VHF机载电台ACARS功能激活方法的研究

飞机通信寻址与报告系统(ACARS,aircraft communication addressing and reporting system)是目前世界范围内使用最广泛的空地数据链通信系统。以激活真实航材的ACARS功能为目的,选择典型的甚高频(VHF,very high frequency)机载电台柯林斯VHF-2100型,从接口规范、数据交互时序关系和电气连接特性3个方面进行研究,设计了ACARS功能的激活方法。通过实验平台的验证,测试结果表明:所设计的方法能够对VHF-2100机载电台进行配置,并能使其收发ACARS报文。真实航材的激活验证了接口控制的可行性,对ACARS机载电台的国产化有一定的借鉴意义。

雷达与ACARS数据融合研究

为了更好地利用雷达与ACARS进行空中目标监控,研究了雷达与ACARS的数据融合问题,提出了一种数据融合算法。对雷达与ACARS数据进行坐标变换和时空配准;对二者进行航迹关联,包括空间粗关联、逻辑航迹关联和多义性处理;对关联航迹进行融合。仿真结果表明,该算法可以提高空中目标监控的数据率,识别出雷达中的部分商用和通用航空飞机,得到目标更加详细和准确的信息。

ACARS地-空数据链中数字证书的应用研究

ACARS(aircraft communication addressing and reporting system)即飞机通信寻址报告系统,它是当前民航部门使用的飞机与地面的主要通信方式之一。ACARS地空数据链对航空飞行安全保障十分重要,但其安全性和重要性并非成正比。在分析其安全隐患的基础上,针对ACARS中实体身份认证方法的不足,在地-空安全会话初始化中研究基于椭圆曲线加密ECC(elliptic curve cryptography)的数字证书认证方法,以及基于OpenSSL的航空地-空数据链数字证书,设计和实现了用于签发和管理的证书授权机构。分析表明,将数字证书认证方法应用到ACARS中,会提高系统的安全性,并且不会对系统性能造成影响。

波音777飞机ACARS系统及马航MH370航班失联事件分析

马来西亚航空公司MH370客机失联事件一度引发媒体与公众的诸多猜测,猜测的焦点之一就是执飞的波音777飞机的飞机通信寻址与报告系统(Aircraft Communication Addressing and Reporting System,简称ACARS)功能是如何被关闭的。从专业角度出发,首先采用Sys ML建模的方式描述了波音777飞机ACARS系统的详细架构和人机接口,并据此深入分析了马航MH370航班失联事件中ACARS被关闭的情景。最后,提出了此次事件暴露出的现代民用飞机设计中存在的问题以及改进方法。

基于ACARS数据的航空气象应用软件设计

航空气象服务在民航运输系统中发挥着重要的作用。研究航空气象应用软件以提高气象信息的准确性,对于提高飞机性能,优化飞行路线,减少由于气象原因引起的飞行事故等都具有十分重要的意义。文章通过研究ACARS系统报文,使用C#编程语言构建了基于ACARS报文的航空气象应用软件。研究成果可以提高高空风温图的准确性和实时性,对于航空公司飞行计划的制作和机组的使用与判断气象信息具有一定参考。

基于残差决策的自动飞行控制系统远程实时故障诊断

针对自动飞行控制系统结构复杂、关联部件众多,发生故障时诊断时间长,从而影响飞机运行效率的问题,提出一种基于飞机通信寻址报告系统(ACARS)的远程实时故障诊断方案。首先,分析自动飞行控制系统的故障特点,设计搭建检测滤波器;然后,利用ACARS数据链实时发送的自动飞行控制系统的关键信息进行相关部件的残差计算,并根据残差决策算法进行故障诊断及定位;最后,针对不同故障部件残差间的差异大、决策门限无法统一的缺点,提出基于二次差值的残差决策改进算法,减缓了检测对象的整体变化趋势,降低了随机噪声和干扰的影响,避免了将瞬态故障诊断为系统故障的情况。实验仿真结果表明,基于二次差值的改进残差决策算法避免了多决策门限的复杂性,在采样时间为0.1 s的情况下,故障检测所需时间大约为2 s,故障检测时间大幅降低,有效故障检测率大于90%。

航空甚高频VHF数据链安全通信技术

针对当前航空甚高频(VHF,very high frequency)技术在报文传输方面存在明文传输、实体认证和消息认证体系不健全的问题,基于飞机通信寻址与报告系统(ACARS,aircraft communication addressing and reporting system)数据链并结合国产密码算法,提出了应用性较强的报文加密及数字认证解决方案。该方案对报文的正文内容进行加密处理,并利用公钥密码算法对密文进行签名以得到对应签名值,最后将密文和签名值按特定格式组合后填充至原报文正文部分。实验结果表明,对称加密算法在报文载荷大小、加解密时间等方面均优于非对称加密算法,更加适用于航空甚高频数据链;将加密算法和数字认证同时引入航空甚高频数据链通信技术中,可保证数据链的保密性、完整性,提高了报文传输的安全性,对航空信息安全具有重大意义。

基于ADS-C的机场场面飞机监视系统研究

对场面上运动的飞机进行监视是提高大型航空运输机场的运行效率和安全的重要技术手段。根据我国ACARS地空数据链的成功应用,分析基于ACARS系统的ADS-C工作原理,针对其数据滞后严重,无法满足ICAO规定的场面飞机监视的实时性要求,对ACARS系统的地面接收设备进行改进,提出了基于ADS-C的场面飞机监视系统框图。分别对VHF接收机、飞机目标数据接收设备、实时数据链信息处理和监视系统进行了设计。利用ACARS测试平台构建仿真环境,对设计的系统进行实验验证,结果表明该系统接收ACARS报文的正确率与系统实时性均能满足场面飞机监视系统的功能要求。