航空通信
發展歷史
航空通信是緊隨著常規通信技術的發展而展開的,以往多是將地面的通信方式移植到航空器上,並根據航空的特殊使用環境條件進行適應性改進,但也不乏因航空的特殊套用而開發出的全新通信技術。
航空通信首先是從空地通信開始的。早期曾使用過的原始方式有燈光、旗幟、標記、甚至篝火。後來使用了莫爾斯碼電報,這要求配備專門的收發報員。對於載荷、空間寶貴且經常機動搖晃的航空器來說不是好的選擇。直到把調幅體制話音無線電電台搬上飛機,才真正開啟了可靠實用的空地通信,成了必不可少的機載設備,並一直沿用至今。之後的不斷改進有提高話音質量的調頻電台,節省頻譜資源高效率的單邊帶調幅電台,超視距遠程傳輸的短波HF電台等。多局限於模擬電子技術範疇隨著數位訊號處理技術的突飛猛進和計算機,網路技術的爆炸式發展,航空電台正迅速朝數位化、高階調製、多模式、多波段、嵌入式計算機實時操控、自適應通信協定、多接口多接入方式的方向演變,並逐步成為陸海空天綜合通信網路中的一個節點和用戶終端。
通信用語
為了開展國際航空通信業務,《國際民用航空公約》附屬檔案《航空通信》中對航空通信的定義、設備和規格、使用的無線電頻率、電報的分類、緩急次序、標準格式、用語和處理手續等,都有統一的規定或具體的建議。
國際間的航空通信業務一般使用英語。中國的航空通信業務,在國內通信採用漢語和郵電部規定的《標準電碼》,國際通信使用國際民用航空組織規定的英語標準用語和簡語、縮語。電報的格式分為固定格式和非固定格式兩種。使用專用的固定格式電報是為了縮減電文,便利傳遞。此外,對國際航空通信業務中的簡語和簡字,國際民用航空組織編了《國際民航組織簡語簡字》(ICAOAbbreviations and codes,ICAO Doc 8 400),其中有簡字、發射特性指示碼、信號報告代碼,航行通告代碼和航空通信Q簡語等。
簡介
原理
航空通信系統與其他通信系統一樣,由信源變換器、信道、噪聲與干擾源、反變換器、信宿六部分組成。一對信源和信宿之間僅提供單向信息傳遞。需另有一套相同系統傳遞反向信息才構成雙向系統。
航空通信系統一般供多用戶使用,可以是點對點,也可是點對多點通信,常採用PTT方式激活接入,這樣有益於發話者周圍的用戶都能收聽到信息。
用途和特點
通信旨在將信息從發信者(信源)傳輸給另一時空點的收信者(信宿),通信系統系指實現這一信息交換過程的全部設備和傳輸媒質的總和。航空通信,顧名思義是與航空相關的通信,泛指所有用於航空器運營中的一切信息的傳遞交換,主要涉及航空器與地面的空地通信、航空器之間的空空通信、航空器與水面艦船/水中潛艇的空海通信,也涵蓋地面場站之間的地地通信或地面/空中與空間的衛星通信。
常規航空通信主要使用HF~VHF射頻無線信道。通信雙方相對高速運動的影響遠甚於普通地面個人移動通信其套用環境的氣候/電磁狀況相當惡劣。因此對採用的通信技術、通信設備都有很高要求。
與其他通信系統一樣,航空通信追求的目標是:最大的傳遞信息量,最高的頻譜利用率(占用最小頻寬),最小的發射功率,最強的信道抗擾能力,最低的能耗和成本。
面臨的挑戰
多年以來,航空通信設備雖然通過引入新的技術不斷進行自身的改進,但是,仍然面臨著非常大的挑戰。特別是地空高頻通信,由於通信頻率資源緊張、原有模擬調製技術的限制,在一些飛行繁忙地區,地空通信系統處理能力逐漸接近飽和。以歐洲地區為例,據預測,自 2011 年以後歐洲地區的飛行量將以每年 3% 的速度增長。雖然歐洲地區已經在 2007 年將 FL195 高度層以上的 VHF 通信頻率間隔從 25KHz 縮小到 8.33KHz,但以這種增長速度,VHF地空通信系統仍將面臨非常大的壓力。在地面通信領域,隨著計算機的發展,各種業務系統自動化處理能力不斷增強,更多的數據類型、更大的數據量需要經過地面網路傳輸,同時地面網路也承擔起了連線不同的業務處理系統的職能,原有的以面向字元傳輸的技術。
作為基礎設施之一,通信系統服務於航空系統的運行需求。目前航空通信系統面臨的壓力,主要是系統運行需求變化與現有通信技術體制之間的矛盾造成的。航空系統運行需求變化一方面體現為業務量的快速增長,飛行量的增長直接帶來了通信量的增長;另一方面,航空系統運行方式的改變,也對航空通信提出了新的需求。國際民航組織通過《全球空中交通管理運行概念》(Doc 9854) 描述了新一代航行系統的願景,提出了由靈活空域管理、4D 航跡、流量與容量管理、信息服務等一系列新的元素組成的運行概念。通過信息服務,運行概念中的各
部分整合為一個有機的整體。毫無疑問,航空通信系統是信息服務這一概念實現的主要承載者。