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航空数据链协议解析与仿真测试

2023-05-16

航空数据链概述

航空数据链通信是指飞机和地面站系统之间一种数字通信技术。该技术通过使用互连路由器和终端系统的航空电信网络(ATN)，以及作为空中/地面数据链技术的VHF数字链路模式2(VDL mode 2/VDL2)来实现管制员与飞行员之间的空中交通管制工作，其允许机组人员和空中交通管制员通过数据消息而不是语音无线电交换非紧急的空中交通管制(ATC)信息。

航空通信射频模型(RF Modelling)

该模型用于评估SIS RF信号特性，EUROCONTROL用作VDL容量研究。2012年起，空客一直使用该模型用作模拟测试。HARRIS用此模型参与到FAA DataCom项目。

虽然SIS RF Modelling模型仅仅是模拟简单的空间衰减情况，换句话说，该模型并不考虑地形情况，如高山和建筑物的影响。但是，这个简单的RF模型已经被EUROCONTROL认可并在慕尼黑/伦敦的真实航线上得到了验证，该飞机装备Honeywell的电台，ALTYS的RF模型与Honeywell实际测量记录的数据几乎完全一致。因此，该RF模型获得EUROCONTROL官方认可，允许用作航路飞机(EnRouteFlight)RF模拟。

航空数据链协议解析

通信协议是在信息传输过程中所有传输数据都必须遵守的公共规范，而航空数据链因其多应用场景和不同的技术路线，更是有着及其复杂精细的定义标准。如何快速、便捷、精准的对航空数据链进行采集、解码、分析，同时识别其中潜在的问题隐患，对于空管、航空公司和机场的安全运行都显得愈发关键和迫切。

APA是一款功能强大的航空数据链协议分析器，支持分析当前所有的航空数据链通信。它可以显示地面站和飞机之间交换的所有基于VHF的数据链通信，并允许用户可视化每个协议数据单元(PDU)的所有层。协议涵盖了POA协议和现行ATN标准（支持ATS服务）、从VDL2底层协议、ARINC 429协议至ICAO标准应用层(ASE)在内所有协议。

【APA设计用途】

  • 监控地面基础设施的运行情况
  • 识别数据链问题（延迟、服务商失联）
  • 甚高频数据链协议分析，促进数据链问题的优化解决
  • 跟踪航空电子实验室测试和集成的进展
  • ACARS报文解析，排除和分析测试失败原因

航空数据链仿真测试

随着近年来航空数字通信技术的发展，以及对航空安全日益严苛的要求，使得当前的航空工业迫切需要一款强大的测试工具。可靠、通用、独立的测试工具，是所有地面系统和机载系统在开发和部署过程中不可或缺的重要环节。

PEER测试平台是一套功能强大的完全模块化的航空数据链测试平台，可用于飞机相关项目的设备集成检验、验证工作，以分析测试各阶段（由飞机至数据服务商，ATC及航空公司等最终用户的所有阶段）的数据链服务，包括：

  • Mode A、Mode 2
  • ACARS或ATN
  • FANS 1/A、FANS 2
  • CM、CPDLC、ADS-C

【PEER测试平台主要工作任务】

  • 模拟完整的空地和地地通信基础设施（VDL天线到ATC中心）

支持单个航空电子设备如CMU, VDR和SDU, 或机载集成式数据链系统（CMU+VDR+VHF天线）的VDL/ATN功能的验证测试工作，如ATN网络下的飞行测试。

  • 模拟多达5架支持CPDLC功能(FANS 1/A、ATN)的飞机

通过CPDLC分析工具验证从远程地面站(VGS)的VHF天线到ATC运行中心（终端系统）等地面设备的性能。

【PEER功能特色】

  • 所有类型的ATS和AOC报文
  • 高度真实的地空通信延时
  • 典型运行场景，航空通信实验平台，空中交通管制员培训
  • 配置丰富：飞机、地面站、路由器、终端系统
  • 实时管理和监控航空通信系统的状态和活动
  • 编辑、运行基于MSC测试的航空数据链实验平台
  • 管理复杂的场景，如各种应用的混合，竞争通信(Competing Communications)
  • 分析测试结果，评估系统性能
  • 生成报告，测试结果归档

【PEER应用场景】

  • 飞机制造商的飞机取证工作，自动完成95%测试；可生产详尽的测试报告。
  • 单个航空电子设备标准符合性测试（如VDR, CMU, SDU等）或单个机载通信系统取证测试工作。
  • 飞机的ATN飞行测试：通过CPDLC分析软件，飞机不需要起飞，即可在实验室完成ATN网络下的飞行测试。
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