民航空地数据链AOC数据处理系统技术要点分析

民航空地数据链AOC数据处理系统技术要点分析

摘要：AOC数据处理系统在民航空地数据链中发挥着重要作用，首先介绍了空地数据链的定义和构成，然后分析了AOC数据处理系统的几项关键技术。

关键词：空地数据链；AOC数据处理系统；AOC报文典型数据结构

0 引言

民航运输业在经济的推动下迅速发展。由于多方面的需要，业务持续增多，航线日益密集，距离也越来越远，安全性更受关注。为此，必须加强空中与地面的联系，实时保持通信畅通。以往飞机在空中飞行时，多以电话通讯的方式与地面联系，地面总控制台获取飞机飞行过程中的信息的途径较少，且精确度低。随着计算机网络技术和无线电通讯技术的发展普及，航空领域逐步实现了电子化、信息化和数字化，为航空安全提供了技术上的保障。在当前各种高新技术相继出现的背景下，空地数据链的作用更加突出，相关研究也不断增加。

1 空地数据链

民航运输中需要和地面时刻保持联系，受技术限制，传统飞行时主要依赖于高频和甚高频的语音通信。此方法易受干扰，导致航班被耽误，甚至发生安全事故。在不断改善中，引进了多种高新技术，尤其是网络、通讯和计算机技术的应用，将空中和地面连在一起，形成了一张密集的数据网。这便是空地数据链，利用无线网络通讯技术，将航空器和地面信息管理系统连接，实现彼此间的数据信息交换。从而有效提高了飞行效率，安全程度也有所好转。

当前航线密集、运输任务较多，空地数据链系统更加复杂。它涉及范围广，如地面通讯网络、航空电子技术、飞机硬件系统、数字通讯技术等。从现状来看，空地数据链中的地面计算机软件系统比较薄弱，需加大相关研究力度。站在工程应用的角度，空地数据链的构成部分包括机载硬件设备、ATN网络环境、报文生成体系、地面AOC应用系统。

2 空地数据链的组成部分

2.1 硬件系统

机载设备系统其实是一组设备群，以通讯寻址报文系统的通讯管理组件为核心，具体包括ARING总线系统、数据采集和输出、信号发送和接收等。

①通讯管理组件

作为系统的核心，其稳定性直接决定着数据链的稳定性，主要负责搜索信道、接收消息等工作。该系统有3个层次，其功能多通过软件实现，且软件分布于不同的层次中。核心层的软件直接关系到组件的通信构型，即在通讯中选择什么ARING协议。目前有两种协议占据着主导地位，一是面向分段比特流的协议，二是面向分段字符流的协议。应用层的软件直接关系到组件搜索信道的次序，频率也受其影响较大。用户层的软件直接决定着地面AOC应用，这些软件可按照实际需要进行更改。

②ARING总线系统

ARING协议簇在机载设备数据通信中占据着重要地位，有两部分，一是设备间总线，二是设备内总线。

2.2 空地数据链网络环境

①ATN网络拓扑结构

整个数据链是以航空电信网（即ATN网络）为网络载体的，包括空地通讯链路层和地地通讯链路层。在该网络中，包括飞机在内的终端设备，只要与飞机信息进行无线交互，均被当做一个研究的节点。

②路由管理

通信载体在传输数据的过程中都会有一定的覆盖区域，超出此区域往往会影响到正常通

信。而路由管理则是如何解决这一问题，确保信息数据能够通畅的传递。管理过程较为复杂，有两部分组成。一是组件的逻辑通道管理，二是DSP地面路由管理。前者十分关键，当组件发送一个包含了指定子网地址的下行消息，通过确认应答的上行消息可建立一个逻辑通道，此时，全部信息中都有这个发送的子网地址。

2.3 报文体系

报文生成主要有3种生成方式：一是定时触发生成，其种类较少，POS（飞机位置报文）在当前较为常用，航班号、风向风速、飞行高度、所处位置等信息都属于位置报文的内容。在实际飞行中，为实时监控飞机状态，设置位置报文时常设为每30min一次。若30min后报文信息没有更新，飞机极有可能发生通讯异常，或所在区域通讯质量较差。二是事件触发生成，其种类最多。飞机飞行中存在着很大风险，为确保其安全，实时掌握飞行状态，常将其状态变化事件和特定的报文生成逻辑绑定。如此出现异常时，可获得更多的性能参数。在机载设备发生故障时，中央维护系统能够自动检测，并生成飞行故障报文，以方便及时采取措施救援。三是人工触发生成。通常是应急组向地面系统请求或报告某信息时，通过操作MCDU 而生成的，其中，气象请求报及舱单请求报在实际中应用较多。

2.4 地面AOC应用系统

①飞行运行控制AOC应用

在飞行中，为保证飞机的安全飞行，需要运行控制机构实时和飞机保持联系。同时根据监测状况提供各种信息和情报支援，调整飞行计划，或对其性能加以优化。气象对航班有着直接影响，因此在飞行前，必须掌握途中及目的地的气象情况。机组通过AOC页面会发送一个气象请求报文，经DSP转发后最终被航空公司的AOC网关接收，然后转发至气象应用服务器中。服务器接收后会自动进行相应的分析，并得出相关数据，以上行报文的形式提交AOC 网关服务器，由DSP上行到目标飞机。另外，飞机飞行前需对舱单进行检验，具体内容包括机载人数、客舱布局、油量、餐饮分配等。在空地数据链中，只需将航班号输入舱单请求页面即可，系统会接收后自动对所含信息进行读取，然后同样以上行报文的形式提交AOC网关服务器，由DSP上行到目标飞机。

②机务维修工程AOC应用

该部分包含大量信息，数据结构较为复杂，彼此之间的交互性最强。在实际利用或分析数据信息时，通常需要经历报文解码和再解析。此部分主要由解码服务器、远程终端服务器、工程应用服务器以及报文监视终端、web数据检索应用等模块构成。

3 民航空地数据链AOC数据处理系统的关键技术分析

3.1 AOC报文典型数据结构

关于AOC报文，通常有以下两种：

3.1.1 数据结构化AOC报文

①顺序数据结构化报文

AOC报文的结构有报头和正文两部分。ARINC620规范的地/地标准格式报文（即SMT）由报文和正文共同组成。正文是其主要内容，和报头多用“-＜sp＞”TEI标识分开，在此前面的内容均属于报头，后面的内容都是正文。关于其中的一些术语，TE和TEI分别表示文本元素及文本元素标识符；IE及IEI分别表示嵌入式元素和嵌入式元素标识符，前者只是正文中某一字段，后者是对正文中某字段的标识，与TEL相比，IEI的格式较为灵活，且可有可无。Delimiter表示分隔符，在AOC正文中，分隔符主要用于分割两个IE。其具有变动性，可根据实际需求进行相应的选择。另外，还能够适用于以“定长”规则界定不同的IE。

SMI表示标准消息标识号，在报文解码中十分关键，是DSP对ACARS报文标签的一种翻译；IMI表示嵌入式消息标识符，主要用来标识报文的类型，出现在正文中。SMI是必须的，