通用航空通讯系统介绍

毛思悦

关键词：通用航空；甚高频（VHF）通信系统；高频通信系统；卫星通讯；

引言:目前低空空域运行的航空器主要是通用航空，他们的的特点之一就是飞机小，装备差，不像公共运输航空器一样装备精良，有的低空运行航空器只有单一的通信系统。虽然低空空域不需要持续保持地/空双向通信，但是也不是不需要通信。一般来说航空器的通信系统有以下几种：甚高频通信系统，高频通信以及卫星通信系统。其中在中国民航通信系统中覆盖率最高使用得最多的是甚高频（VHF）通信系统，本章将重点介绍甚高频（VHF）通信系统，以及它在保障空域运行中的重要作用[1]，进一步在通用航空通讯系统利用上展开介绍。

一甚高频通信系统

甚高频（VHF）通信系统是一种近程通信系统，包括甚高频话音通信和数据通信。甚高频的频率范围在：118.00-135.975MHz，频道间隔25KHz。

由于超短波的传输特性类似于光波，具有直线传播的的特性，其绕射能力差，为视距范围内的通信。与采用电离层反射短波通信的频段3M-30M相比，VHF不易受天气等因素的影响，其稳定性高外界干扰小。VHF通信可以提空以下四类服务：

1)空管部门空中交通服务ATS;

2)航空公司航班运行控制AOC;

3)航空行政管理通信AAC；

4)航空旅客通信。

以上四类通信中，前两类分别直接与飞行安全，航空活动正点有关，目前主要用于以下业务：

1)对民用航空器在飞行的各个阶段的空中交通管制通信，如放行许可、放行证实、管制移交、管制移交证实、飞行动态、自动相关监视、航路最低安全高度告警、飞行计划的申请和修订、进近管制、区域管制、塔台管制、飞行位置报告等等；

2)对民用航空器实施机场地面滑行管制通信，如场面活动管制、离场管制、滑行等；

3)对民用航空器实施营运管理的航务管理通信、飞行员/签派员通信、维修情况、公司场面管理和放行、登机门指派、飞机配重、发动机监测等；

4)对民用航空器的情报、气象信息广播通信，如航空通告、天气报告等；

5)对民用航空器的搜寻救援的应急通信。

甚高频通信系统又可以将其分为甚高频话音通信系统和甚高频数据通信系统，在民航通信中分别发挥着各自重要的作用，下面就将甚高频话音和数据通信分别做介绍。

（1）甚高频话音通信系统

研究表明，目前飞行员与管制员之间的话音通信仍是ATC领域内通信的最基本模式。伴随着控制方法上的一场真正的革命，航空电信网(ATN)的子网准备就绪，数据通信将被用作空地通信的主要手段，但是可以预见，要达到这种转化的水平，还将需要很长的一段时间。因此，为保险起见，领航员与管制员之间的话音通信所需的信道在今后很长一段的时间内还需要继续保留，这就意味着话音系统的信道数量的可用度是非常重要的。

甚高频话音系统简而言之通俗来讲就是甚高频电话，对讲机一类语音通信只不过使用的是专有频率和波段进行话音对话通信。甚高频话音通信系统包括：

1)VHF收发机。采用单信道半双工方式工作。工作时交替使用同一频率接收和发送。机载电台和地面电台都有PTT(PUSHANDTALK)开关，按下时系统处于发射状态，可以说话；松开时系统处于接收状态，可以听到对方讲话。

2)VHF天线。VHF天线使用刀型天线。

3)VHF控制盒。用于频率选择、音量调节和系统测试等。

目前在中国民航应用的VHF地空通信设备大致分为：VHF公用电线系统，VHF单体电台，VHF便携电台，VHF遥控电台。应用的场合为塔台、进近、区域管制，根据ICAO的有关各种对空电台的FPSV，塔台设备的功率不应该超过10W，航路设备发射功率应该在20到50W。随着民航业务的发展，对VHF波道数量的需求越来越多，对天线场地和电磁环境的要求越来越高，已经由过去的VHF单体电台过渡到VHF公用天线系统。

（2）甚高频数据通信系统

正如当今通信发展的情形那样，模拟通信体制向数字通信体制发展，模拟话音通信逐步向数据(或数字话音)通信发展。地/空通信服务中等级最高的空中交通服务（ATS）和航务管理通信(AOC)未来都将以数据为主，话音通信逐步减少,最终达到只在必要时或紧急情况下使用话音通信。这不仅仅是技术发展的必然，也是基于全球导航卫星系统(GNSS)的CNS／ATM系统运行的必要条件。为此，在航空电信网(ATN)中,ICAO已经在开展工作,规划一个使用VHF频段的子网,即VHF数据链(VDL)。

VHF地/空数据通信系统其结构大致可分为五个分系统：

1)网络控制盒数据处理中心（NMDPS）

2)地面VHF对空数据通信站（RGS）

3)连接网控与各地RGS级用户的网路

4)航空公司专用应用系统（AOC）

5)空管系统的专用应用设施（ATC）

VHF地/空数据通信网的建设改善和提高了地面与空中的通信能力,保障了飞机的安全飞行,适应了民航空中交通管理和运营管理的需要,因而满足了向空中交通管制需要，同样在低空空运的运行保障中也发挥着不可或缺的作用。

二高频通信系统

高频通信机载设备包括高频控制盒、高频收发机、天线、避雷器、天线耦合器等。高频通信系统通过控制面板来选择工作频率和工作方式。

高频通信系统有如下特点：

1)高频频段电波传播以天波传播方式为主。电离层对高频电波的吸收比中低频电波要弱，因此高频电波不需要中继站转发就可以实现远距离通信，通信距离在1000千米到2000千米。特别适合机载远距离通信；

2)设备建设和维护费用低；

3)高频电波利用电离层反射来传播，因此受电离层变化的影响比较明显，信号传播不稳定，容易产生衰减和越距（静区）等现象；

4)通信容量小。

正是由于高频通信的这些特点所决定，未来高频通信系统主要使用于远距离通信使用，而低空空域上的航空器基本上不进行远航，航程不会超过1000千米更达不到2000千米，所以在低空空域保障方面高频通信系统可以作为备份的通信系统在一定情况下有选择的使用高频通信系统。

三卫星通信

随着民航科学技术的进步，卫星通信越来越广泛的在民用航空领域内应用。卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。它是宇宙通信形式之一。

卫星通信与其他通信手段相比有以下一些特点：

（1）通信距离远，且费用与通信距离无关（最大通信距离为1800千米）；

（2）覆盖面积大，可进行多址通信；

（3）通信频带宽，传输容量大；

（4）机动灵活；

（5）通信线路稳定可靠，传输质量高。

民航专用卫星通信网所提供的服务涉及许多不同民航部门，根据具体业务的类型可以划分为以下几类：航空管制移交电话，帧中继，分组干线电路，自动转报电路，雷达信息联网，气象数据库远程传输电路等。其中，航空管制移交电话是与空域运行保障飞行安全直接相关的一项工作，直接在各个机场的飞行调度人员之间传递管制信息，通信业务量非常大。卫星通信的管制移交电话系统提供点到点的DAMA连接，换音采用32KADPCM编码，前项纠错FEC3/4.民航专用卫星通信网的管制移交电话开通100多路，与地面线路的管制移交电话互为备份。

随着民航专用卫星通信网的建成和投入使用，民航通信的能力得到大幅度的提高，同时也使空中交通管制部门能够更好为空中航空器进行管制、气象和情报服务等。对于低空空域的运行与保障具有重要作用。

参考文献

[1]陈治怀、韩红蓉、田宝林：民用飞机系统简明讲义，2005年12月第40页

[2]秦智：全球卫星导航系统(GNSS)实施讨论和建议，中国民用航空，2008年第9期