S模式数据链应答机介绍

《S模式数据链应答机介绍》由会员分享，可在线阅读，更多相关《S模式数据链应答机介绍（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、模式数据链应答机介绍S刘祁( 中国航空工业总公司第 615 研究所)摘要本文介绍了由美国霍尼威尔公司商务和支线飞机航空系统分部与 615 所共同开发的一种 S 模式数据链应答机; 阐述了该应答机的工作原理、系统组成、主要特性和应用。关键词T CA SS 模式应答机数据链通信仪表飞行和交通管制基于两种方式:(1) 程序方式或称非雷达方式; ( 2) 空中交 通管制雷达方式。在使用程序方式时, 只有当飞机处于程序中设定好的位置上空时, 控制台才能 知道飞机的确切位置。由于信息是断续的, 为了安全起见, 飞机与飞机之间的距离间 隔不能靠得太近。 这样就限制了一定空域 中飞机的数量。当使用雷达方式时,

2、 地面雷达可以获 得几乎是连续的飞机位置信息, 因此飞机 间的空间间隔就比较灵活, 而且在一定空 域内可以安全地容纳更多的飞机。A T CRB S 是一种空中交通管制雷达 信 标 系 统, 由 一 次 雷 达、二 次 监 视 雷 达( SSR ) 和应答机组成。 一次雷达利用大功 率脉冲和高增益窄针状波束天线, 可以确定飞机的距离和极坐标位置。 雷达接收机 检测出飞机表面上反射回来的微小能量,并把这一信息显示在地面控制台的平面位置指示器 (P P I) 上。SSR 查询A 模式, 应答 机作出“我是谁和或我的状态”的回答; 查 询 C 模式, 则作出“我的高度”的回答。 这 两组信息可标注在

3、P P I 上相应飞机位置 旁。 控制台指挥人员再利用语音通讯系统引言1世界上第一台四级水平的 S 模式数据链应答机于一九九五年七月在美国霍尼威 尔公司的商务和支线飞机航空系统分部(BCA SD ) 开发成功, 并已投放市场。 这是 一种全性能的 S 模式数据链应答机系统。它不仅可以执行目前已定义了的所有 S 模 式功能, 还具备将来继续扩展功能, 以及整个机器升级换代的硬件能力。 在这之前的模 式 应 答 机 与 交 通 告 警 防 撞 系 统S(T CA S ) 和 空 中 交 通 管 制 雷 达 信 标 系 统(A T CRB S) 交联, 用来识别和跟踪飞机的 位置 (包括高度)。 而

4、这种专门为航空营运市场开发的新产品能在飞机和空中交通控 制台之间发射和接收数据链信息。 与现行的语音系统相比较, 数据链提供了更高效、更可靠和更精确的通讯。 1994 年到 1995年, 中国航空工业总公司第 615 研究所与 霍尼威尔公司的商务和支线飞机航空系统 分部合作开发了这种世界上最先进的应答机。 现将该 S 模式数据链应答机的工作原 理、组成、主要功能和应用介绍如下。通讯、导航和监视2实施 飞机的导航。S 模式是一种协同式的监视、通讯和导 航系统, 用于空中交通管制。它利用地面台查 询和机载应答机来完成上述功能。 它可以在 监视查询和回答信号中综合进地- 空- 地数据链通讯功能。S

5、模式实际上是A T CRB S 进化的产物。 它为空中交通控制自动化提供 了增加型监视与通讯能力。为了使A T CRB S 引进 S 模式容易些, S 模式地面台和机载 S 模式应答机都包括全套的A T CRB S 功能。S 模式地面台能对装备 A C 模式应答机的飞 机实施监视; S 模式应答机能回答A T CRB S 查询。此外, S 模式潜在的数据链功能使得空 中交通管制台有可能利用应答机来保障飞机 在空域中被安全地分隔开来。S 模式与 A T CRB S 相比, 其优越性主 要在于:( 1) S 模式监视使用的单脉冲功能使 A T CRB S 在减少查询次数的同时改进了 目标定位。A

6、T CRB S 查询和回答次数的减 少则改善了射频 (R F ) 干扰环境。( 2) S 模式要求每架飞机都有一个唯 一的地址码。使用了这个唯一地址码, 地面台可以向某一特定的飞机查询和精确地收 到指定飞机的回答。 由于地面台可以把查询限制在其感兴趣的目标上, 因此信道间 的干扰可抑制到最小限度。(3) 通过适当的查询定时, 可以收到相 距很近的飞机上发来的回答, 而不会相互 干扰。( 4) 由于每个查询和回答都有唯一的 地址码, 因此信号中就允许包含从特定的 某一飞机到另一特定飞机的数据链信息。霍尼威尔公司首先开发成功的 S 模式 数据链应答机与先前的 S 模式应答机相( 1) 由于包含了支

7、持未来空中航行系统 (FA N S) 和航空通信网 (A TN ) 定义的功 能增长能力, 具有 112 位扩展长度信息的 四级数据链, 这个设计能满足下一世纪的需要。( 2) 四级数据链应答机具有 112 位扩 展长度上行链和下行链能力, 而先前的应 答机最好也只能发射 56 位长度的标准信 息帧。(3) 该应答机不仅能快速发送信息, 而且还可以发送以前无法发送的信息。 例如 空中交通管制 (A T C ) 令牌, 或其他形式的 信息。必要的话, S 模式数据链应答机甚至 可以发送自由内容的信息。系统描述3615 所与霍尼威尔公司联合设计的 S模式数据链应答机可应用于 A T CRB S 和

8、S 模式空中交通管制系统。应答机满足 DO - 181A空中交通管制 雷 达 信 标 系 统S 模 式 (A T CRB SM OD E S) 机载设备所定义的 S 模式应答机所有要求, 包括转变 1。S 模式数据链应答机在外形、尺寸 ( 参 见 图 1 所示) 和功能上符合 A R IN C 718 S 模 式 应 答 机 特 性 要 求, 与 现 存 的 A R 2IN C 718 装备后向兼容。S 模式数据链应答 机还具有当今 A R IN C 718 不具备的增强性能。 而性能的增强并不要求改变现存装备接口的任何一根引线。该应答机接收 1030M H z 查询和发射1090M H z

9、回答。 这与 A C 模式应答机是 一样的。应答机有双天线, 一个天线装在飞机顶部, 另一个装在飞机腹部。因此 S 模式S 模式数据链应答机有与机上 T CA S 型机交联的接口, 因此应答机可与 T CA S 协 同工作。 这个接口由两条 A R IN C 429 高速数 据 总 线 组 成, 其 中 一 条 作 为 应 答 机 至T CA S 协同总线, 另一条用作 T CA S 至应 答机的协同总线。所用数据总线字的格式和规 约 是 工 业 界 规 定 的 A R IN C 718A R 2IN C 735 接口标准。 众所周知, 不同的制造 商在执行标准时往往对接口需求有不同的解释。S

10、 模式数据链应答机以霍尼威尔公司 的 T CA S 和其它众多竞争者的 T CA S 为对象来制定它的接口需求的。根据 DO - 181A 和 ICA O 附件 10, S 模式数据链应答机具有数据链功能。应答机初 始功能定义在 4 级水平应答机机上。应答机能 够处理 COM M - A B C D 数据, 能与外部 的 S 模式机载数据链处理器 (A DL P ) 交连。 A DL P 的功能是在 R T CA DO - 218 中定义 的。 S 模式数据链应答机含有四条高速A R 2IN C 429 数据总线, COM M - A B 输入输出 总线和COM M - C D 输入输出总线。

11、应答机图 1 S 模式应答机外形能, 还能提供空对空监视功能。 应答机具有 数据链能力, 可以接收 56 位 COM M - A 上行链数据和 112 位 COM M - C 增长型上 行链数据。 应答机可以发射 56 位 COM M- B 下行链数据和 112 位 COM M - D 增长 型下行链数据。应答机具有在每 8 秒钟内发射一组由 16 帧 D ELM 组成的数据能力。 为了提供监视, 要回答飞机高度, S 模式数据链应答机能接收来自高度表或大气数据系统的压力高度输入。 应答机具有可 供 11 根 分 立 引 线 的 G ilh am 、A R IN C 407 同 步 通 讯、A

12、 R IN C 429 大 气 数 据 和 A R 2IN C 575 大气数据使用的接口。 交通告警防撞系统 (T CA S ) 可提供一种完全独立于空中交通管制之外的空中分隔保证的的方法。它能提供防撞保护和空域 情况了解功能。 FA A 强制规定, 10 座以上 飞机进入美国空域必须装备 T CA S, 30 座 以上飞机进入美国空域必须装备 T CA S 。收到 COM M - A 数据后会在 COM M - A B 数据总线上传送给A DL P。COM M - B 数据通过COM M - A B 总线由A DL P 传送到 应答机, 再由应答机发射出去回答查询。 在同样方式下, 应答机

13、收到 COM M - C 数据后会在 COM M数 据 总 线 上 传 送 给-C DA DL P。COM M - D 数据通过COM M - C D 总线由A DL P 传送到应答机, 再由应答机发射出去回答查询。S 模式数据链应答机有能力升级到 5 级 水平。 这时应答机带有内部 A DL P 功 能。这种升级只需要改动软件, 无需重新设 计硬件或替换任何硬件部件。在带有内部 A DL P 功能时, 应答机通 过A R IN C 429 数据总线直接与A R IN C 748CM U 交联。GP S 是一种正在日益发展的高精度卫 星导航系统。该系统在任何气象条件下都能 为地面上或空间的用户

14、提供三维位置、三维 速度和精确的授时数据。 GP S 的标准定位 服务 (SP S) 使用 C A 码, 对全世界开放。采 用降低精度的选择可用性 (SA ) 时, 其误差 范围超出了飞机进场着陆、机场交通管制的 精度要求; 而美国差分 GP S (D GP S) 技术则 几乎可以完全消除 SA 影响。S 模式数据链 应答机具有支持 D GP S 系统数据链需求的 能力。 应答机能接收指明 D GP S 的广播式 查询, 并把数据从 A R IN C 429 数据总线上 传 送 给 系 统。 尽 管 R F 格 式 和 对 GP S GN SS 系统的 A R IN C 429 总线接口目前尚

15、 未定义, 但将来只要通过软件更新而毋需硬 件修正便能支持这一功能。控制面板接口由 A R IN C 718 规定。因 为有大量的变种面板存在于不同的客户和 航空公司中, 故 S 模式数据链应答机设计 成可通过 A R IN C 429 输入数据总线与普 遍使用的 S 模式和 S 模式T CA S 控制面 板相交连。该应答机是完全按 DO - 178B美国 联邦航空局对软件开发和审定的要求开 发 和 审 定 的。 软 件 的 更 新 可 通 过 A R 2IN C 615 加载来完成。 应答机含有一个前 面板插口和一个后面板插口。 前面板插口可与 A R IN C 615 袖珍数据加载器交连; 后 面板插口是机载数据加载器接口。 应答机不用从飞机上卸下来, 其更新后的操作软 件就可通过这个口加载到机器上去。该应答机具有机内测试功能, 它对应答机的内部电路和外部接口提供开机监视 和连续监视。 影响应答机继续运行的故障一旦检测出来, S 模式控制面板上的故障 指示灯亮。 故障将记录在非易失性维修日该机含有一个维修计算机接口。 有了这个接口, 就