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1、101045138 ZHANGDONG 飞机通信寻址和报告系统（ACARS ）数据分析实验实验内容(1) 掌握 ACARS 信息处理流程，查看机载设备、地面RGS、DSP以及用户终端的报文。(2) 掌握提取 ACARS 报文信息的方法，从存储报文中查找飞机位置报与故障报(3) 解析位置报与故障报， 得出飞机位置相关信息，并且根据故障报信息查找排故方法，形成工卡。实验目的了解 ACARS 系统构成， 网络通信协议及结构；理解 ACARS 系统传输的简单信息内容；掌握ACARS 系统信息处理流程；掌握ACARS 数据提取方法与数据应用。实验原理ACARS 是由美国 ARINC 公司开发的基于甚高频
2、的数据通信系统。它通过机载通信管理单元（CMU ）自动采集来自FMS 等机载数据发生组件的数据，通过机载甚高频电台与RGS 按照一定标准进行数据传送，再通过地面的数据网系统和数据处理中心，最终实现飞机与航空公司或空中交通管制部门之间点到点的数据报文通信。若在其链路上加上ARINC 622规程，可改善数据传输的完整性并支持ATC 对数据链的应用（ICAO 已批准）。目前全球有几千架飞机装有ACARS 机载设备。类似的系统还有SITA的AIRCOM 。ACARS 系统是一个将数据通信从以面向字符为基础向以面向比特为基础发展的过渡数据通信系统。它从80年代初发展至今，已达到成熟应用的水平。ACARS
3、 系统主要由机载设备、地面设备和网络控制中心（中央交换系统组成）。（1）机载设备：主要是增加了一个ACARS 通信管理单元（老设备为MU ）， CMU 一方面与标准机载甚高频收发信机相连，另一方面通过数据总线与其他机载数据终端设备相连（主要包括 MCDU 和打印机输入 / 输出组件， FMS 等数据发生组件），完成数据采集、报文形成、调制解调、模式转换、话音/ 数据信道切换和频率管理等功能。（2）地面设备： 在地面需要布置与机载ACARS 设备相应的甚高频RGS 。在RGS 主要增加了一个数据控制与接口单元（DCIU ），控制地空链路的调制解调、通信管理和收发。RGS 控制地空链路的调制机制采
4、用MSK 调制方式， 收发信机的射频信号仍采用VHF AM 调制方式。 同甚高频话音台一样，单独的 RGS 没有很大的作用，需在航路上的合适间隔设置大量的RGS ，形成RGS 网。（3）中央交换系统：一个 RGS 可以同时与多架飞机进行通信，同时一个航班也将连通多个RGS ， 各航空公司和ATS 用户需要实现资源的共享，所以 ACARS 要与一个中央交换系统相连，通过网络管理与数据处理中心实现空地终端间的自动数据通信。ACARS 的频率间隔为 25KHz，数据传输速率为2.4Kbit/s，仍采用单信道半双工的工作方式。甚高频通信是视距通信，覆盖范围与飞行高度有关，如果飞机与地面RGS 不能建立
5、联系，ACARS 将保存信息，直到再次建立通信时发送。每个服务提供商在其独立区域内都设有一组甚高频频率，分为基频和信频，飞机机载数据通信设备通过频率控制组件自动选择可用波道建立通信。为了消除由于信道过分拥挤而造成的扫描延迟， 减少不可识别报文的数量，ARINC 采用了广播调频或多基频技术，提高了 ACARS在重要机场的可靠性。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - 传统的 ACARS 采用面向字符的传输协议，不利于信息
6、的数字化处理，新的 ACARS 系统采用甚高频数字链路技术， 目前最流行的是VDL 模式2， 它采用面向比特协议， 透明传输分组数据，其调制方式为 D8PSK ，速率可达 31.5Kbit/s。VDL 模式 2已非常接近 ATN 的要求， 正在被各数据通信服务公司大规模的应用于新一代RGS 的建立上， 将逐步取代传统的ACARS 系统，但在近期内所有的 RGS 仍将继续支持传统的协议方式。ACARS 系统对系统内各数据传输方的性能要求很高，除了要求合理配置机载通信设备外，各数据通信服务公司还要求航空公司对自己飞机的机载数据通信设备的实际工作效果负责，需要接受电子设备质量方针（AQP ）检查，以
7、确定是否会对整个空地系统造成危害或者空耗过多的资源，阻塞其他飞机的正常通信，否则将被额外收取一定的费用。路由器卫星地面站VHF 地面站 HF地面站系统服务器群航空 公 司 局 域 网数据链信息地面处理系统系统服务器群航空 公 司 局 域 网数据链信息地面处理系统路由器通信卫星机载数据链设备云图DSP 网络控制中心图2.0-1 ACARS系统组成框图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - 2.1了解空地数据传输流程与分析
8、协议2.1.1 实验内容分析 ARINC 618协议包含的主要内容；分析ARINC 620协议包含的主要内容；分析空地数据传输流程；解析一份典型的ARINC 618报文内容；解析一份典型的ARINC 620报文内容。2.1.2 实验步骤在ACARS 环境下的 ACARS 各协议的关系如图2.1-1 所示。数据通信服务提供商ARINC 620航空公司 AOC 应用ARINC 620或空中交通管制与服务应用ARINC 753高频 ARINC 750 VDR或ARINC 716 VHF无线通信 ARINC 741和/ 或ARINC 761卫星通信 ARINC 758 CMU 或ARINC 724/B
9、 MUARINC 702 FMSARINC 739 MCDUARINC 740 打印机等等X.25ATA/IATAICMARINC 618ARINC 631ARINC 653 图 2.1-1 ACARS 协议关系ARINC 619为ACARS 机载终端系统协议（ACARS Protocol for Avionic End System），适用于飞机机载设备子系统。ARINC 618为面向字符传输的空地通信协议（Air/Ground Character-Oriented Protocol Specification），用于说明机载系统与数据通信服务提供商间的ACARS 数据通信协议。名师资料总结
10、 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - ARINC 597，724，724B对机载设备相关系统的能力进行了定义。除与数据通信服务提供商的用户接口需要特别说明外，其他的部分在上面的协议中未进行赘述。ACARS 通信管理组件 （CMU ：Communication Management Unit ）提供的通信功能，以ACARS MU 代替进行说明。CMU 在ARINC 758中进行说明，当执行ACARS MU 的功能时， CMU使用
11、ARINC 618 中确定的协议。CMU在设计上支持面向比特的数据传输方式，在ARINC 637A中对 CMU 使用的协议进行了说明。 CMU能够与飞机的其他机载子系统共同提供基于VHF ，卫星和 HF的空地移动通信能力。相关的通信子网络在AEEC的标准中进行了说明：VHF 数据无线传输（VDR ）： ARINC 750 。飞机数据包通信：ARINC 631A 。民航通信卫星系统：ARINC 761 与ARINC 741 第一部分与第二部分。HF数据链系统：ARINC 753 。HF数据链协议：ARINC 635 。CMU提供飞机信息的路由与传输服务，在ARINC 637 中进行说明。由地空数
12、据通信服务商管理的协议和相关流程在本协议中也进行了说明。地面用户与地空数据通信服务提供商网络间需要满足的协议在ATA/IATA的通信手册（ICM ：Interline Communications Manual ）中进行了说明。ARINC 618 （ Air/Ground Character-Oriented Protocol Specification）。该规范定义了在飞机系统与地面系统间，以面向字符的方式进行数据传输的VHF数据链系统飞机通信、寻址与报告系统（ACARS ）。使用该系统可使飞机有效融入航空公司地面运行、控制与指挥系统中。ARINC 620 （Data Link Ground
13、 System Standard and Interface Specification ）。该规范给出数据链服务提供商与数据链用户之间进行数据交互时需要满足的字符数据接口，同时为地面数据链用户研发应用系统提供相关信息。该规范同时包含了数据链服务提供商与飞机，地面用户之间接口的一般性和特殊的指导原则。2.1.3 实验总结掌握空地数据传输流程与协议分析。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - 2.2 OOOI报文的传输与
14、解析2.2.1 实验内容模拟 OOOI报文在 ACARS 网络的传输过程，通过用户终端接收的报文解析相关内容。2.2.2 实验步骤（1）在CMU 界面菜单上选择 【OOOI】，点击所需 OOOI 报文（OUT 、OFF、ON、IN ）；（2）输入起始机场、目的机场四字代码等信息，然后点击【OK】键（3）在 CMU界面的数据区域查看CMU 输出信息；（4）在 VDR 界面的数据区域查看VDR 输出信息；（5）在 RGS界面的数据区域查看上下行报文的相关信息；（6）在 DSP界面的数据区域查看上下行报文相关信息；（7）在用户终端界面查看接收到的报文，并解析相关内容。名师资料总结 - - -精品资料
15、欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 10 页 - - - - - - - - - 2.2.3 实验总结掌握 OOOI报文在 ACARS 网络的传输，并依据协议解析相关内容。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 10 页 - - - - - - - - - 2.3飞机位置监控信息2.3.1 实验内容模拟飞机位置信息在ACARS 网络的传输过程，并在用户终端报文存
16、储服务器中查找包含位置信息的报文，并解析位置信息，实现飞机位置监控。2.3.2 实验步骤（1） 在模拟机载 CMU界面菜单上选择【位置报】，点击【发送位置报告】；图2.3-1 CMU 发送【发送位置报告】（2）查看 CMU、 VDR 、RGS、DSP、用户终端各界面上的位置信息；（3）在用户数据服务器【D:ACARSdata 】上查找该报文；（4）从报文内容中分析位置信息；（5）在飞机位置监控页面查看位置信息的显示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 10 页
17、 - - - - - - - - - 2.3.3 实验总结从数据服务器能够查找含有飞机位置信息的报文，并解析位置信息， 实现对飞机位置的监控。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - 2.4飞机状态监控2.4.1 实验内容模拟飞机状态信息（以故障报为例）在ACARS 网络的传输过程，并在用户终端报文存储服务器中查找包含状态信息（故障信息）的报文，并解析状态信息（故障信息），实现飞机状态监控。2.4.2 实验步骤2.4.2
18、.1 故障报的发送与接收（1） 在模拟机载 CMU界面菜单上选择【故障报】，点击【发送故障报告】；图2.4-1 CMU 发送【发送故障报告】（2）查看 CMU、 VDR 、RGS、DSP、用户终端各界面上的位置信息；（3）在用户数据服务器【D:ACARSdata 】上查找该报文（报文标签为CFD）；（4）依据 ARINC620 协议从报文内容中找出故障报文正文内容。2.4.2.2 解析故障报文依据 AMM 手册 PART I, SDS 45-10-00-122 CMCS-DOWNLINK REPORTS章节，解析故障报文中所包含的信息，并与航空公司终端显示界面信息比较。（3）从索引中查找对应的
19、FIM 任务号；（4）在 FIM 任务章节中，查找故障隔离步骤；（5）生成工作指令工卡。2.4.3 实验总结名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 10 页 - - - - - - - - - 学会 B777 故障报的分析，并依据报文信息和飞机维修手册制定维修方案。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 10 页 - - - - - - - - -