一種ELT報文編碼協議的快速判定方法

摘要：基于數據進制轉換的基本原理和COSPAS/SARSAT規定的ELT編碼規范格式，提出一種可以通過不借助專用工具或專門途徑直接判讀15 Hex ID確定ELT部件實際編碼協議的方法，并對其進行了技術可行性論證說明和實證分析研究。

關鍵詞：應急示位發射機；編碼協議；15位十六進制代碼

Keywords：emergency locator transmitter；coding protocol；15 Hex ID

0 引言

應急示位發射機（ELT）是當代民用航空器上一種重要的無線電設備，根據CCAR 91.435條之規定，2008年7月1日之后，任何批準載客19人以上的飛機必須裝備一臺自動應急定位發射機或兩臺任意類型的應急定位發射機。目前，國內各商業運輸運營人機隊所配置的ELT部件普遍具備發射406MHz救援編碼報文能力。

針對406MHz救援報文的編碼，國際衛星輔助搜救組織（COSPAS/SARSAT，下文簡稱C/S）相關標準對航空ELT提供了多種編碼協議標準供部件廠家或用戶選擇，而CAAC目前雖然對運營人具體選擇何種協議標準并未做出嚴格規定，但國內運營人的裝機ELT實際報文編碼內容仍然需符合某些特定要求：CAAC管理文件MD-TM-2010-004規定406MHz救援編碼報文應能夠明確識別航空器身份，以便遇險時能夠得到有效救助；另外，局方AP-118-TM-2015-01《民用航空無線電管理檢查員管理辦法》附錄《民用航空器電臺檢查工作程序》中亦明確要求，國內運營人配置的機載應急示位發射機編碼中的國家代碼應當為412、413（十進制代碼）（注：C/S規定中國大陸的國家代碼為412、413、414，其中民航ELT編碼僅允許使用412和413，414供船舶EPIRB編碼使用）。同時，不同運營人出于各自機隊的實際情況考慮，也可能會對ELT的編碼協議提出具體的政策。

現階段，除部分種類的ELT部件（如霍尼韋爾RESCU 406（SE）系列）編碼可以通過部件構型（件號）的分殊加以辨別外，一般而言，對單個ELT部件的編碼協議的確定，維修人員僅能通過使用特殊工具對ELT部件的編碼信息進行讀取確認，或通過在C/S網站（http：//www.cospas-sarsat.int/en/beacon-decode-program）在線解碼ELT部件15位十六進制代碼（15 Hex ID）的方式核實部件的編碼協議。但在實際維修工作中，一線工作者或航材質檢部門可能因資質限制或工具調配困難不具備對ELT部件編碼的讀取能力，抑或由于對在線解碼的途徑并不了解以及一線維護環境難以接近C/S網站渠道等原因，無法在第一時間對ELT編碼進行準確判斷。

對于大型維修企業而言，由于各機型的維護程序不同，運營人的需求不一，在實際工程管理工作中，同一件號甚至同一序號的ELT部件可能由于備件周轉、MP項目執行、一線維護需求等各方面原因出現跨國、跨機型、跨客戶裝機，甚至可能存在部件廠家或修理廠家在廠編碼錯誤情況。這時，如不能進行準確判定，ELT備件的編碼協議將可能與客戶要求或局方相關規定發生偏離，導致工程管控出現漏洞。因此，工程技術部門仍然需要一種更加簡便明確的方法來判定特定機載ELT部件的編碼協議是否與維護手冊標準、局方要求或運營人的具體需求相符，并以此作為制定工程管理政策的基礎。

1 ELT報文編碼協議概述

406MHz應急定位發射機在工作時每50s就會發射一段救援信息報文，這一報文是由一系列的二進制數據字符組成的代碼。根據C/S對406MHz報文編碼的相關標準，該串字符的編碼協議一般分為位置協議（Location Protocol）即長報文（Long Message）格式以及用戶協議（User Protocol）即短報文（Short Message）格式兩種，具體差異如下。

用戶協議：短報文格式=（比特同步代碼+幀同步代碼）+PDF-1（第一受保護數據段）+BCH-1（糾錯編碼）+未保護數據段（non-protected data field）；

位置協議：長報文格式=（比特同步代碼+幀同步代碼）+ PDF-1（第一受保護數據段）+BCH-1（糾錯編碼）+PDF-2（補充ID信息/位置信息編碼）+BCH-2（補充ID信息糾錯編碼）。

其中，長報文數據串長度為144位二進制比特，短報文長度為112位二進制比特。無論是長報文還是短報文，關于飛機/部件身份標識，編碼協議等關鍵信息都會存儲于上述表達式中的PDF-1中，即第25位到第85位二進制數據區段。其中，比特25為格式標記（Format Flag），用于指示該段報文實際格式為長報文抑或短報文；第26位到第85位二進制數據區段（長度共計60 比特）實際包含國家代碼、ELT編碼格式和具體飛機或部件的身份信息。

二進制代碼一般應用于計算機和數字通信系統以存儲和傳輸數據，但由于其數據過長，與十進制之間的轉換并不便捷。而16和8分別為2的整數次冪，故十六進制和八進制數據根據進制轉換規則能夠表示固定字符位的任意二進制字符。如表1所示，每個十六進制字符（阿拉伯數字0～9，拉丁字母A～ F）都與一組四位二進制字符串（0000～1111）存在嚴格的一一對應關系，故計算機系統一般選擇十六進制或八進制的數據形式在部件/系統外部表示二進制數據。

而ELT二進制報文中的第26位到第85位二進制數據字段，基于表1翻譯為十六進制數據后，即為ELT的15位十六進制代碼（即15 Hex ID），可作為標定飛機求救信號的身份依據。ELT部件的15 Hex ID一般會以外部標識的形式標記于部件本體上，如圖1所示。對于具備在航線維修條件下進行重新編碼的ELT部件，維修人員還可以通過專用的工具設備，依據維護手冊的相關程序判讀15 Hex ID并對其進行重新編碼。

同時，C/S在其規范性文件G005中對適用于各類應急信標的所有406MHz海事救援報文編碼的協議都規定了具體的協議格式，圖2為格式樣例（以獨立ELT部件序號為基礎的短報文格式）。

如前文所述，由于第26位到第85位數據字段中實際包含國家代碼以及報文編碼協議種類的完整信息并體現在15 Hex ID中，因此，通過從C/S G005中找到特定協議的格式，在理論上，工程部門或MRO公司可以將已明確的信息（如國籍代碼、ELT型號及功能、特定協議格式的固定占位數據等）逐項填入目標編碼協議格式中對應的數據位，并通過對比表1將其轉譯為十六進制，從而得到符合特定具體要求的15 Hex ID一般表達式，進而實現無需借助專用工具或登錄C/S網站，通過直接判讀15 Hex ID便可對ELT的編碼協議進行快速準確識別的目的。

2 案例實證分析

下面分別對短報文和長報文格式的編碼協議進行案例分析研究。本文所述實證分析完全基于C/S G005（下載路徑http：//www.cospas-sarsat.int/en/ documents-pro/system-documents）所提供的各類信標編碼協議標準進行，如無明確說明，下述以英文Table/Figure開頭的編號系統均系引用自C/S G005原文件內的圖、表編號。

2.1 案例一（短報文協議）

對于機隊便攜式ELT（ELTA ADT406 S型），客戶決定以ELT序號為基礎進行編碼。

依據C/S G005有關信標型號批準認證的相關說明，對于每一種基于C/S體系相關標準進行過相應測試并取得認證的應急信標，C/S均會為其分配一個或多個型號批準認證編號（TAC），登錄C/S網站查詢相應型號ELT部件的TAC報告，即可獲得該型ELT部件的包括適用報文格式及編碼協議等的相關信息。進行查詢，找到ADT406 S頒發的型號批準認證報告（TAC Report），可以確定該部件的型號ELT批準認證號為一個（即153），同時也可確認該型ELT使用用戶協議進行短報文編碼，如圖3所示。

如前文所述，短報文格式屬于用戶協議U（User Protocols），在C/S G005中找到短報文格式的協議索引清單（見圖4），通過其索引以獨立ELT序號為基礎的編碼協議（見圖5）。

對圖5的協議格式內容，逐項填入已知信息：

1）比特25：15 Hex ID中不包含此位數據，略去不考察；

2）比特26：協議標記，記為“1”；

3）比特27至比特36：國籍代碼（十進制），中國為412，413，二進制碼記為“0110011100”“0110011101”；

4）比特37至比特39：協議代碼，記為“011”；

5）比特40至比特42：信標形式，統一記為“000”；

6）比特43：如COSPAS-SARSAT型號認證信息編碼于比特74至比特83，則記為“1”，否則記為“0”，本案中，因部件CMM信息確認ELTA ADT406 S型ELT包含相關認證（認證碼153），故應記為“1”；

7）比特44至比特63：具體部件廠家獨立序號的二進制轉碼，為體現一般性，本案略去，并將各字符位記為“XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX”；

8）比特64至比特73：均為0，即“0000000000”；

9）比特74至比特83：本案中，因部件CMM信息確認ELTA ADT406 S型ELT包含相關認證，認證碼為153（十進制代碼），即“10011001”，因不足十位二進制字符，故需補兩位字符00記為“0010011001”；

10）比特84至比特85：如部件包含121.5MHz信號發射功能，則記為“01”，否則記為“00”，依據部件CMM，ADT406 S型便攜式ELT具備此功能，則本案記為“01”。

于是，可得到Figure 3.10格式信息的二進制一般表達式，即：1011 0011 1000 1100 01XX XXXX XXXX XXXX XXXX XX00 0000 0000 0010 0110 0101（國籍代碼為412）或1011 0011 1010 1100 01XX XXXX XXXX XXXX XXXX XX00 0000 0000 0010 0110 0101（國籍代碼為413），考慮到每四位二進制數據字符對應15 Hex ID中的一位十六進制字符，對照表1，得到15 Hex ID的一般形式：B38C（4～7）XXXXX00265（國籍代碼為412）或B3AC（4～7）XXXXX00265（國籍代碼為413）。

同樣地，可確定ADT406 S型ELT在所有其他可能的編碼協議下15 Hex ID的基本形式（見表2）。結果表明，對于短報文協議，在給定國籍代碼和ELT部件型號的情況下，使用上述方法進行推導得出的15 Hex ID一般表達式可以完全將不同的編碼協議進行區分，從而實現不借助專用工具和網站解碼，通過直接識別15 Hex ID代碼自身格式進行判別。

依據客戶機隊ELT裝機部件15 Hex ID普查結果，客戶機隊所有裝機ELT部件15 Hex ID數據模式符合B38C（4～7）XXXXX00265（國籍代碼為412），在COSPAS-SARSAT網站進行解碼驗證，結果顯示ELT編碼協議全部為基于獨立ELT序號編碼的短報文格式，與上述推導得出的預期結果一致。由此得出結論，結合CMM手冊信息及數據進制轉換的一般規則，可以基于C/S 005推導出符合客戶及局方具體要求的15 Hex ID一般表達式，作為快速識別ELT部件編碼協議的依據。

2.2 案例二（長報文協議）

對機隊固定式ELT（ARTEX C406-2型），客戶決定以ELT序號為基礎進行編碼。

查詢C406-2型ELT的TAC Report（見圖5），確認其存在多個TAC編號（即112、170、210）。同時，三份TACR均明確該型ELT適用基于用戶位置協議UL（User Location Protocol）、標準位置協議SL（Standard Location Protocol）和國家位置協議NL（National Location Protocol）進行長報文格式編碼。其中，依據C/S相關定義，NL協議一般作為適航當局、政府機關、軍方所屬專用飛機的救援報文編碼使用，不適用于本文討論情形，故下面僅對UL協議和SL協議進行分析。

如前文所述，長報文格式屬于位置協議（Location Protocols）。在C/S G005中，位置協議索引清單內容如圖6所示。

1）SL協議

圖6中標準位置協議格式內容對應圖7和圖8。

使用案例一中的方法，對照圖7和圖8的協議格式逐項填入已知信息：

a.比特25：15 Hex ID中不包含此位數據，略去不考察；

b.比特26：協議標記，記為“0”；

c.比特27至比特36：國籍代碼，與案例一相同，記為“0110011100”、“0110011101”；

d.比特37至比特40：本案為ELT，記為“0100”；

e.比特41至比特50：十比特位的型號批準認證信息，此信息部件CMM未明確給出，考慮該ELT有多份有效型號批準認證，為體現一般性，此處略去，記為“XXXXXXXXXX”；

f.比特51至比特64：部件的具體序號信息，略去，記為“XXXXXXXXXXXXXX”；

g.比特65至比特74：經度位置信息，本案中為默認值，記為“0111111111”；

h.比特75至比特85：緯度位置信息，本案中為默認值，記為“01111111111”；

i.比特86至比特144的數據段由于不再屬于PDF-1，不會在15 Hex ID中體現，故不再進行考察。

使用案例一的分析方法，得到SL協議編碼格式：338（8～9）XXXXXX FFBFF（國籍代碼為412）或33A（8～9）XXXXXX FFBFF（國籍代碼為413）。

2）UL協議

用戶位置協議的PDF-1區段數據格式與案例一相同，參考案例一，得到UL 協議編碼格式：B38C（4～7）XXXXX00XXX（國籍代碼為412）或B3AC（4～7）XXXXX00XXX（國籍代碼為413）。

同樣地，亦可確定C406-2型ELT其他所有可能編碼協議15 Hex ID編碼的基本形式（見表3）。結果表明，與短報文的分析結果相同，對于長報文協議，使用以上對ELT部件的15 Hex ID進行推導，也可以得出可區分的一般表達式，以對不同的編碼協議進行判別。

依據客戶機隊ELT裝機部件15 Hex ID普查結果，客戶機隊所有裝機ELT部件15 Hex ID數據模式符合3388 XXXXXX FFBFF（國籍代碼為412），在COSPAS-SARSAT網站進行解碼驗證，結果顯示ELT編碼協議的全部為基于獨立ELT序號編碼的短報文格式，與上述推導得出的預期結果一致。由此得出結論，結合CMM手冊信息及數據進制轉換的一般規則，可以基于C/S 005推導出符合客戶及局方具體要求的15 Hex ID一般表達式，作為快速識別ELT部件編碼協議的依據。

3 結論

在涉及ELT備件周轉的日常工程管理工作中，各MRO或運營人工程技術部門不僅需要考慮局方規章對ELT編碼信息內容的要求，還要考慮機隊的實際情況/客戶要求來進行控制措施評估，而部分型號的ELT，其編碼方式無法如部件序號一樣能夠直接通過外部標識進行身份判讀，導致其在控制上存在一定的復雜性。本文通過對ELT編碼及協議基本原理的分析，從更底層的視角出發，提出一種新方法，將ELT部件的15 Hex ID解析轉化為無需借助特定渠道或專用工具即可在外部直接辯識的依據，為工程管理工程師在兼顧局方規章、客戶要求的同時制訂更高效簡潔的工程政策方面提供了另一種思路。

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作者簡介

劉冰，工程師，目前從事飛機客艙內飾及應急設備工程管理工作。

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