基于星基的民用航空无线电通信、导航、监视系统发展现状

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1、基于星基的民用航空无线电通信、导航、监视系统发展现状王洪全刘天华崔凯罗斌欧阳承曦中电科航空电子有限公司航空电子系统是飞机上所有电子系统的总称，关系到飞机的可用性、飞行安全性、先进性和可扩展性，是飞机的重要组成部分，己成为现代航空工业中发展速度最快、影响最广的技术领域。无线电通信、导航、监视（CNS）系统是航空电子系统的重要组成部分，主要用于飞机滑行、起飞、巡航和着陆等阶段;通过机载话音/数据通信系统、卫星导航增强、监视系统等完成信息获取、信息交换及信息处理，引导飞机按预定航路安全飞行，监视飞机实

2、时状态信息，保障飞机飞行安全。一、民用航空通信系统发展现状20世纪40年代，航空通信普遍采用甚高频（VHF）模拟语音通信系统，1947年国际民航组织将VHF频段（118〜132MHz）划为航空移动服务使用；20世纪70年代，飞机通信寻址与报告系统（ACARS）的出现，标志着航空其高频数据链的标准形成。随后，甚高频数据链（VIIFDataLink1/2/3/4）依次被提出。1979年世界无线电大会将航空移动服务频段扩展至117.975^137.000MHz,并不断减小信道间隔，到目前为止，信道间隔

3、已经达到了最小值8.33kHz。2003年，国际民航组织空中导航第11次会议做出了为满足不断发展的空中交通管理需求，航空移动通信基础架构必须演进以提供足够的容量和服务质量及新功能的决议［1］。随之，欧洲航空安全组织和美国联邦航空管理局启动丫ActionPlan17（API7）计划，从2004—2007年，在调研评估现有航空通信技术的基础上，建议机场采用基于802.16e标准的AER0MACS方案，跨洋/偏远空域采用卫星通信，陆地空域采用L频段航空数字通信系统（L-DACS）。这些建议方案被用于欧

4、洲单一天空和美国新一代航空运输系统计划项目的部署屮［2］。20世纪70年代以前，民航飞机在跨洋和偏远地区只能通过航空短波、超短波通信实现空地通信、空中交通管理，随着卫星导航通信系统的引入，可实现整个航路，甚至全球范围内的免地通信及航免交通管理服务。航空卫星通信系统可分为驾驶舱卫星通信和客舱卫星通信，目前驾驶舱卫星通信主要使用L频段，客舱卫星通信主要使用Ka、Ku频段。1.驾驶舱卫星通信为满足民航规章，保障飞机全球范围内的安全运行，棊于卫星通信的驾驶舱话音及数据通信得到广泛应用，目前用•丁•驾驶舱

5、的卫星通信系统主耍有海事卫星(Inmarsat)和银星(Iridium)。(1)Inmarsat航空卫星通信系统Inmarsat航空卫星通信系统可以分为空间段、地面段和用户段位1。空间段由多颗地球静止轨道(GEO)卫星组成，地面段包括卫星测控屮心、卫星接入站和其他地面网络等，用户段由各种用户终端组成，具体见阁1。如图1所示，航空地面站是卫星与地面公众通信网的接口，是Inmarsat地面站的改装型;机载站是设在飞机上的信号收发站。Inmarsat航空卫星通信系统的信道分为P、R、T和C信道，P、R

6、和T信道主要用于数据传输，C信道可传输话音、数据、传真等。同时，Inmarsat支持4种不同类型的航空服务，分别为ClassicAero、Swift-64、SBB(SwiftBroadband)和GX(Global-Xpress)，前三种服务支持到/从飞机的不同类型的话音、传真和数据通信Ul，GX支持到/从飞机的Ka频段宽带数据通信。图1Inmarsat航空卫星通信系统’卜载原图(2)Iridium航空卫星通信系统2007年，二代Iridium系统计划(即IridiuraNext)启动。Irid

7、ium-Next系统,其建设目标总体伍括提高数据传输速率、更高的话音质量、可以灵活分配频带、利用TP技术的优势、提供更强的业务和设备等。IHdium-Next系统支持全球范围的多种新应用和新业务，包括星棊广播式自动相关监视ADS-B应用，可以实现全球覆盖的航空器独立监视，单星可监视3000个目标，处理1000个以上目标。2.客舱卫星通信随着卫星制造技术和毫米波技术的发展，机载卫星通信已向Ka/Ku频段发展，Ka/Ku频段宽带卫星通信具有高通量、低成本、广覆盖、小终端等优势特点，可保障飞机健康数据

8、及客舱宽带的高速、可靠、实时传输，提高飞机飞行安全、实施飞机故障分析、提高飞机派遗率、提高飞机状态监控及健康管理、提高旅客乘机体验，成为未来的发展方向和市场制高点，全球各地卫星运营商均已建设或正在筹建开展Ka/Ku频段宽带卫星通信服务包1。目前，美国、加拿大、欧洲等国均发展了Ka/Ku频段宽带卫星系统并己经投入使用。(1)Telesat卫星系统Tclcsat是全球领先的卫星通信运营商，提供可靠和安全的卫星通信解决方案，服务于广播、电信、企业和政府客户，总部设立在加拿大的渥太华，在世界各地建有办事