《现代空中交通管理》高频数据链系统
《现代空中交通管理》甚高频数据链系统

甚高频数据链系统
由于甚高频数据链系统传输延时小、机载 设备和地面设备简单、经济等优点得到广 泛使用 再过内建立约80个远端地面站(RGS)和 网络管理与数据处理系统,具备提供除西 部部分航路之外干线航路的地空甚高频覆 盖能力
甚高频数据链系统
甚高频数据链系统主要有以下特点: (1)甚高频电波传播特性是直线传播,电离层不能 反射,故而是在视线范围内传播,覆盖范围一般 只限于以地面为中心的一定半径范围内。 (2)对于地面站和机载设备频率范围,甚高频信道 均匀分布于118MHz至136.975MHz之间,信道间 隔为25kHz,共760个信道。 (3)公共信令信道(CSC)设定为136.975MHz。 (4)提供独立代码和独立字节的数据传输。 (5)提供链路层广播服务。
ACARS系统
ACARS系统组成框图
ACARS系统
ACARS系统组成分析
1.
2.
3.
机载设备:增加了一个ACARS通信管理单元 CMU。一方面与标准机载收发信机相连,另一 方面与其他机载数据终端设备相连。完成数据 处理等功能 地面设备:在地面布置甚高频RGS网络,增加 了一个数据控制与接口单元(DCIU) 中央交换系统:实现多个飞机和多个RGS机站 的多用户通信。实现航空公司和ATS用户间的资 源的共享,实现空地终端间的自动数据通信
ACARS系统
为了消除由于信道过分拥挤造成延迟, ARINC采用了广播调频或多基频技术,提 高了ACARS在重要机场的可靠性。 新的ACARS系统采用甚高频数字链路技术, 即VDL模式2,它采用面向比特协议 调制方式为D8PSK,速率可达31.5Kbit/s
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甚高频数据链的分层结构
空中交通管理系统的智能化发展

空中交通管理系统的智能化发展在现代社会,随着航空运输需求的不断增长,空中交通流量日益密集,空中交通管理系统面临着前所未有的挑战。
为了确保飞行安全、提高运行效率和满足旅客对便捷出行的期望,智能化发展已成为空中交通管理系统的必然趋势。
智能化的空中交通管理系统旨在利用先进的技术和创新的理念,实现对空中交通的更精确、更高效和更灵活的管控。
这一系统涵盖了从航班计划的制定到飞机在空中的实时监控和指挥等多个环节。
首先,智能化的航班计划与调度是提高空中交通管理效率的关键。
通过大数据分析和预测模型,系统能够更准确地预估航班需求和流量分布。
这使得航空公司可以更合理地安排航班时刻,减少航班延误和拥堵。
同时,智能化的调度系统还能根据实时的天气状况、机场容量和其他突发情况,迅速调整航班计划,确保空中交通的顺畅运行。
在飞机的飞行过程中,先进的监视技术是智能化空中交通管理的重要支撑。
传统的雷达监视方式逐渐被卫星导航和ADSB(广播式自动相关监视)等新技术所补充和取代。
ADSB系统能够实时提供飞机的精确位置、速度和飞行方向等信息,大大提高了监视的精度和可靠性。
此外,基于互联网和移动通信技术的实时数据传输,使得地面管制员和飞行员能够获取更加全面和及时的飞行信息,从而做出更明智的决策。
智能化的冲突检测与解决功能是保障飞行安全的核心要素。
系统能够自动监测飞机之间的潜在冲突,并迅速计算出最优的解决方案。
这些解决方案可以包括调整飞行高度、速度或航线等。
与传统的人工判断相比,智能化的冲突检测与解决系统反应速度更快,决策更准确,能够有效地避免危险情况的发生。
为了实现智能化的空中交通管理,高效的通信系统也是不可或缺的。
语音通信虽然仍然重要,但数据链通信的应用越来越广泛。
数据链通信能够实现快速、准确地传输大量的飞行数据和指令,减少了因语音通信中的误解和信息延迟所导致的问题。
同时,多频段、多模式的通信技术的融合,使得通信的可靠性和稳定性得到了进一步的提升。
浅谈空中交通管理大数据

浅谈空中交通管理大数据摘要】近几年,我国的计算机技术实现了飞速的发展,尤其是人工智能、云计算、大数据的兴起应用,为各领域的发展提供了非常重要的支。
大数据应用在各个行业中得到了高度的重视,同时大数据的运用为企业带来了巨大的经济效益。
随着我国航天航空事业的发展,如何将大数据技术运用到航空的空管系统中,成为了当今空中交通管理研究的一个大方向。
【关键词】大数据;空中交通管理;应用随着全球化的深入,世界各地每天产生的信息是海量的,如果没有高效的处理技术,必然会影响到经济的快速发展。
而大数据是信息爆炸时代产生的海量数据,并与它相关的技术发展与创新数据正在迅速膨胀,庞大的数据资源决定着企业的未来。
随着民航业快速发展,特别是空管行业信息量的急剧膨胀,各种空管数据不断更新,传统的数据存储和分析技术难以实现和处理超大容量的空管结构化数据,于是人们为了更好地实现空管海量数据的综合应用,空管大数据的概念应运而生。
一、大数据处理流程(一)数据采集如果要进行大数据分析,必须要采集到庞大的信息群,利用多个数据库来接收数据,这些数据是没有经过处理的数据,用户可以直接在数据中调用和处理。
大数据在采集数据时,最明显的特点就是并发数高,会用上千万的用户同时对网站进行访问,如何同时采集到所有的数据,就必须要在采集端部署多个数据库,对数据进行存储。
(二)导出和预处理采集端部署的多个数据里面存储了上一条的数据,如何对这些数据进行有效的分析,这是大数据分析的关键点。
将这些数据集中的导入进一个集中的大型分布式的数据库当中,在导入之前在端口设置好一定的公式,对数据进行初步的筛选和预处理,导入和预处理这个环节的难点在于,如何将上亿条数据短时间内导入到数据库集群中。
(三)统计与分析将海量的数据同时存储在分布式数据库或者是计算机集群中,在这样的数据库或者是集群中对传输过来的数据进行分析和统计处理。
通过设定特殊的公式对数据进行分类和汇总,用来满足客户常见的数据需求。
空地数据链系统与ARINC620协议

地 /地信息格式
DSP 的功能为:信息传送、飞行追踪、网 由 ATA/IATA ICM
络管理、DSP 链接服务。
制定示,如表 1 所示。
( 1)第 1 行 ,优
&’()*+!" 地 $地信息格式
先权 /目标方地址,
DSP 处理的信息,根据数据链上信 简称为目标地址行。
息的流向可以分为两类:上行信息—— — 该行的内容包括两部
!
航空维修与工 !""#$%
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系统,现今只有使用数据链的空地通信 信采用的是卫星数据链,而不是 VHF 数
ARINC618 :空地间面向字符通信
系统才能满足 121.97 的要求。
据链。
的协议。该协议是飞行中的飞机与 DSP
目前,国内的空地通信主要是依靠
目前,已有 90 个国外航空公司和 之间通信时所遵循的协议,即 ACARS
话音通信和发送甚高频数据链报文来 多家国内航空公司使用中国民航 VHF 系统中的空地通信协议,候选空地数据
端地面站( RGS )、地面数据通信网、地
面网络管理与信息处理系统( NMDPS )
和数据链用户(见图 1)。
目前,国际上主要的数据链服务提
供商有 ARINC( 美国)、SIT(A 欧洲)、
ADCC( 中国),它们都有各自不同的
数据链覆盖服务区。各个航空公司可以
航空维修与工程 !""#$%
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工程与技术 .)/()..’ ()/- 0-1.*2)343 /5
内容 优先权 /DSP 地址 发送方地址 /发送时间 标准信息识别码 SMI 信息的文本部分 自由文本
举例 QU CTYDPAL .QXSXMXS ddhhmm AGM AN N12345/MA 123A - UPLINK
民航甚高频通信系统可靠性分析与保障规划

• 160•ELECTRONICS WORLD ・技术交流甚高频通信系统作为飞机和地面、飞机间通信工具,采用的频段较高。
甚高频系统分为语言、数据、影像,利用无线电类搜集接收信息和命令。
因此,甚高频通信系统可靠性尤为重要,保证飞机在高空中稳定运行。
1.民航甚高频通信系统可靠性分析甚高频通信系统应用运行形式为调幅式模式,通常工作频率在117-152mhz 改为118-136.975MHZ ,频率之间间隔低于25kHz ,最高频率为为136.975MHZ 。
甚高频通信系统的最高频率和范围要求严格。
因为运行频率较高,所以通信系统表面波较弱,运行时由于传播距离、磁场干扰、地势干扰较大。
串联系统是在系统单元稳定运行关系着系统运行,一旦某个单元失效将影响整个系统。
所以,提升最低可靠性单元的稳定性对系统稳定的提升效果显著。
并联系统稳定性高于各单元可靠度最大参数,单元越大系统越稳定。
不过,由于单元结构、尺寸、成本等影响通常单元只有2--3个。
此外,还有混联系统,例如:串联系统,并串联系统表决系统模型。
以空管甚高频通信系统为例,系统主用应急内话系统互为主备,以互为主设备的电信和移动两路传输链路,主用传输设备为FA36,备用传输设备FA16。
空管甚高频通信系统看作由以上3个系统串联形成。
易知系统整体为混联系统。
2.甚高频通信系统在飞机中的运用民航甚高频系统主要运用在两大方面:甚高频语音通信和甚高频地空数据链通信。
甚高频语音通信系统主要应用于区域管制中心、进近管制、终端管制对飞机调配指挥及机场航行情报对外广播,具有典型的话音特点,对空管制指令均由终端半双工语音设备传出,经传输设备至远台经电台调制话音进行对话;甚高频地空数据链则应用于机场内替代甚高频话音通信及航务管理通信。
替代话音通信以数字放行系统为例,管制员终端(HMI )为管制员提供了与数据链起飞前放行(DCL)系统的交互接口,服务信息在包含所有传统服务信息的基础上,增加了如报文服务信息、管制员与飞行员自由信息等其它服务信息,在放行过程中增大了管制员与飞行员的通信自由度,减轻了管制员语音放行的压力。
浅谈甚高频数据链技术与应用

随着 民用 航空业 的快速发 展 . 空 中交通 流量大幅度增长 . 对 航空 1 O 0 万和 1 6 0 0 万美元的合同 . 来 进行地 面系统 的快速原型开发工作 通信提 出了越来越高的要求 ( RP D E ) o 2 0 0 1年 . F A A与 Ho n e v w e l l , R o c k w e l l C o l l i n S和 Av i d v n e公 司 D L 3的机载无线 电设备 的协议 .分别 作为适应 和满足新通信应用需求的解决方案 , 新的通信 、 导航 、 监 签 订了关 于开发可用于实现 V
视和空中交通管理系统( C N S / A T M ) 及其基础设施 航空电信 ̄( A T N ) , 一 用 于运输机 、 通用航空飞机 直 以来也在不 断的开发 、 测试和实践 当中 甚高频数据链 通信是 A T N 2 0 0 3 年7 月. 又增加了用于商 务喷气机 的部分 根据 F A A的建设 空一 地通信 子 网的 主要实 现方 式 .是 新航 行系统 中空 中交通 服务 计划 . 未来 5 年后将在高空航 路上覆盖 V D L 3 系统 . 1 O 年后在航站空 f A T S )  ̄ I 航务管理f A O c 1 的基本工具 了解不 同数据链技术的功能特点 域也完成覆盖 。 和发展状况 . 将有利于向新 航行 系统 的过渡实施 ( 4 ) V D L m o d e 4 是 由瑞典提出的方 案 其利用 G N S S系统信息定 时, 采用面 向比特协议 . 与A T N网完全兼容 . 还可 提供超过 A T N网性 1 . 民机甚高频数据链的发展 现状 如广播 和空一空通信 目前欧洲航行安全组织f E u I O c o n t r o 1 在数据链系统出现之前 .飞机和地面 间的通信均采用话音方 式。 能的服务 . 正在致力 于开发用 于通信 、 监视服务 的 V D L 4 系统 , 主要工作包括标 由于有 限且逐渐拥挤的频率资源与不 断增加 的空 中交通管 制 、 服务 要 ) 频率和体系结构 3 方面 求 之间存 在着巨大的需求矛盾 . 建设可替代话 音通信手段 . 具备 良好 准 、 在4 种优选甚高频数据链手段 中, V D L 1 由于传输速率低 . 频谱利 的通信效率 、 良好的可靠性和准确性的地空数据 通信 系统成 为缓解 和 VD L m o d e 2 . 3 . 4成为更受关注 的实现 解决 中国民航 快速发展与频率资源有限的有效途径 A C A R S 数据链 用率差而没有得 到进一 步发展 . 的引人 为现代飞机的数据链通信拉 开了序幕 . 随着航 空通信 业务的 日 方案 。 益增加 , 传输延时 、 信道竞争 、 速度较低 已经 成为 A C A R S 数据 链的技 3 . 三种数据链之间的应 用比较 术瓶颈 . 不能满 意现有航空业务的需求 于是一种新的系统概念被提 三种数据链的技术特点已经在 上文进行 了详 细地阐述 . 在此不再 出一发展新航行系统 ( C N S / A T M) . 即新 的全球通信导航 监视和空 中交 重复, 下面仅从应用方面进行 比较。 V D L M o d e 2 是三种数据链 中技术 通管理系统 ,其 中通信系统 即航空 电信 网 ( A T N ) .是 国际 民航组织 最为成熟 的, 已在美 国、 欧洲和 日 本 进行 了广泛 的应用 。 而且设备基本 ( I C A O ) 为适应 民航业务迅速增长 的需要 , 提 出的民航地空通信 、 地地 可以实 现由 A C A R S的平滑升级 , 减少了建设资金 的投入 V D L M 0 d e 通信一体化的网络解 决方案 而A C A R S 数据链 向 A T N过渡是技术上 3 是美 国联邦航空局 ( F A A )提 出的下一代甚高频地空数据链通信系 的一个 必然过程 . 在很 长一段时 间内 . 他们都 会共存 . 直到完 成整个 统 , 其最大的特点是 同时支持语音和数据 的传输 . 美 国和 1 3 本 一直在 A T N网络的建立 目 前. 我 国民航所采用的数据链是飞机通信 寻址 和 开展 V D L M o d e 3 的相关研究 V D L M o d e 4是瑞典推 出的一种甚高
空中交通管理系统的建设与应用

空中交通管理系统的建设与应用空中交通管理系统(Air Traffic Management System,简称ATMS)是一个复杂而庞大的网络系统,主要用于监控和管理飞机在空中的航行。
它的主要目标是确保飞机在空中的安全和顺畅,并提高航班的效率。
ATMS的建设与应用是一个重要的课题,它需要综合运用现代信息技术、通信技术和空域管理技术,以确保飞机之间的安全距离,并优化航路和航班计划。
首先,ATMS需要收集和分析大量的数据,例如航班计划、飞机位置、气象信息等,以了解当前的航空状况。
然后,它需要将这些数据与其他飞机和地面设施共享,以便实时更新飞行计划并进行交通管理。
ATMS的建设涉及许多关键技术和设备。
首先是雷达系统,它用于监测飞机的位置和速度。
雷达可以通过无线电波定位和跟踪飞机,从而提供准确的位置信息。
其次是通信系统,它用于飞行员和航空管制员之间的实时通信。
无线电、卫星通信和数据链技术都被广泛用于飞机之间的通信。
此外,ATMS还需要具备强大的计算能力和数据库管理系统,以处理和存储大量的航空数据。
在ATMS建设过程中,安全是最重要的考虑因素之一。
飞机和地面设施之间的通信必须是安全的,并且任何潜在的威胁都必须及时识别和处理。
因此,ATMS需要具备强大的安全措施,包括加密通信、身份认证和网络防御系统等。
此外,ATMS还需要具备良好的容错和备份机制,以确保在意外情况下系统的稳定性和可用性。
ATMS的应用范围非常广泛,不仅仅限于航班管理。
它还可以用于空域划分和飞行路径规划。
通过分析大量的数据和模拟算法,ATMS能够优化航班计划,并提供最佳的飞行路径。
这不仅可以减少飞行时间和燃料消耗,还可以减少航空公司的经营成本。
此外,ATMS还可以提供更多的航班信息和服务。
旅客可以通过ATMS系统获得航班延误、天气预报、航班趋势等实时信息。
航空公司和机场管理者也可以通过ATMS系统进行综合运营和资源管理,以优化运行效率和客户体验。
空中交通管制系统与自动化技术考核试卷

6.自动化技术可以提高航班的准时性,减少航班延误。()
7.无人机飞行完全不需要依赖自动化空中交通管制系统。()
8.在自动化空中交通管制系统中,气象雷达用于检测飞行路径上的恶劣天气。()
9.空中交通流量管理主要依赖于空中交通管制员的个人经验。()
1.空中交通管制自动化系统中,主要的通信手段是______通信。
2.在ADS-B系统中,"B"代表______。
3.自动化塔台系统的核心功能是______、______和______。
4.空中交通管制自动化技术中,______是飞机导航的关键技术之一。
5.在自动化空中交通管制中,______系统用于自动识别航空器位置。
D. WAM雷达
5.以下哪些技术可以用于航班的自动导航?()
A. ILS
B. GLS
C. MLS
D. GNSS
6.自动化空中交通管制系统中的飞行计划处理系统主要负责哪些功能?()
A.飞行计划制定
B.飞行计划修改
C.飞行计划传输
D.飞行计划执行
7.以下哪些技术有助于减少空中交通管制员的压力?()
A.自动化冲突检测
10.填空题中提到的所有技术都是现代空中交通管制系统中不可或缺的。()
五、主观题(本题共4小题,每题5分,共20分)
1.请描述空中交通管制自动化系统的基本组成及其各自的功能。
2.结合实际,阐述自动化技术如何提高空中交通管制的效率与安全性。
3.请比较ADS-B系统与传统的二次雷达系统在提供飞机位置信息方面的优势与不足。
2.自动化技术通过提供实时准确的飞机位置信息,自动检测冲突,优化航路,减少人为错误,从而提高效率和安全性。
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3.3.3.5.1 国内HFDL系统的概况
地面站分析飞机下行数据中的通信地址, 将该飞机的报文通过地面通信网络转发到 相应的管制员工作站。 当多架飞机在同一个信道上与同一地面站 建立通信联系时,飞机与地面设备之间采 用TDMA接入方式进行通信 系统采用如下措施,提高系统的通信质量:
3.3.3.5.1 国内HFDL系统的概况
《现代空中交通管理》
高频数据链系统
3.3.3 高频数据链系统
3.3.3.1 高频数据链应用概况 3.3.3.2 HFDL的特点 3.3.3.3 HFDL系统组成和技术概况 3.3.3.4 ARINC的全球高频数据链 3.3.3.5 建设中国的HFDL系统
3.3.3 高频数据链系统 概述
ARINC系列的数据链服务之间的互用性保 证了上下行信息可以在最好的传输介质上 传输 互用性同时也保证了ARINC中央处理系统 (CPS)可以根据飞机正在使用的通信手 段进行上行信息的发送,也可以同时使用 以上三种通信手段接收下行信息
3.3.3.5 建设中国的HFDL系统
高频信道传播特性有其可变性,只有在采 用某些新技术和利用数据通信才能使高频 子网可用性、可靠性有很大提高。 高频数据链系统与甚高频覆盖范围不同, 但是具有互补性 我国海洋、边远陆地采用高频数据链,4~ 5个地面站就可以实现全国的无线电覆盖
3.3.3.4.1 全球通信支持
ARINC在俄罗斯的Krasnoyarsk和美国 Alaska的Barrow新建两个高频地面站和已 在冰岛Reykjavik建好的高频地面站一起提 供了唯一的在北纬82°以上地区的HFDL服 务 每个高频地面站提供半径3000海里的数据 链覆盖,有两个信道,在紧急状态下高频 地面站可升级至6个信道
(1)多个地面站组网,利用电波传播的各向 异性,实现多重覆盖,消除盲区。 (2)同时使用多个工作频率,以克服电离层 变化和人为干扰的影响。 (3)在不同时间使用不同的工作频率,如使 用日频、夜频,以减小电离层变化对通信 质量的影响。 (4)使用足够的发射功率,克服信道衰落的 影响
3.3.3.5.2 HFDL系统配置
由AEEC开发的ARINC 635协议保证了信息 的可靠性和数据的完整性。HFDL为“数据 透明”,可以输送面向比特或面向字符的 数据 提供了执行ATN的直接通路 HFDL通过使用一个16bit的CRC校验保证了 至少10-6的完整性保护
3.3.3.4.3 与甚高频、卫星全球联网 的无缝协同工作
3.3.3.2 HFDL的特点
划分给航空移动航路通信用的高频频率是 2.8~22MHz。其特点主要为 (1)高频电波传播主要靠电离层反射 容易产生衰落和多径干扰 (2)高频信道拥挤,易产生衰落、同频或 邻台干扰 (3)由于电离层的反射作用,传输距离较 远
3.3.3.3 HFDL系统组成和技术概况
3.3.3.4.1 全球通信支持
ARINC利用频率可调管理技术使得每个地 面站的覆盖得到最优化 ARINC的频率管理工具为每个高频地面站 全天24小时选出最佳运行频率,这样机组 和空中交通服务提供商可以享受全天候的 高可用性的HFDL通信服务
3.3.3.4.2 信息的可靠性和数据的 完整性
高频低空通信仅用于超出视距范围的联络。 通信的可靠性受到限制,因此,由高仍然占主要地位 高频数据链系统(HFDL)成为在洋区或远 端通信的廉价手段
3.3.3.1 高频数据链应用概况
在AMSS应用之前,超视距航空通信的唯一手段 是使用高频电台,现在高频仍在两极地区继续保 留。许多飞机仍装备高频单边带通信系统,并用 其进行话音通信并传输电报。 高频是通过电离层反射的天波传播,单独台站的 传输距离可达几千公里 1998年初ARINC公司正式推出了高频数据通信服 务,它目前共建有14个HGS,可以基本覆盖全球 随着技术改进,高频数据链与甚高频、AMSS和S 模式二次雷达子网互为补充进入ATN网。
HFDL系统由机载设备、地面站和地面网管 中心组成。
机载设备对原有的ARINC-719 HF无线电收发 信机进行改装可以与现行的ACARS配合;或者 选用全新的机载高频无线电语音/数据收发信机 和数字天线耦合器。 地面站包括发射机、接收机、高频数据单元 (HFDU)和控制器 地面网管中心。用来对地面站进行频率管理, 处理上下行数据,进行网络管理和空地电文的 路由转换
3.3.3.3 HFDL系统组成和技术概况
HFDL采用面向比特(与AMSS相同)的 ISO协议,符合ATN要求,可作为高频子网 进入ATN。 该系统采用TDMA方式,实现了地面台站昼 夜换频,一站多频的频率管理技术 在数字处理技术方面,HFDL系统采用前向 纠错编码、自动反馈纠错(ARQ)、自适 应通道平衡、去交织和循环冗余校验技术。
3.3.3.5.1 国内HFDL系统的概况
HFDL系统包括四个不同地点的地面站(成 都、拉萨、西安和乌鲁木齐),这四个地 面站都互联到民航数据通信公司(ADCC) 的数据链网控中心 地面站是飞机与地面网络的接入站。各个 地面站、管制员工作站通过地面通信网连 接起来,构成一个地面网络系统。 在系统正常运行时,飞机可以通过选择不 同的信道与不同的地面站进行通信
3.3.3.4 ARINC的全球高频数据链
ARINC是全球唯一的航空HFDL服务提供商。 ARINC的GOLBALINK/HF服务是基于ACARS的, 服务范围包括南纬60°以北的飞机通信覆盖。 GOLBALINK/HF服务唯一的支持北冰洋和远端地 区操作和空管的地/空数据链路服务,支持高可靠 性、高可用性数据通信的全球飞行操作 ARINC的HFDL地面站执行ATN HFDL链路层标准 与建议措施(SARPs)的底层功能,而且与其他 链路层的设备完全兼容,称为可靠链路服务