[发明专利]基于航空数据链信息的民机航空电子验证系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于民用飞机航空电子系统技术领域，特别涉及航空电子的验证、飞行管理、航空数据链通信技术的验证系统及其方法。 

背景技术

当代民机航空电子设备和系统涵盖了航空通信、航空仪表、计算机、大气、导航和定位传感器等领域，成为独立于具体飞机设计而进行自我发展的综合学科，对飞机性能、功能和寿命周期成本产生越来越重要的影响。因此，研发过程需要反复验证和迭代，才能达到较为优化的结果。 

航空电子系统在满足飞机的技术指标要求的同时，应具有较低研发成本，使用户买得起，用得起。为此，越来越广泛地采用数字化验证手段，使那些原本在综合和试飞过程中才暴露的问题在设计阶段就能显现，以缩短开发周期，降低开发成本。 

与实际装机试飞相比，数字化的验证手段相对便宜且方便，但这些数字化开发环境通常由复杂的飞机、设备等数学模型、计算机系统及专业开发工具组成，大多为欧美专业厂家开发，购置模型及软件升级费用仍然相当惊人。 

数字开发环境的一个缺点是，未解决实效性、符合性和真实性问题，尤其满足中国民航实际飞行中的运行考验。因此，通过这类进口的设计手段研发出来的当代综合航空电子系统，仍要安排大量试飞，进行适航性检验。 

当前民航数据链系统主要有两种：ACARS和ADS-B。 

ACARS是当代民航普遍使用一种，其被称之为飞机通信广播和报告系统(AircraftCommunication Addressing and Reporting System)，用以保障飞机的运行管理。从技术上说，它是一种在航空器和地面站之间建立无线电或卫星通信以传输短消息(报文)的数字数据链。之前，地面和飞行人员之间的交流通过电台口头联系。 

在飞机，ACARS的功能由执行数据管理的ACARS管理单元的电子装置和飞行员使用的控制显示器单元组成。在地面，ACARS由多个无线电收发机构成网络，接收和发送数据信息。航空公司通过合同使用该网络，获得飞机运行数据，实现航班管理。 

ACARS有三种报文类型：(1)空中交通管制(ATC)，这主要用于飞行人员与塔台管制人员请求飞行许可，以及塔台批准飞行的数据通信联络；(2)航空公司运行控制(AOC)，这主要 是航空公司与空中的飞行机组进行的业务数据通信联系，这些报文内容由航空公司自己定义，主要包括油耗、发动机和飞行数据；(3)航空公司航线管理控制(AAC)，这主要是航空公司的航线管理数据。 

ACARS的网络由美国ARINC公司建立并且运行。用户通过合同使用上下传信息的服务。因为它采用标准的民用航空频段、调幅广播模式和公开的标准数据结构，所以公众可以自行接收并解码，也可以通过签订合同，使用完整的ACARS服务功能。 

许多航空服务单位采用普通无线电设备接收和解码ACARS报文信息，为客户提供民航航班信息服务；无线电爱好者也通过这个渠道观察民航日常飞行情况。 

ADS-B则是一种面向未来飞行环境的、基于全球卫星定位系统和空空、地空数据链通信的航空器运行监视网络。机载导航系统通过广播报告本机的代号、位置、高度、速度和其他参数如磁航向滚转角、航迹角、航迹角角速率等。地面站接收这些广播信息，经过解码，传给管制中心，由此实现地对空的飞行活动监视。其他飞机接收这些广播信息，由此实现飞机间的彼此监视。 

类于ACARS，通过专用电子设备，接收附近上空飞机的ADS-B广播信息，获得飞行实况数据。 

因此，通过航空数据链系统，例如ACARS和ADS链路，为航空电子系统的验证环境增加一个完整的、真实的、动态的飞行环境。与现行的数字开发环境所提供的、借助数学模型和专用仿真工具实现飞行环境仿真技术相比，本发明的解决方案具有完整性、真实性、动态实时和实现成本低廉的优势，例如，使用民用收音机接收数据链的成本仅几百元到上千元人民币。 

发明内容