[科普中國(guó)]-航空通信設(shè)備

航空通信發(fā)展歷史

航空通信是緊隨著常規(guī)通信技術(shù)的發(fā)展而展開的，以往多是將地面的通信方式移植到航空器上，并根據(jù)航空的特殊使用環(huán)境條件進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)，但也不乏因航空的特殊應(yīng)用而開發(fā)出的全新通信技術(shù)。
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(biāo)記、甚至篝火。后來使用了莫爾斯碼電報(bào)，這要求配備專門的收發(fā)報(bào)員。對(duì)于載荷、空間寶貴且經(jīng)常機(jī)動(dòng)搖晃的航空器來說不是好的選擇。直到把調(diào)幅體制話音無線電電臺(tái)搬上飛機(jī)，才真正開啟了可靠實(shí)用的空地通信，成了必不可少的機(jī)載設(shè)備，并一直沿用至今。之后的不斷改進(jìn)有提高話音質(zhì)量的調(diào)頻電臺(tái)，節(jié)省頻譜資源高效率的單邊帶調(diào)幅電臺(tái)，超視距遠(yuǎn)程傳輸?shù)亩滩℉F電臺(tái)等。多局限于模擬電子技術(shù)范疇??隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的突飛猛進(jìn)和計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的爆炸式發(fā)展，航空電臺(tái)正迅速朝數(shù)字化、高階調(diào)制、多模式、多波段、嵌入式計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)操控、自適應(yīng)通信協(xié)議、多接口多接入方式的方向演變，并逐步成為陸?？仗炀C合通信網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)和用戶終端。1

通信用語為了開展國(guó)際航空通信業(yè)務(wù)，《國(guó)際民用航空公約》附件《航空通信》中對(duì)航空通信的定義、設(shè)備和規(guī)格、使用的無線電頻率、電報(bào)的分類、緩急次序、標(biāo)準(zhǔn)格式、用語和處理手續(xù)等，都有統(tǒng)一的規(guī)定或具體的建議。

國(guó)際間的航空通信業(yè)務(wù)一般使用英語。中國(guó)的航空通信業(yè)務(wù)，在國(guó)內(nèi)通信采用漢語和郵電部規(guī)定的《標(biāo)準(zhǔn)電碼》，國(guó)際通信使用國(guó)際民用航空組織規(guī)定的英語標(biāo)準(zhǔn)用語和簡(jiǎn)語、縮語。電報(bào)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(bào)是為了縮減電文，便利傳遞。此外，對(duì)國(guó)際航空通信業(yè)務(wù)中的簡(jiǎn)語和簡(jiǎn)字，國(guó)際民用航空組織編了《國(guó)際民航組織簡(jiǎn)語簡(jiǎn)字》(ICAOAbbreviations and codes,ICAO Doc 8 400)，其中有簡(jiǎn)字、發(fā)射特性指示碼、信號(hào)報(bào)告代碼，航行通告代碼和航空通信Q簡(jiǎn)語等。

簡(jiǎn)介原理航空通信系統(tǒng)與其他通信系統(tǒng)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(duì)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(tǒng)傳遞反向信息才構(gòu)成雙向系統(tǒng)。

航空通信系統(tǒng)一般供多用戶使用，可以是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，也可是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信，常采用PTT方式激活接入，這樣有益于發(fā)話者周圍的用戶都能收聽到信息。

用途和特點(diǎn)通信旨在將信息從發(fā)信者（信源）傳輸給另一時(shí)空點(diǎn)的收信者（信宿），通信系統(tǒng)系指實(shí)現(xiàn)這一信息交換過程的全部設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和。航空通信，顧名思義是與航空相關(guān)的通信，泛指所有用于航空器運(yùn)營(yíng)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(chǎng)站之間的地地通信或地面/空中與空間的衛(wèi)星通信。

常規(guī)航空通信主要使用HF~VHF射頻無線信道。通信雙方相對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的影響遠(yuǎn)甚于普通地面?zhèn)€人移動(dòng)通信??其應(yīng)用環(huán)境的氣候/電磁狀況相當(dāng)惡劣。因此對(duì)采用的通信技術(shù)、通信設(shè)備都有很高要求。
與其他通信系統(tǒng)一樣，航空通信追求的目標(biāo)是：最大的傳遞信息量，最高的頻譜利用率（占用最小帶寬），最小的發(fā)射功率，最強(qiáng)的信道抗擾能力，最低的能耗和成本。2

面臨的挑戰(zhàn)多年以來，航空通信設(shè)備雖然通過引入新的技術(shù)不斷進(jìn)行自身的改進(jìn)，但是，仍然面臨著非常大的挑戰(zhàn)。特別是地空高頻通信，由于通信頻率資源緊張、原有模擬調(diào)制技術(shù)的限制，在一些飛行繁忙地區(qū)，地空通信系統(tǒng)處理能力逐漸接近飽和。以歐洲地區(qū)為例，據(jù)預(yù)測(cè)，自 2011 年以后歐洲地區(qū)的飛行量將以每年 3% 的速度增長(zhǎng)。雖然歐洲地區(qū)已經(jīng)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(zhǎng)速度，VHF地空通信系統(tǒng)仍將面臨非常大的壓力。在地面通信領(lǐng)域，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)自動(dòng)化處理能力不斷增強(qiáng)，更多的數(shù)據(jù)類型、更大的數(shù)據(jù)量需要經(jīng)過地面網(wǎng)絡(luò)傳輸，同時(shí)地面網(wǎng)絡(luò)也承擔(dān)起了連接不同的業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)的職能，原有的以面向字符傳輸?shù)募夹g(shù)。

作為基礎(chǔ)設(shè)施之一，通信系統(tǒng)服務(wù)于航空系統(tǒng)的運(yùn)行需求。目前航空通信系統(tǒng)面臨的壓力，主要是系統(tǒng)運(yùn)行需求變化與現(xiàn)有通信技術(shù)體制之間的矛盾造成的。航空系統(tǒng)運(yùn)行需求變化一方面體現(xiàn)為業(yè)務(wù)量的快速增長(zhǎng)，飛行量的增長(zhǎng)直接帶來了通信量的增長(zhǎng)；另一方面，航空系統(tǒng)運(yùn)行方式的改變，也對(duì)航空通信提出了新的需求。國(guó)際民航組織通過《全球空中交通管理運(yùn)行概念》(Doc 9854) 描述了新一代航行系統(tǒng)的愿景，提出了由靈活空域管理、4D 航跡、流量與容量管理、信息服務(wù)等一系列新的元素組成的運(yùn)行概念。通過信息服務(wù)，運(yùn)行概念中的各
部分整合為一個(gè)有機(jī)的整體。毫無疑問，航空通信系統(tǒng)是信息服務(wù)這一概念實(shí)現(xiàn)的主要承載者。3