406MHz應急定位發射機的簡明工作原理與維護研究

汪君

摘要：406MHz應急定位發射機因其能提供精準的用戶信息及較高的定位精度，在民用航空器上得到了廣泛的使用。本文以中國民航飛行學院使用的ELT為藍本討論了其簡明的工作原理，并探討了406MHz ELT的日常維修工作及應注意的問題。

關鍵詞：Bi-Phase L;COSPAS-SARSAT;15位ID

中圖分類號：V244.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）12-0076-03

1? 應急定位發射機概況

Emergency Locator Transmitter的中文名稱是應急定位發射機，縮寫為ELT（本文中ELT與應急定位發射機兩個名詞完全等價），是現代民用航空器上的一種不可或缺的應急救援無線電設備。當發生墜機時，ELT將自動啟動，向外界發射求救信號。

目前裝機使用的ELT有兩類。一類是早期的模擬式產品，遵守的技術標準為TSO-C91A，發射頻率為121.5MHz和243MHz的調幅波，音頻信號與消防車、救護車的警笛聲類似。另一類是現在廣泛使用的數字式產品，遵守的技術標準為TSO-C126，載波頻率為406MHz，可以傳輸經編碼的用戶信息。

兩種類型的ELT發射機相比，模擬式產品相對簡單，頻率適當的調幅接收機均可以接收，人工收聽即可識別信號。缺點是不知道信息來源，位置的測定則需要使用專用的無線電設備與方法，且誤差比較大。數字式產品相對復雜，所發射的信號需要專用設備接收與解碼。因信號中包含特定用戶的識別信息，可以快速確定求救者的身份及所屬的國家或地區，且定位精度較高。鑒于406MHz ELT的優點，中國民用航空規章CCAR-91R3的91.435條規定，2010年1月1日以后在中國登記注冊的民用航空器必須安裝406MHz的應急定位發射機。

2? 406MHz ELT簡明工作原理

本文以中國民航飛行學院訓練飛機上安裝的406MHz ELT為藍本進行介紹，但基本原理與維護操作，也同樣適用于其他設備制造商的產品。跟所有其他飛機應急設備一樣，ELT因為要考慮在墜機情況下的可用性，外殼都會很堅固，且具有醒目的顏色，一般情況下是明黃色或桔紅色，如圖1所示。

各型飛機的ELT的安裝位置基本都選擇在飛機尾艙里，硬式安裝在一個堅固的金屬支架上，且設備的縱軸與飛機的飛行方向保持一致。

裝機的406MHz ELT與太空中的全球衛星搜救系統（COSPAS-SARSAT）衛星相互配合，構成一個完整的搜救網絡。

應急定位發射機的內部有一個加速度開關，用于感受飛機沿其飛行（縱軸）方向加速度的變化。當飛機在縱軸方向發生猛烈撞擊時，使機器內的加速度開關閉合，發射機自動向外發射求救信號。各型ELT都內置一個大容量電池組件，可獨立工作，啟動后將連續工作，直到電池的電量耗盡。

406MHz的ELT同時也發射121.5MHz的模擬信號，個別型號的ELT還會同時發射243MHz的模擬信號。模擬信號為連續發射的方式，輻射功率最小50mW，可以連續發射50小時。406MHz信號的輻射功率一般在5W左右，啟動后將連續發射24小時，然后自動停止。

ELT啟動后，每50秒的周期內，發射機將持續發射440毫秒或520毫秒（按照發射機選擇的數據報文格式不同而不同）的數字信號。這個脈沖信號將被COSPAS-SARSAT的衛星所接收，解碼出信號中的信息后觸發警報，通過國際通信網絡發送給事發地的搜救部門，啟動救援工作。因為信號中的用戶信息都是提前在各國無線電管理部門注冊的，所以可以第一時間精準確定遇險的航空器相關信息。

為減少誤報警對COSPAS-SARSAT系統的干擾，ELT啟動后的第一個50秒發送特定格式的數據，衛星系統將其解釋為自測試信號，不會觸發警報。

ELT發送的數據如果是短報文為112比特，如果是長報文則為144比特。長、短報文中各比特所代表的意義如表1和表2所示。

如表1、表2可知，長、短報文都是以160毫秒的純載波開始，先是15比特的位同步數據，接下來是9比特的幀同步數據，第25位是標志位，為“0”表示是短報文，為“1”表示是長報文。位同步數據為全“1”，幀同步數據為“000101111”。表中標注為BCH的數據塊是用來糾錯的BCH編碼，用于消除無線傳輸過程中產生的誤碼。

我們需要關注的數據是第26位到第85位，共60個二進制位。其中的第27位到第36位代表的是國家代碼。我們使用的ELT的國家代碼應是中國的。這60比特的數據以15位16進制數的形式表示。因為對每一個注冊使用的ELT來說這個編碼是唯一的，所以也被稱為15位ID。各國無線電管理機構登記了飛機信息與15位ID的對應關系，因此一旦COSPAS-SARSAT衛星系統接收到406MHz的求救信號，立即就能識別出用戶的信息，并將遇險信息發送給遇險地所在國及國籍登記國的救援機構。

3? 406MHz應急定位發射機的維護

因為ELT的15位ID必須與所安裝的飛機建立對應關系才有實際意義，因此所有裝機ELT的ID必須在中國民航無線電管理業務平臺進行登記，并實時更新。每次更換ELT發射機時，維修人員必須查看并記錄15位ID，并由專人完成無線電管理業務平臺數據的更新。

15位ID通常情況下打印后粘貼在ELT的外殼上。圖2是某一臺。

406MHz ELT的15位ID標簽的照片。前面介紹過，這個ID中包含了登記國的代碼，維修人員應驗證裝機的ELT的國家代碼是否屬于中國。按照規則，412、413都是可用的中國的國家代碼。

如何從15位ID中識別國家代碼？根據本文前面的介紹，我們可以手工進行轉換。方法是將15位ID的前3位轉換成12位二進制數，去頭去尾留下10位進制數，再轉換成10進制數就可以了。結合圖2的例子，取前3位16進制數B38，轉換成二進制數為101100111000。去頭去尾后為0110011100。轉換成10進制數為412，可知國家代碼正確。15位ID中的其他信息同樣可以根據本文前面給出的數據報文定義進行人工解釋。

為方便用戶進行ID信息的解讀，COSPAS-SARSAT官方網站上提供了一個在線解碼服務頁面，網址為https：//cospas-sarsat.int/en/beacon-decode-program。在網頁上輸入15位ID，按屏幕提示點擊“Process”（處理）后，就會給出包括國家代碼在內的各種信息。

如果ELT外殼上沒有15位ID標簽，維修人員也可以使用專用測試設備對相關信息予以確認。推薦使用的設備包括Aceeca公司生產的MEZ1000便攜式406MHz ELT測試儀或VIAVI公司生產的IFR4000便攜式通信/導航設備測試儀。這兩種設備都可以接收并解碼406MHz的ELT報文，并直接顯示在液晶顯示屏上，操作很方便。兩種測試儀接收ELT報文的典型顯示如圖3、圖4所示。

按照民航規章要求，每年應對ELT進行功能測試。因為ELT的功能測試會對應急救援產生干擾，因此，測試工作必須遵守民航局頒布的《民用航空機載應急示位發射機管理規定》（MD-TM-2010-004）的要求，提前向民航的無線電管理部門申報。發射測試只能在每小時開始的第一個5分鐘內進行，且不得超過10秒鐘。具體的測試應包含ELT內部加速度開關的測試與控制開關強制啟動的測試。

ELT的誤觸發是ELT使用、維修過程中最常見的問題。因為會產生誤報警，給應急救援系統帶來干擾，因此，掌握ELT誤發射的正確處置方式十分重要。在駕駛艙的儀表板上都會安裝ELT遙控開關，開關上都會有紅色的指示燈。當ELT處于發射狀態時，ELT遙控開關的紅燈會不停的閃爍，提醒機組人員注意。通過同時監聽121.5MHz的聲音信號可以確認ELT是否真的處于發射狀態。手動復位遙控開關，ELT發射機將停止發射，重新進入待機狀態。如遇遙控開關不能復位的問題，維修人員應立即拆下ELT發射機，用拆卸電池的方式停止發射。

對于406MHz的ELT，設備啟動后的50秒內，第一次發射的數據報文的幀同步數據為011010000，與正常報文的000101111不同，接收設備將其識別為自測試數據，不會觸發救援警報，但50秒后的數據報文將轉變成正常報文。因此，對于406MHz ELT，如果誤觸發了，應盡可能快地復位發射機，只要不超過50秒，就不會激活COSPAS-SARSAT衛星的警告。

為確保裝機的ELT具有足夠的電量，當達到電池的到期日期（通常粘貼在機器的表面）或累計發射時間超過1個小時、或不知道ELT已經工作了多長時間，都應該更換ELT的電池。另外，406MHz ELT都有豐富的自檢功能，當自檢到有問題時，都會通過讓遙控開關上的紅色指示燈閃爍的方式來提醒，閃爍的次數不同代表不同的故障，如電池電量不足，天線饋線開路等。因不同ELT機器的故障指示方式各不相同，當出現這種情況時，應通過查詢廠家手冊來確認故障的原因。

參考文獻：

[1]Model 172（Series 1996 And On）Maintenance Manual，Revision 23， Apr 1，2020.

[2]ME406 Series Emergency Locator Transmitter Description， Operation， Installation and Maintenance Manual， Rev.AB， Feb 28/19.

[3]ELT TEST SET（ETS） OPERATION MAUNAL， 570-1000 Revision A， 07-10-06.