雷达通信课件：第三章-3VHF甚高频通信系统.ppt

1、VHFVHF甚高频通信系统甚高频通信系统 甚高频通信系统是属于近程通信系统，在民用航空中专供机场塔台和飞机及飞机与飞机之间通信联络使用。其通信体制是调幅制(AM)，目前采用话音通信，未来不仅仍可用话音通信，更主要的是采用数据通信。* 民航规定，一般10瓦左右的单通道机供机场塔台作对空台使用；而25瓦和50瓦的单通道机作为航路对空台使用。 一、VHF系统特点及构成(一) 功用 属于近程通信系统，供塔台与飞机之间以及飞机与飞机之间通信。调幅制，话音（目前）；数据通信（未来）。（二）主要性能指标*1、频率范围 VHF，118.00135. 975MHz（频率间隔25KHz）2、通信距离 3000米以

2、上，100KM； 飞行高度越高，通信距离越远，最远可达300KM3、发射机发射功率 约为1050W4、工作方式 双工方式（三）地面甚高频电台的架设 VHF系统一般由主控台、传输网络、遥控台组成。收发信机设置在主控台，主控台和遥控台均可架设天线，它们之间可用DDN专线、ATM网络，或其它网络连接。1、一地架设：遥控台和主控台安装在一地。2、两地架设：发射机和接收机分别架设在两地各用一副天线，用一个遥控台对发射机进行控制，接收机收到话音后送到遥控台监听。台站之间用网络或专线连接。（四）德国R/S 200系列VHF系统1、系统结构（8通道） 多振子的合成天线HK353 滤波及耦合器部分FU432 收

3、发信系统KG982 测控系统 遥控单元GB4092、系统优点 （1）减少了使用不同天线的信道之间的串扰 （2）便于集中管理 （3）提高了可靠性 （4）提供了多功能的测试系统3、使用注意 （1）收信频率设置为推算值 （2）同一机柜不能设置相同频率的两个通道 （3）测试时，放“REM”（五）、地面甚高频单通道遥控台 单通道遥控台是与单通道收发信电台配合使用地控制设备，它通过开关控制转换，可以对收发信机电台两地或一地架设进行控制。 同频率VHF遥控台台实现多重覆盖 （1）遥控台提高高空通信能力 A、进入内话系统：一套话筒 B、不进入内话系统：两套话筒 （2）采用偏置载波法实现VHF多重覆盖 目的是提

4、高VHF信号覆盖范围。为保证工作在同一信道上的发射机在广播时互不干扰，采用偏置载波系统，方法是不同发射点的频率有一个很小的偏置量。 当ATC呼叫飞机时，采用广播方式。ATC收到应答后，从多个收发点中选择最好信号点，下一步采用该点进行收发。下一页返回返回（六）机上甚高频通信系统1、系统组成 大中型飞机上一般装有两套或三套系统。 （1）VHF收发机：以单工方式工作。 （2）VHF天线：刀型天线 （3）VHF控制盒下一页返回返回二、VHF地空数据通信系统 (一)发展 1、70年代初，美国ARINC公司开发的VHF空地数据链，称为飞机通信、寻址与报告系统(ACARS)； 2、加拿大航空公司1982年开

5、始在一架B767200上安装了具有数据通信的航空电子设备，随后开发本国的VHF空地数据通信系统； 3、国际航空电信协会(SITA)于1984年营运与ACARS类似的系统，称为AIRCOM。 4、日本在1989年建立AVICOM JAPAN公司，可在海岸线200NM以内提供数据通信。(二)飞机寻址及报告系统 - ACARS系统1、组成 2、 机载设备 3、VHF远端地面站(RGS) 4、中央交换系统 5、地面数据通信网 6、用户(ATC、AOC)(三)我国VHF地空数据通信网1、组成2、机载航空电子设备3、遥控地面站（RGS）4、地面数据通信网5、网络管理与数据处理系统（NMDPS）6、各用户子

6、系统 VHF机载航空电子设备n甚高频数据通信系统的空中节点 n功能：是将机载系统采集的各种飞行参数信息通过空地数据链路发到地面RGS站，并接收地面网中通过RGS站转发来的信息n机载设备主要是飞机寻址及报告系统一ACARS ，可以选的设备有FANS-1、CNS-12和Collins等。网络管理与数据处理系统 - NMDPS(核心)n组成： 前端处理器（BEP） 数据链管理子系统（DLMS） 通信管理子系统（CMS-400） 日志处理系统（JPS） 网络集线器路由器（HUBROUTER） （1）以太网拓扑结构 （2）剑桥环形网 （3）密特网NMDPS的功能：n对航空公司地面用户经过RGS到达飞行器

7、上的信息进行交换，完成数据信息的寻址、路由选择及一系列的处理；n对飞行器发射的报文，经过RGS到达航空公司地面用户所在地的信息进行交换寻址和传输；n记录发送和接收的信息，此信息可实时查阅，同时可下载到公告栏里，以供分析等；n提供系统管理功能，包括状态，对RGS的控制和监测，整个子系统状态的监控、配置、管理，实施对RF信道的分配，以及NMDPS组件和BGS运行时间的控制。 遥控地面站（RGS）n组成： VHF通信、收发信机、GPS授时单元、数据控制与接口单元(空地链路的调制解调器、收发信机控制器、管理处理器和通信控制器)n功用： 连接飞机与NMDPS的桥梁，具有对空通信和对地通信的收、发能力和调

8、制解调功能。上行数据通过地面网进入RGS站，RGS站将做工作： （1）将信号转换成串行的数据流；（2）解出RGS站的地址；（3）对NMDPS的命令做出反应；所有的其它RGS站都将保持等待状态。 RGS站发送数据的过程：（1）在打开发射机前，首先侦听是否有射频(RF)信号存在，如果有则等待发射（2）如果未听到RF信号，则定时打开发射机，提供基准频率和站址信息；（3）发射同步字符，以便飞机在接收数据之前达到同步；（4）发送在上行信息存储器内的数据；（5）返回VHF接收状态，等待应答信号的到达。 用户子系统n分类： 面向航空公司的飞行管理系统 面向空管部门的空管信息系统 面向管理部门的管理信息系统V

9、HF系统的信息流程n下行信息-飞机信息 飞机 RGS NMDPS 用户n上行信息-地面信息 用户 NMDPS RGS 飞机应答信息应答信息三、我国VHF地空数据通信网的发展n一期工程已于1998年7月正式竣工完成，建成25个远端地面站（RGS）和一个网控中心（NMDPS），覆盖了我国东部地区的主要高空航路并向国外航空公司提供服务。n二期工程在“九五”期间进行：主要建设55个RGS和网控中心通信系统扩容，覆盖了除西部部分航路以外的所有高空航线和主要机场，并与国际上ARINC网实现了互联。四、中国民航甚高频地空数据链的应用(1)甚高频地空数据链对空中交通管制的应用n自动相关监视（ADS）系统 n飞

10、行员与管制员直接通信（CPDLC） n飞行放行许可（PDC） n海洋放行许可（OC） n数字自动终端信息服务应用（D-ATIS）n广播式自动相关监视（ADS-B） n通信、导航、监视空中交通管理（CNSATM） (2)甚高频地空数据链在航空公司的应用 n飞行运行动态地图显示处理nACMS信息处理系统(意义)系统的建立使基地控制中心能够实时掌握飞机故障情况，索取FMC历史故障记录，进行故障分析，决定故障处理方法，及时联系外站排故；自动化的监控系统省略了大量人工记录参数和输入计算机的过程，极大地提高了工作效率；自动化机载数据系统能够提供大量参数，通过空地数据通讯传送到地面监控系统，这是传统的手工记

11、录参数进行监控的方法无法实现的。这些参数将为飞机、发动机的故障诊断提供依据。五、未来VHF空地通信系统(一)对整个未来VHF空地通信系统的要求 (1)不降低安全性，力求改进安全性； (2)能同时提供话音通信和数据链； (3)力求降低机载无线电设备的成本； (4)地面基础设施应力求增加容量和功能，同时有可接受的成本和复杂性： (5)应具有简单的人-机接口，话音通信应能模仿现行的PTT方式； (6)空-地通信应为地速高至850节(kt)的飞机服务，空-空通信应为相对速度高至1200kt的飞机服务。 (7)地面台应能与200海里(NM)内的飞机通信；(8)应在考虑频谱效率的同时支持区域覆盖的要求，而

12、且不增加飞行员和管制员的工作负担，也不降低通信可靠性； (9)应有能力在VHF频带内同时对几个ATS空域提供服务；(10)应尽量减少Stuck Microphone效应引起的电路阻塞；(11)应具有测向功能，在选定区域内能确定高于2000英尺、装有VHF收发信机的飞机位置；(12)应采取安全措施，防止未经授权的用户利用话音和数据链 ；(13)应提供比现行系统更强的防射频干扰能力；(14)应具有自动通信功能以减轻用户工作负荷；(15)应便于从现行系统分阶段过渡到新系统； (16)可以和现行系统共存；(17)增加控制信道争用的机制(例如先来先服务，或者通过信令将信道让给优先等级高和用户；(18)应

13、具备自动管理电路功能，亦可人工操纵；(19)应具有对单架飞机和一组飞机寻址的功能，不一定要应答；(20)话音服务可用性为0.99999，数据服务可用性为0.999；(21)应支持地空话音与数据链广播(例如用于自动终端情报服务(ATIS)，自动气象观测系统(AWOS)和自动场面观测系统(ASOS)。(二)未来VHF空地通信系统 具有的特性n全数字化n同一设备可同时提供话音和数据链通信n在同一射频信道上可同时通话与通数据n具有呼叫排队功能n紧急电文优先(三)对现行VHF空地通信系统的改进1、近期改进n改进频率指配准则：20dB改为14dB；n利用其他设备的频率作VHF广播，节省部分广播信道；n减少

14、紧急频率121.5MHz的保护频带；n充分利用136137MHz；n充分利用25kHz信道；n降低地面发射机的功率，10W；n多用对空数据链，少用话音通信；n减少对多台共址时的频率限制。2、长期改进(1)系统1 话音：12.5kHz双边带调幅 数据：25kHz载波侦听多址访问(CSMA)(2)系统2 话音：8.33kHz双边带调幅 数据：25kHz载波侦听多址访问(CSMA)(3)系统3 话音：5kHz等效调幅 数据：25kHz载波侦听多址访问(CSMA)欧洲国家认可 (4)系统4 话音：5kHz数字话音 数据：25kHz载波侦听多址访问(CSMA)(5)系统5 话音：5kHz数字话音 数据：

15、5kHz载波侦听多址访问(CSMA)(6)系统6 话音/数据共用射频信道， 25kHz时分多址(TDMA)(7)系统7 话音/数据共用射频信道，25kHz分布式预约多址美国极力推荐3、几种未来的VDL（话音数据链）方案(1)VDL方式1：n 信道带宽：25KHzn 调制方式：AMMSKn 信道速率：2400bit/sn 通信方式：单频半双工n 用途：不适用于应急状况使用(2)VDL方式2：n 信道带宽：25KHzn 调制方式：差分8相相移键控 (D8PSK)n 信道速率：31.5Kbit/sn 通信方式：单频半双工n 用途：不适用于应急状况使用(3)VDL方式3：n 信道带宽：25KHzn 调

16、制方式：差分8相相移键控 (D8PSK)，介质访问用TDMAn 信道速率：31.5Kbit/sn 通信方式：单频半双工n 用途：需地面站提供定时基准，用于地面站覆盖区(4)VDL方式4：n 信道带宽：25KHzn 调制方式：差分8相相移键控 (D8PSK)，介质访问用TDMAn 信道速率：目前19.2 Kbit/s ，将来可用31.5Kbit/sn 要求：需要精确的定时系统，目前采用GPS定时返回返回返回TDMA：n 每120ms为1帧，每帧分为4个30ms的时隙，每个时隙形成独立的双向空地电路，可以同声码话，也可通数据。时隙A时隙B时隙C时隙D120msM子信道V/D子信道时隙30ms码分多

17、址(CDMA)nCDMA的基础是扩频技术。n窄带CDMA能满足话音和一般数据传输的要求；宽带CDMA可满足多媒体通信的要求。同时它还是未来全球个人通信的一种主要多址方式。n扩频通信： 用来传输信息的信号带宽远远大于信息本身带宽的一种通信方式。属于宽带通信，系统带宽一般为信息带宽的1001000倍。CDMA的特点：n抗干扰能力强；n抗多路径干扰能力强，信息传输可靠性高；n抗多卜勒效应好；n抗阴影效果强；n信号功率密度低、相关特性好：(信号隐蔽性强；防截获能力强；保密性好；电磁密度小；需要的发射功率小。)n系统容量大(模拟移动电话系统的1020倍；数字GSM系统的6倍)返回TDMA（时分多址）方式：n 一分钟典型地分4500个时隙，每个时隙13.3ms，可传送256个比特信息。返回返回中央交换系统地面数据通信网RGSAOCATC返回