未来飞行导航和空中交通系统的发展(中文)(页面)

chation2008 · 发表于 2009-8-8 01:50:07

介绍了目前最新ATIMS系统的基本组成和设计原理，并详细介绍了各分、子系统工作原理和功用；概述了空中交通管制系统的发展及ATIMS系统、AOC、FANS B的发展和展望。
　　随着全球民航事业的日益发展以及空中交通运输网络的拥挤，使得空中交通管制人员和系统的负担越来越繁重。同时，由于航空交通管制系统历来使用语言通信管制（HF和VHF通信）的方式为主要通信和信息交换手段，而不同国家空勤和管制人员对英语语言的理解又存在差异，以及受通信设备、气象等干扰因素很容易造成理解错误，从而使航空交通通信和管制存在人为不安全因素。另外，由于航空通信数据信息传输的广泛应用和日益增加，目前的数据通信系统和设备（ACARS）已经满足不了其发展和要求。为此，对目前航空交通管制系统和交通管制数据信息交换系统的改进和更新换代显得尤为重要和紧迫。
　　 FANS和ATIMS的发展状况
　　由空中客车公司发起的空客共用标准设备--未来飞行导航系统（AIM-FANS），通过对地面网络系统和飞机上各种不同型号的电子设备进行优化组合、集中各种必要的信息数据和参数，在系统-系统、飞机-飞机、飞机-地面之间进行信息和数据交换、传输，以此实现"全球性未来飞行导航系统（FANS-World）"；该系统设计的主要指导思想是建立一个共享的软/硬件设备和系统--空中交通管制和信息管理系统（ATIMS）以实现该构想。该系统的设计特点如下。
　　（1）提高了飞机运输的安全性和可靠性。通过将飞机数据通信系统与飞机语言通信系统的分离，确保了语言和数据通信系统的完整及安全可靠，同时为飞机数据通信系统提供了更大的开发和使用空间。
　　（2）为未来飞行导航系统（FANS）的实施提供了硬件基础，将有关航空运输数据和状态通过机载设备及ATIMS与航空公司运行控制中心（AOC）、空中交通管制中心（ATC）、飞机维修控制中心（AMCC）及客户信息服务中心（CSC）之间实现了数据信息的交换和运用。
　　（3）为机载设备引入智能化的信息输入接口。将空-地数据通信及飞行控制人员-个人计算机-飞机机载计算机之间的数据通信成为现实，从而为少纸化或无纸化飞行驾驶舱的全面实现提供先决有利条件。
　　（4）便于飞机机载设备/系统软件的更新换代。通过FANS系统的设备和网络对机载设备/软件和构型进行改装和升级，以及对客户化应用软件进行升级和更新，以便使飞机机载系统和设备及时得到更新，实现功能完善和最佳优化组合。
　　20多年来，FANS和ATIMS的发展包含S模式的飞机空中交通管制系统（ATC-S）、飞机防撞系统（TCAS）和飞机通信寻址和报告系统（ACARS）。ATC是基于机载ATC设备回答地面ATC二次雷达触发的询问信号来完成其功能要求，其中A模式的ATC只发送飞机的识别码、C模式的ATC除了发送飞机的识别码外还发送飞机气压高度的编码数据，而S模式的ATC除同时具备了A模式和C模式的功能外还增加选择性的空-地呼叫功能，加强了ATC对飞行参数的监视和数据传送的要求，为提高空中交通管制系统实现自动化功能提供了有利条件。TCAS通过对机载系统设备探测范围内飞机上的机载ATC应答机/TCAS等系统的传输数据进行处理计算后，为飞行人员提供空中交通状况显示以及发出危险警告和避让指令，并且可以与多架飞机同时建立各自数据通信，同时又具备受控于地面的空-地数据信息通信功能。ACARS为运行飞机与航空公司实现了数据信息的交换使用和通信报告功能，该系统将飞机各主要系统数据参数、警告信息、操纵控制和有关维护信息发送给航空公司数据信息中心，处理、显示或打印由地面上传的数据信息或运行指令。
　　但是，由于与ATC系统的工作频率，相同的系统还有DME和TCAS，因此系统的工作受到限制和制约。ACARS系统由于使用VHF-3/HF作为与外界进行数据通信的媒介而受到其本身工作条件和环境的影响。随着航空领域中对空-地/空-空数据传输完整性、多样性及准确性要求的不断提高，出现了飞机系统间数据重复传输和复杂化，给使用和维护带来了一定的困难。为此，建立一个新的具有综合性和完整性的数据信息服务系统显的尤为必要，在逐步综合改进和完善上述三个系统的基础上，由空中客车公司协同泰雷兹、柯林斯、联信等公司发起了ATIMS及正在开发和完善的空客共享操作平台AIM-FANS，其目的在于为空中与地面或空中与空中之间建立起数据交换和信息传输、数据文件报告以及特定的传发数据文件等网络功能。
　　 ATIMS的组成
　　ATIMS的核心部分由一个或两个机载空中交通服务组件（ATSU）部件，以及机载多功能控制显示组件（MCDU）、数据链控制显示组件（DCDU）、导航和空管系统设备、地面支持网络和设备组成。MCDU用于显示ATSU特别数据页面， DCDU用于对数据链通信状态进行控制和显示。每个ATSU分别由应用软件包、系统软件包/飞机接口和共用平台及硬件组成。
　　应用文件软件包包括空中交通管制文件数据链控制和航空公司航线文件数据链控制，通过文件控制软件与系统服务软件及人-机接口、机载数据采集接口软件建立起数据信息交换网，为空中交通管制ATC-S、TCAS系统提供空-空交换信息和数据；在与机载设备无线电甚高频数据通信（VDR）/无线电高频数据通信（HFDR）/卫星通信（SATCOM）交联建立空-地数据信息交换网。应用文件软件系统建立在使用共用平台理念的基础上，将其常规和灵活机动的功能特点得以运用和进一步开发；空中交通管制数据链文件包括为空中交通管制人员和设备建立信息传输和提示（AFN）、控制员-飞行人员数据交输通讯（CPDLC）、自动相关系统监视和信息发布（ADS-B）、飞行信息服务（FIS）和自动终端信息系统（ATIS）等有关内容的文件软件；航空公司数据链文件即软件功能客户化的数据文件包，包括航空公司运行控制中心所有文件（AOC）、机上人-机信息交换接口文件（HMI）、客户化的系统工具（CST）和支持地面网络系统（GS）的文件软件。
　　系统软件包/飞机接口包括人-机接口设施服务软件、机载应用软件和共用平台的综合服务软件系统，提供厂家设备构型与航空公司文件要求构型的接口软件、ATC和AOC的文件和数据库软件、共用平台路由器参数数据库文件以及为支持共用平台服务所需的飞机接口软件，并提供各种不同的数据网络和数据链服务及管理。
　　共用平台及系统操作软件包括平台接口及其管理、航空通信网络路由器和ACARS通信路由器、人-机接口、系统协议及数据信号源管理和支持上述系统操作的操作软件系统。该部分也是ATSU的主要部分，其通过系统操作软件来完成对系统通信网络、人-机接口及系统的管理和操作。
　　ATSU硬件及基本软件包括ATSU组件的全部硬件部分和支持ATSU系统工作的最基本的软件，该软件部分包括对硬件的初始化操作软件、硬件支持软件以及对软件功能进行变更升级的支持软件；通过初始化操作软件在电源接通最初阶段对ATSU进行初始起动，并且对ATSU内部基本软件、环境和网络进行测试（BITE测试），最终使其进入基本的系统工作状态，为上述软件和系统提供正常可用的环境和设备；软件变更升级的支持软件为通过数据链接口/人-机接口对系统软件和操作软件和文件进行更新换代、升级提供功能性服务。
　　对于PRE-FANS的ATSU主要系统软件的构成有：飞机接口软件（用于支持服务共用平台）；飞机/航空公司构形软件（生产厂家、航空公司数据信息及服务软件）；路由器数据软件（用于全球范围VDR、HFDR、SATCOM的数据通信数据）；AOC数据软件；AOC数据库软件。
　　 AIM-FANS设计构成
　　AIM-FANS的设计构成简图见图1。图中各项的说明如下。
　　ATSU为飞机与地面控制中心建立复杂的数据通信和/或特定的数据报告与传输功能；包括机组操作和控制的交通管制数据信息（通过VDR、HFDR或SATCOM）、用于空中防撞和避让系统的自动报告（飞机位置、飞机识别、高度、空速…）数据，特殊的飞机运行数据信息（航空公司可以根据需要进行选择）用以减少运输成本和航班旅客信息以及根据需要及时提供相应的维护信息和状态；FANS B 将具有AFN（空中交通状态相关提示）、CPDLC（交通控制人员与飞行人员之间的数据通信）、ADS（自动相互避让）；以及FANS B 以后将具有ADB-S（自动相互避让信息广播）、FIS（飞行信息服务）、ATIS（航空港自动信息系统）。可以通过MDDU或PDL对ATSU、AOC软件进行升级，以及以后可以通过地面数据通信对机载ATSU、AOC软件进行升级和更新。
　　MMR是多方式接收机，接收ILS和GPS数据，为机组和有关设备提供精确的导航和仪表着陆数据信息，将GPS数据送到ADIRU并与ADIRU惯性位置参数混合，送入FMS（FMGC）并计算出飞机精确的地理位置。
　　DCDU为数据链控制和显示组件，FANS B 及以后拥有，选择数据链方式、发送数据信息、数据传输/接受地址选择以及状态显示和提示，提供人/机接口。
　　ADIRS将计算出的飞机精确地理位置与ADC测量的飞机航行参数（空速、高度、M数…）传输到FMS（FMGC）。
　　VOR/DME提供测量VOR方位和DME测距机距离数据到FMS（FMGC）。
　　ADF提供ADF自动定向机方位。
　　FMS（FMGC）是飞行管理系统（飞行管理引导计算机），计算飞机导航和自动飞行控制指令，并将飞机位置和导航参数信息传输到ATSU用于交通服务数据交换以及EIS数据显示、MCDU多功能数据控制和方式选择、PRINTER数据打印。
　　EIS显示飞行方式、参数、以及相关信息和警告提示。
　　MCDU是多功能显示和控制组件，为飞行人员人工输入参数、选择参数、控制显示和操纵方式提供人-机输入接口；显示有关状态提示和方式。
　　RINTER根据需要将相关信息和数据以书面文本形式打印出来。
　　CMC中央维护计算机，将维护信息和故障信息与ATSU进行数据交换和传输，并根据需要将信息发送到飞机维护终端。
　　FWS为飞行警告系统，将ATSU和飞机系统发出的有关警告信息以视觉和/或听觉信息警告方式提供给飞行人员。
　　VDR即VHF DATA RADIO，将ATSU与地面网络系统通过VHF数据无线电系统联系起来，建立数据通信体系。
　　SATCOM卫星通信系统，除了为旅客提供机上个人卫星电话服务外，将ATSU与地面网络系统通过卫星数据通信系统联系起来，建立数据通信体系。
　　HFDR即HF DATA RADIO，将ATSU与地面网络系统通过HFDR数据无线电系统联系起来，建立数据通信体系。
　　MODE S即S 模式ATC系统，为空中交通管制系统和飞机防撞系统提供相应的识别和参数数据。
　　TCAS即飞机防撞避让系统，提供空中交息咨询以及交通防撞避让警告和提示信息。
　　其他系统包括SDAC数据采集计算机，采集和传送飞机相关参数和状态数据；DMC显示管理计算机，对需要显示数据信息进行处理后转换为显示信息和数据；MDDU多功能磁盘驱动组件，为系统软件更新和相关数据包的更新、装载和升级提供输入/输出接口；PC个人电脑接口组件，为FANS B 及以后发展的无纸化和/或少纸化驾驶舱建立信息数据的输入/输出接口。
　　机载系统操作和服务的核心部件为ATSU组件，它集中了所有机上准备发往地面控制中心和/或空中飞机-飞机之间交换和传输的数据，所有发送与传输、接收的数据均通过VDR/HFDR远距离地面无线电台传送到ATN NETWORK航空电信网和/或目前使用的ACARS地面网络；在使用卫星电话/数据网络时直接传送到航空公司数据信息０中心，然后再进一步进行数据的处理和传送。
　　AIM-FANS 的设计与应用采用了尽可能地提高和完善相关系统的可靠性和安全性（如导航与通信的分离），建立航路AOC和服务功能，建立人机接口（引入DCDU数据通信控制显示组件、PC机接口组件等）以及接收机载设备的机上软件升级和开发，ATSU中的绝大部分软件将可以按照航空公司要求以软件编码形式进行升级和启用；与此同时，ATSU又不失现有ACARS所具有的各项功能。

胡红岩 · 发表于 2009-8-8 02:45:59

现在什么都是全球化了

rf919 · 发表于 2010-1-19 22:50:11

全球化了

cchkimura · 发表于 2010-1-21 17:08:37

哈哈希望未来能更好

家小村 · 发表于 2011-3-17 20:10:03

路过学习、不错、谢谢了。

yjc1010 · 发表于 2011-3-17 20:28:29

路过收下!!!!!!!!

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