管制員飛行員數據鏈通信
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管制員飛行員數據鏈通信（英語：Controller–pilot data link communications，縮寫CPDLC ），也稱管制員飛行員數據鏈（CPDL），是一種空中交通管制員通過數據鏈路系統與飛行員通信的方法。
必要性
[編輯]空中交通管制員與飛行員之間的標準通信方式是使用無線電語音，通過甚高頻（VHF）頻段進行視距內通信，或使用高頻（HF）頻段進行長途通信。
就管制需求使用無線電語音通信的一個主要問題是——由特定管制員管制的所有飛行員需調諧到相同頻率。由於一名空中交通管制員所須處理的航班數量正在穩步增加（例如，香威克在2007年處理了414,570架次航班，比2006年增加了5%——或者說22,000個航班[1] ），調整到特定頻段的飛行員數量也因此增加。這增加了一名飛行員意外覆蓋另一名飛行員通話的幾率，此時需要重複傳達。此外，管制員與飛行員之間的每次交流都需要一定時間來完成。最終而言，當被管制的航班數達到飽和時，管制員無法再處理其他的任何飛機。
在傳統上，經歷飽和的空管扇區通過劃分成兩個更小的扇區來應對這個問題，每個扇區配備單獨的管制員並使用不同的語音通信信道。但是，該策略存在兩個問題：
- 扇區劃分增加了「移交流量」的次數。這是空管扇區間轉移航班所需的開銷，它需要飛行員與兩名管制員之間通過語音完成交換，以及管制員之間的協調。
- 可用的語音信道數量有限，並且在高密度空域中（例如中歐或美國東海岸），可能沒有可用的新信道。
在某些情況下，進一步劃分一個扇區可能不可能或不可行。
這種局面下，需要一種新策略來應對空中交通管制日益增長的需求，而基於數據鏈的通信通過增加通信信道的有效容量提供了一種可能的方式。
CPDLC的使用
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CPDLC應用程序為空中交通管制服務提供了空與地的數據通信。其中包括一系列「淨空/信息/請求」報文元素，對應於空中交通管制程序所採用的語音用語。管制員可以發出高度層分配、交叉限制、橫向偏置、航道變更和許可、速度分配、無線電分配和各種信息請求。飛行員則可以響應報文、請求許可和信息、報告信息，以及宣布/撤銷緊急狀態。 此外，飛行員還可以向下游空中交通服務單位（ATSU）請求有條件的許可和信息。其還提供「自由文本」功能以交換不符合定義格式的信息，提供輔助功能以允許地面系統使用數據鏈路將CPDLC報文轉發到另一個地面系統。
管制員與特定對話（例如請求和接收「許可」）相關的飛行員之間的報文序列被稱為「對話」。對話中可以有多個報文序列，每個報文通過適當的報文關閉（如確認收到/接受）。對話的結束不一定終止該數據鏈接，因為當飛機經過ATSU空域時，管制員與飛行員之間可能進行數次對話。
可以將飛行員與管制員之間的所有CPDLC報文交換視為對話。
CPDLC應用程序有三項主要功能：
- 與當前的數據權威機構交換管制員/飛行員報文
- 涉及當前以及下一個數據權威機構的數據傳輸
- 下游的數據權威機構交付下游的淨空報文。
美國聯邦航空管理局威廉·J·休斯技術中心進行的模擬顯示，使用CPDLC意味着「在繁忙的航路空域的實際運作中，語音信道占用率降低了75%。語音信道占用率的下降最終將通過更有效的通信提升飛行安全性和效率。」[2]
實現
[編輯]CPDLC現今主要有兩種實現：
- 最初由波音公司開發的FANS-1系統，以及空中客車公司開發的FANS-A，現在通常統稱為FANS-1/A，主要用於寬體長途飛機的跨洋航線。該系統最早於20世紀90年代末在南太平洋部署，後擴展到北大西洋。FANS-1/A是一個基於飛機通信尋址與報告系統（ACARS）的服務，鑑於其在海洋上空使用，主要使用由國際海事衛星組織（Inmarsat） Data-2（Classic Aero）服務提供的衛星通信。
- 符合國際民航組織Doc 9705標準的ATN/CPDLC系統，該系統在歐洲空中航行安全組織（Eurocontrol）的馬斯特里赫特空域控制中心運行，現已由Eurocontrol的Link 2000+計劃擴展到許多其他的歐洲飛航情報區（FIR）。ARINC和SITA運營的VDL Mode 2網絡用於支持歐洲ATN/CPDLC服務。
下列UAC提供CPDLC服務：
- 卡爾斯魯厄UAC（EDUU），管制萊茵UIR（FL245以上） [3]
- 倫敦ACC（EGTT），管制倫敦UIR（FL195或FL285以上）
- 馬斯特里赫特UAC（EDYY），管制阿姆斯特丹飛行情報區、漢諾威UIR和布魯塞爾UIR（FL245以上） [3]
- 蘇格蘭ACC（EGPX），管制蘇格蘭UIR（FL195、FL245或FL255以上）
- 布達佩斯ACC，管制匈牙利和科索沃UIR
- 斯德哥爾摩ATCC（ESOS）和馬爾默ATCC（ESMM），管制瑞典FIR
- Canarias ACC（GCCC），管制Canarias FIR
- 布拉格IATCC（LKAA），管制PRAHA FIR，即捷克領空
超過40家主要航空公司與馬斯特里赫特UAC一同參與了CPDLC計劃。平均端到端響應時間（空管-飛行員-空管）遠低於30秒。2007年報告了超過3萬次登錄，形成超過8.2萬個CPDLC上行鏈路，它們每個都節省了寶貴的信道占用時間。
支持ATC許可（ACL）、飛機通信報文（ACM）和檢查麥克風（AMC）服務，包括自動上傳SSR應答器代碼到駕駛艙。
CPDLC可能成為如下項目的主要方法，如監控信息、淨空路線上行鏈，二至四維軌跡、連續下降方法以及約束協調。
安全
[編輯]所有CPDLC的部署必須得到經批准的安全案例支持，證明其滿足適用空域的所有安全目標。EUROCAE ED-120（RTCA DO-290）是用於陸上空域的安全和性能要求（SPR），並應磋商與在陸上空域使用CPDLC相關的安全目標。
ED-120/DO-290確定的安全目標包括確保報文不會被損壞或誤傳，以及需要精準的時間戳和拒絕過時報文。根據這些要求，飛機以及ATC中心的CPDLC實現必須能取得準確的時鐘（UTC，精度在1秒以內）。就飛機而言，這通常由GPS提供。
參見
[編輯]參考資料
[編輯]- ^ Irish Aviation Authority North Atlantic Communications - History. [2013-05-26]. （原始內容存檔於2013-07-02）.
- ^ MITRE CAASD || Projects - Controller Pilot Data Link Communications. [2007-05-05]. （原始內容存檔於2007-04-24）.
- ^ 3.0 3.1 Controller-Pilot Data Link Communication (PDF). Deutsche Flugsicherung GmbH. [2014-05-30].[永久失效連結]
- 意大利空域採用管制員-飛行員數據鏈通信（簡體中文），2018年4月
- 數據鏈在下一代航空運輸系統中的發展現狀 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（簡體中文），2015年2月26日
- 「數字空管」為飛行服務——我國新一代空中交通管理體系建設取得階段化成果 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（簡體中文），新華網，2017年9月