浅谈地空数据链在民航空管中的未来应用

王钰

【摘要】近年来，随着中国民航业的迅速发展，对地空通信要求越来越高，地空数据链的应用发展可谓是重中之重。本文结合地空数据链的技术特点，针对其在空管监视与通信系统间的串联使用进行探讨。

【关键词】地空数据链 自动化系统 VHF

地空数据链是借助于民航无线电通信系统以及二次雷达的S模式作为地面信息系统与民用航空飞行器进行数字化信息交互的一项技术。管制员和飞行员将会把CPDLC和现有的语音通讯相结合，这种形式预计将用在常规或繁杂的事物中。虽然初期的执行还是要依赖当前现用的程序，但随着这套系统和程序将来的发展，飞机和地面系统的功能自动化程度都将大幅提高。

一、空管系统目前的地空通信状况

目前空管系统现有的地面与机组之间进行信息交互的双向通信有HF和VHF，都是以传输模拟的话音信号为主，这样工作存在的问题主要有三点：第一，信号覆盖不好的地方容易出现话音失真，地面管制员和机组直接传达的信息可能存在误差；第二，难以抵抗外界出现的同频干扰；第三，由于航班量的增加扇区的进一步划分每增加一个扇区就需要增加一个主频及一个备频，导致民航VHF资源紧张的同时也导致了很多二阶互调三阶互调造成的播道串扰。

信号在无线电通信的传输过程中总会由于干涉或者衍射产生畸变，如果通过数字信号进行指令传输，则可以使用很多数字传输过程中使用的编码技术对传输的信息进行校验和纠错，一定程度上可以保证信息的完整和抗干扰能力。

二、地空数据链通信系统

（一）地空数据链通信系统简介

数据链通信系统，全称为管制员一飞行员数据链通信系统（Controller Pilot data Link Communications，CPDLC），其主要功能是管制员与飞行员之间利用数据代替话音的空中交通管制手段，其应用可以空中交通服务设施提供了数据链通信服务，包括标准格式的放行，申请，报告等等。可以弥补话音通信的信道拥挤、误解、信号听错、信号失真，信号破坏，以文本形式为飞行员提供当时的管制信息。随着国际SATCOM技术发展，CPDLC作为管制员与飞行员之间的一种通过使用数据链方式来进行空中交通管制对话的通讯手段，己被国际航空公司和航行管制系统广泛使用。

（二）地空数据链系统优势

（1）航空交通管制员与驾驶员进行空地数据链通信，可以避免使用语音通信手段时，因通信距离、通信质量、通信频道拥挤造成的通信不畅或误听误解语音含义带来的安全隐患；同时可以大大降低飞行机组和管制员的工作负荷，增强空域活动的安全裕度，减少飞行间隔；数据链设备经型号批准的飞机在经批准运行区域的使用，可以加大运行空域的交通流量，提高运行效益。

（2） CPDLC为ATC服务工作提供空地数据通讯。这包括ATC程序采取的一系列口头术语相应的指令许可、相关信息和请示等基本数据。可为管制员提供发布高度层指令、穿越限制指令、水平间距指令、更改航路和指令、速度指令、无线电频率指令、请示各种信息的功能；可为飞行员提供回答和询问信息，宣布或取消紧急情况的功能；另外还为飞行员提供向ATSU请求条件许可（下游）和信息的能力；“自由文本”功能使双方在信息交流中不需要遵守正规格式；还有一个辅助功能是使一个地面系统可以通过数据链将CPDLC传送给另一个地面系统。

（3）管制员和飞行员将会把CPDLC和现有的语音通讯相结合。这种形式预计将用在常规或繁杂的事物中。虽然初期的执行还是要依赖当前现用的程序，但随着这套系统和程序将来的发展，飞机和地面系统的功能自动化程度都将大幅提高。

三、地空数据链的未来应用

以往监视和通信总是分开的，都是通过管制员在屏幕上发现了雷达目标以后，使用地空通信系统与机组进行联系，提供指挥服务。地空数据链的出现应该能够成为将监视和通信串联在一起的一项技术，试想一下如果我们将监视系统自动化处理和通信系统组合在一起可能会有什么样的效果：

（1）自动化系统在雷达数据显示终端可以根据各个飞机的飞行状态将常用的指挥指令提供给管制员进行选择，管制员想对固定飞行器发送指令只需点击目标选择指令即可。

（2）雷达发现计划相关的航班位置以后，自动化系统将根据RDP中该航班所属的扇区席位发送的指令传送到服务器中的通信系统处理模块。而通信系统处理模块再根据监视数据中发现该航空器地理上最靠近的一个或几个VHF台点进行發送。

（3）机载设备则会根据接收到信息的有效性之后向地面VHF接收机发送一个接收正确或者误码重发的应答信息给自动化系统的通信系统处理模块。而机组向地面管制员发送的信息则会通过机载设备将语音转换为文字，通过地空数据链传送到通信系统处理模块再发送给对应的席位的雷达显示终端上，以弹窗的形式显示出来。

（4）因为每个指令和讯息都可以根据S模式雷达识别的24位地址码来定向发送，对于某个扇区的席位发送的指令会在RDP的处理之下选择对应扇区的台站发送，而非接收指令的机载设备也会屏蔽掉不是给自己的通信数据。因此一个管制区域内的自动化系统所有扇区可以使用同一频率进行通信能够很大程度的节约民用航空的甚高频资源。

（5）将通信信息数字化以后记录仪能够存储的信息量也会成倍的增长，一段话音音频信号可能需要几百KB的大小，而同等信息量的文字也许仅需不到1KB的存储空间。记录数据的‘轻量化也为数据的记录和提取达到了提高效率的作用。

四、结束语

本文对地空数据链的原理进行了介绍，并结合地空数据链的技术特点，针对其在空管监视与通信系统间的串联使用进行探讨。希望能给大家带来帮助，共同学习与探讨，文中不妥之处，敬请批评指正。