，但技術仍然處于驗證開發階段，有待進一步驗證開發，才能應用于低空語音通信，短期內無法應用于低空語音通信。

通過以上分析，本文認為：VHF語音通信技術成熟，目前已廣泛應用于民航地空通信，設備覆蓋范圍較廣，設備成熟且價格合理，現階段適合廣泛運用于低空通信。而移動通信技術、北斗短報文技術、衛星通信技術、AeroMACS技術較為先進，但仍然處于驗證開發階段，暫時未應用于低空通信。但隨著北斗衛星定位系統在我國不斷推廣應用，基于北斗系統的低空通信技術會有較大發展空間，會逐步替代VHF通信成為主流應用技術。

3.2建議

綜合分析各類低空通信技術特點和發展趨勢，提出如下建議：

1.近期（2021-2023年）：在通用航空航線及重點發展城市之間，建議布局建設若干VHF系統，實現900米低空通信的有效覆蓋，為通用航空安全便捷飛行數據通信保障服務。

2.中期（2024年以后）：全國范圍內，積極開展基于“北斗+AeroMACS”低空通用航空器通信覆蓋驗證，為通用航空自主飛行提供無盲區通信的保障手段，確保通用航空“叫得到、管得住”。

參考文獻：

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項目來源：浙江省交通運輸廳科技計劃項目（2020054）