美国和欧洲新一代民航运输系统研究综述毕业论文(编辑修改稿)

美国和欧洲新一代民航运输系统研究综述毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

的航空运输管理系统向基于卫星的航空运输管理系统的转换就是一个解决方法。 Eurocongtrol 和 JPDO 都认识到了 ADS－B 能提高导航服务的成本效率。 两者的 相同点 它们之间有很多相似之处。 SESAR 和 NGATS 都有时间表： NGATS 的运行概念要在明年初完成， SESAR 的“空中交通管理总体计划（ ATM Master Plan）”将在后年初完成； SESAR 要在 2020 年之前实施， NGATS 要在 2025 年前实施。 尽管 Eurocontrol 和 JPDO 都各自抓紧自己的工作，但是他们也正在努力合作，都努力使各自的航空运输系统能共同使用，这从他们正在加强交流（比如说人事上的合作）就能看得出来，而人事上的合作是从今年六月份派 Meckiff到 JPDO 的工作安排开始的， Meckiff 在接下来的两年中将参与 JPDO 的工作。 NGATS 和 SESAR 也有机制上的合作： NGATS 有全球融合综合产品工作组（ Global Harmonization IPT），主要是从事全球通用性方面的工作，美国政府也是欧洲委员会工业咨询理事会（ European Commission’ s Industry Consultation Body）的成员之一，而欧洲委员会工业咨询理事会为 SESAR 提出一些建议。 很明显， Eurocontrol 与 JPDO 都意识到了他们一起合作、一起建设全球通用的航空运输系统的重要 性，这使飞机在飞越不同国家空域时可美国和欧洲新一代民航运输系统研究综述 12 以不配备几套不同的设备。 航空运输系统的全球融合性能提高效率，减少一些不必要的成本。 依照 Meckiff 的说法， SESAR 与 NGATS 的相同之处要多于不同之处，这将使得全球融合性更加容易，这对美国和欧洲的航空运输系统的提供者和使用者来说都是天大的好消息。 按照 2020 年 Eurocontrol 与 FAA 签定合作备忘录，英国工程师 Colin Meckiff 已经被派往 JPDO 工作，任 Eurocontrol－ FAA协调员。 他在最近说，“ NGATS 与 SESAR 之间可以合作的层次很多， 但是 最基础的是两者之间的通用性”。 Meckiff 说到， SESAR 与 JPDO 成了 Eurocontrol 和 FAA的关键项目，他自己作为 SESAR 与 NGATS 之间的一个纽带已经越发显得重要，因为负责SESAR 定义阶段的 SESAR 项目联合体与 JPDO 综合产品工作组（ IPT）的联系越来越密切，以此来完成关于未来航空运输系统概念方面的文件。 他说，SESARNGATS 的相同之处要多于不同之处。 “这两个项目都将提交运行概念，未来资金方面的问题是 SESAR 与 NGATS 都要面对的大困难，他们也都共同关心私营部门的参与”， Meckiff 说，“他们有共同的目标和挑战”。 他们主要的目标是建立各自的、能满足未来的航空旅行需求的航空运输系统。 欧洲也面临着空域分割的一些额外约束，欧洲的每个国家都各自进行各自的空中交通管制。 但是， Meckiff 说解除空域分割在不远的将来会实现，这是鉴于未来航空运输系统的压力，这也是为什么 Eurocontrol 和 SESAR 都在考虑与 JPDO 相同的解决办法的原因。 Meckiff 说这些解决办法包括数据链接和自动相关监视播报（ ADS－ B）。 美国新一代航空运输系统（ NGATS）与欧洲单一天空实施计划（ SESAR）不同的 一个方面是他们所强调的技术重点不一样。 Eurocontrol 注重数据链接，而 JPDO 以开发自动相关监视播报（ ADS－ B）开始，而欧洲还没有实施自动相关监视播报（ ADS－ B）的计划。 第二章、 通信系统 甚高频（ VHF）和 高频 HF语音 /数据通信 (1)组成 美国和欧洲新一代民航运输系统研究综述 13 机载 VHF 电台 地面 VHF 通信终端 (2)主要技术指标  工作频率： ～  工作方式：半双工  通信距离： 250NM 以内 (3)用途 地面与飞机及飞机与飞 机之间进行话音联系的工具。 高频（ HF）语音 /数据通信 (1)组成 机载 HF 电台 地面 HF 通信终端 (2)主要性能指标 工作频率： 3～ 30MHz 工作方式：半双工 通信距离： 100～ 2020NM (3)用途 在偏远和海洋区域，管制人员和飞机驾驶员进行话音联系。 航空移动卫星服务（ AMSS）语音 /数据通信 AMSS 为航空用户提供远距数据链和话音通信。 组成：卫星转发器；飞机地球站 (AES)； 地面地球站 (GES)。 其中， 卫星转发器：由同步轨道卫星完成馈送链路和服务链路间的频率转换。 目前有 INMARSAT 卫星。 飞机地球站 (AES)：飞机上用来进行 AMSS 通信的设备，包括天线、卫星数据单元和高功率放大器等机载电子设备。 地面地球站 (GES)：地面用来进行 AMSS 通信的设备，完成飞机和 ATM、航空公司间的通信中继。 包括天线、收发信机、信道单元和网络管理设备。 美国和欧洲新一代民航运输系统研究综述 14 AMSS 的链路示意： AMSS 的通道示意： AMSS 采用面向比特协议，与 ATN 完全兼容。 与 VHF 通信相比， AMSS 通信延迟时间较长 (高轨道同步卫星 )。 将利用低轨或中轨卫星，进一步降低 AES的设备费和使用费，减小延迟时间，消除南北极附近的通信盲区，真正实现全球、全天候的航空卫星通信。 SSR/S 模式数据链 S 模式即选择模式， S 模式是二次雷达 (SSR)的一种增强模式，允许地面管制单位有选择的询问，在地面询问和机载应答装置之间具备双向交换数据功能。 S模式具有以下特点： 有选择的询问，防止信号范围内的所有飞机同时应答引起的系统饱和和混叠发生；一机一码，以防止询问信号串扰其他飞机；为 ATC 服务提供数据链能力，为 VHF 话音通信提 供备份；实现对飞机状态的跟踪监视；使用单脉冲技术有效的改善了角度分辨率，提高了方位数据的精度；是防撞的可靠手段， TCAS 是利用 SSR 应答机的信号来确定临近飞机的距离和高度，利用 S 模式数据链功能，可确切的知道对方的坐标位置，有利于选择正确的回避措施。 对通信功能而言，因为 S 模式的数据链仍沿用了 SSR 的工作方式，势必受到天线扫掠间歇的影响限制，是依赖于 S 模式的通信次数、速率和实时性差于 VHF 数据链。 但对雷达功能而言，代表了发展的一个方向。 美国和欧洲新一代民航运输系统研究综述 15 航空电信网（ ATN） ATN 是全球范围内，用于航空的数字通信网络 和协议。 ATN 将航空界的机载计算机系统与地面计算机系统连接起来， ATN 能支持多国和多组织的运行环境，使之随时互通信息。 ATN 将按照国际标准化组织 (ISO)的开放互连 (OSI)7 层模型来构造。 主要由 3个子网构成：机载电子设备通信子网 (数据链管理系统 )；空地通信子网；地面通信子网 (分组交换、局域网 )。 各类子网之间利用路由连接器连接，用户经路由器通过网关进入 ATN，再按照网间协议和标准进行信息交换。 地面路由器确保将信息传送到要求的终端和飞机，并保存每架飞机的位置信息；跟踪系统配合地面网络，分析媒体的可用性，向 飞机发送信息数据。 飞机路由器确保飞机信息通过要求的媒体发送。 在现阶段，通信方式和格式繁多，缺乏一致性和兼容性。 但是，所需通信性能 (RCP)将是今后通信技术发展和应用时共同遵守的标准，如同 RNP。 飞机通信选址报告系统 (ACARS)是目前向 ATN过渡的一种数据链类型。 ATN 早期应用－ ACARS 的应用 (OOOI 过程 ) 飞行阶段 来 自 飞 机 到 飞 机 滑 行 链路测试 /时钟更新； 燃油 / 机 组 信 息 ； 延误报告； 滑行； (OUT) 离港前许可 (PDC)； 自动终端情报服务； 载 重 和 配 平 ； 机场分析； 垂 直速度； 飞行计划硬拷贝，注入FMS； 起 飞 飞机脱离跑道信息；(OFF) 离 港 发动机数据； 飞行计划更新； 气象报告； 美国和欧洲新一代民航运输系统研究综述 16 航 路 位置报告； 气象报告； 预计到达时间； 话音请求； 发动机信息； 维修报告； ATC 许可； 气象报告； 再许可； 地面话音请求 (选择呼叫 )； 进 近 准备； 廊桥请求； 预计到达时间； 特殊请求； 发动机信息； 维修报告； 廊桥确认； 廊桥联系； 旅 客 和 机 组 信 息 ； 自动终端情报服务； 着 陆 着陆信息； (OFF) 滑 行 滑行到停机坪； 燃油信 息； 机组信息； 取自中央维修计算机的故障信息； (IN) 第三章：导航系统 所需导航性能和区域导航 RNP/RNAV 区域导航不是一个新概念，但在新航行系统环境下，新导航系统赋予了使用几十年的区域导航以新的含义。 空中交通史上的第一批航路是沿着地面台点设计的，在作出向、背台飞行的区别和台点的频率、航路宽度、飞行高美国和欧洲新一代民航运输系统研究综述 17 度的规定后，飞机按设计的航路飞行，管制员按该航路计划飞行实施管制。 由于当时还没有机载计算组件，飞机按逐台径向导航方法飞行。 的产生和陆基 RNAV 的应用 随着 VOR 和 DME导航设备成功地运用于航空导航和机载计算组件的装备，出现了区域导航（ RNAV）概念并得以初步应用。 根据当时所用系统性能和特性， RNAV 被确认为一种导航方法，允许飞机在导航台信号覆盖范围内，或在机载自主导航设备能力限度内，或在两者配合下按所需航路飞行。 这也正是目前陆基航行系统条件下 RNAV 航路设计的特点。 虽然可以依靠机载计算组件作用，在导航台的覆盖范围内设计一条比较短捷航路，但是，航路仍然考虑地面是否建有导航台而设计。 一般说来，对应地面建导航台有困难的空域，多为不繁忙空域。 星基 RNAV 的应用 卫星导航系统的应用，从根本上解决了由地面建台困难导致空域不能充分利用的问题。 卫星导航系统以其实时、高精度等特性使飞机在飞行过程中能够连续、准确地定位。 在空域利用允许情况下，依靠卫星导航系统的多功能性，或者与飞行管理计算机的配合，飞机容易实现任意两点间的直线飞行，或者最大限度地选择一条短捷航路。 从一般意义上讲，利用卫星导航，飞行航路不再受地面建台与否的限制，实现了真正意义上的航路设计的任意性。 因而可以认为，卫星导航技术的应用使 RNAV 充分体现了 Random Navigation（随机导航）的思想。 的定义和提出 RNP 的目的 RNP 概念是 9 92 年间由 FANS 委员会向 ICAO 提出的。 94年， ICAO 在正式颁布 RNP 手册 (Doc 9613AN/937)中定义 RNP 为：飞机在一个确定的航路、空域或区域内运行时，所需的导航性能精度。 RNP 是在新通信、导航和监视技术开发应用条件下产生的新概念。 RNP 也是目前提出的所有所需性能 RXP(X=C、 N、 M、 ATM、 tS)中唯一有明确说明和规美国和欧洲新一代民航运输系统研究综述 18 定的性能要求，而其它皆在讨论制订中。 尽管如此， RNP 从颁布后就没有停止其完善和充实工作，随着各种可用技术的成熟， RNP 的应用领域还在延伸，规定的项目还在增加。 ICAO 提出 RNP 概念并作出相应规定的目的是：改革以往对机载导航设备管理方式，从无休止的设备审定和选择工作中解脱出来；在规定的航路空域内运行的飞机，要求其导航性能与相应空域能力相一致，使空域得到有效利用；不再限制机载设备最佳装备和使用；作为确定飞行安全间隔标准的基本参考。 的应用 RNP 可用于从起飞到着陆的各个飞行阶段。 (1) 航路 RNP 航路 RNP 是在确定航路、空域或区域内，对飞机侧偏的最大限制。 4种 RNP 类型 类 型 定位精度 (95%) 应 用 RNP1 177。 海里 (177。 ) 允许使用灵活航路 RNP4 177。 海里 (177。 ) 实现两个台点间建立航路 177。 海里 (177。 ) 在地面缺少导航台的空域 RNP20 177。 海里 (177。 ) 提供最低空域容量的ATS 陆基导航系统的 RNAV 航路可以缩短航线距离，但飞行航路依旧受到地面导航台的限制。 星基导航系统的 RNAV 航路则可以实现既短捷又灵活的设计。 以规定的 RNP1 类型的航路为例， RNP1 系指以计划航迹为中心，侧向（水美国和欧洲新一代民航运输系统研究综述 19 平） 宽度为177。 1海里的航路。 对空域规划而言，。