地空通信培訓(xùn)課件飛機(jī)與地面通信技術(shù)全解析第一章：地空通信基礎(chǔ)概念什么是地空通信（ATG）？地空通信（AirToGround，簡(jiǎn)稱ATG）是指飛機(jī)與地面站點(diǎn)之間的雙向通信系統(tǒng)。它通過(guò)特定的無(wú)線電頻段建立連接，實(shí)現(xiàn)以下功能：通過(guò)分布在地面的基站網(wǎng)絡(luò)為飛行中的飛機(jī)提供移動(dòng)通信信號(hào)確保飛機(jī)與空中交通管制中心保持穩(wěn)定聯(lián)系支持語(yǔ)音通話、數(shù)據(jù)傳輸和互聯(lián)網(wǎng)連接服務(wù)地空通信的重要性6.2億2023年中國(guó)民航旅客隨著航空業(yè)的快速發(fā)展，高效穩(wěn)定的地空通信系統(tǒng)變得尤為重要98%乘客上網(wǎng)需求幾乎所有航空旅客都期望在飛行過(guò)程中能夠保持網(wǎng)絡(luò)連接78%優(yōu)先選擇大多數(shù)乘客在選擇航班時(shí)會(huì)優(yōu)先考慮提供網(wǎng)絡(luò)連接的航班地空通信與衛(wèi)星通信對(duì)比衛(wèi)星通信覆蓋范圍廣，可達(dá)全球各地建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本較高信號(hào)時(shí)延較大（約500-700ms）適合洋區(qū)和極地飛行地空通信主要覆蓋陸地航線建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本相對(duì)較低信號(hào)時(shí)延?。s20-50ms）帶寬更大，連接更穩(wěn)定地空通信架構(gòu)示意第二章：地空通信系統(tǒng)組成無(wú)線電通信部分高頻通信（HF）頻率范圍：2-30MHz特點(diǎn)：利用電離層反射實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，適合洋區(qū)航線應(yīng)用：遠(yuǎn)程語(yǔ)音通信、氣象廣播、VOLMET服務(wù)甚高頻通信（VHF）頻率范圍：118-137MHz特點(diǎn)：視距內(nèi)通信，信號(hào)清晰，抗干擾能力強(qiáng)應(yīng)用：空管通信、航班運(yùn)行控制、公司通信選擇呼叫系統(tǒng)（SELCAL）系統(tǒng)原理基于航空公司專用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)編碼方式實(shí)現(xiàn)對(duì)特定飛機(jī)的呼叫工作方式地面控制中心通過(guò)四字碼音調(diào)（如AB-CD）呼叫特定航班，每架飛機(jī)擁有唯一代碼接收提示當(dāng)飛機(jī)接收到對(duì)應(yīng)的SELCAL代碼時(shí)，駕駛艙內(nèi)會(huì)亮起提示燈并發(fā)出聲音警報(bào)，提醒機(jī)組接聽(tīng)呼叫數(shù)據(jù)傳輸部分飛機(jī)通訊尋址和報(bào)告系統(tǒng)（ACARS）通過(guò)數(shù)字鏈路傳輸短消息，支持飛機(jī)與地面運(yùn)行控制中心之間的標(biāo)準(zhǔn)化通信用途：飛行計(jì)劃傳輸、氣象信息獲取、機(jī)組報(bào)告提交衛(wèi)星通信（SATCOM）通過(guò)衛(wèi)星中繼實(shí)現(xiàn)全球范圍的通信覆蓋，尤其適用于洋區(qū)飛行用途：語(yǔ)音通話、高速數(shù)據(jù)傳輸、航空互聯(lián)網(wǎng)接入機(jī)載狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)（ACMS）自動(dòng)采集飛機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)并傳輸至地面維護(hù)中心用途：實(shí)時(shí)故障診斷、預(yù)測(cè)性維護(hù)、性能分析應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)（ELT）ELT類型便攜式：可由機(jī)組人員手動(dòng)攜帶機(jī)載固定式：安裝在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，可自動(dòng)激活自動(dòng)彈出式：事故發(fā)生時(shí)自動(dòng)彈出并激活工作頻率121.5MHz：航空緊急頻率243MHz：軍用緊急頻率406MHz：衛(wèi)星搜救系統(tǒng)COSPAS-SARSAT頻率飛機(jī)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第三章：關(guān)鍵技術(shù)詳解高頻通信（HF）技術(shù)特點(diǎn)電離層反射原理HF無(wú)線電波能夠被電離層反射回地面，實(shí)現(xiàn)超視距通信，通信距離可達(dá)數(shù)千公里影響因素信號(hào)質(zhì)量受飛行高度、頻率選擇、晝夜變化、太陽(yáng)活動(dòng)和地磁擾動(dòng)等多種因素影響應(yīng)用場(chǎng)景主要用于遠(yuǎn)洋飛行、極地航線和偏遠(yuǎn)地區(qū)通信，是跨洋航線的重要備份通信手段甚高頻通信（VHF）技術(shù)特點(diǎn)視距傳播特性VHF信號(hào)以直線傳播，一般覆蓋半徑約350公里，取決于飛行高度公式：通信距離(km)≈4.12×√飛行高度(m)雙重傳輸能力支持傳統(tǒng)語(yǔ)音通信（25kHz信道）支持?jǐn)?shù)據(jù)鏈通信（VDL模式2/4）特殊功能支持機(jī)載保密通信系統(tǒng)121.5MHz緊急頻率監(jiān)聽(tīng)衛(wèi)星通信（SATCOM）技術(shù)多頻道支持Aero-HClassic：高質(zhì)量語(yǔ)音和中速數(shù)據(jù)SwiftBroadband：高速數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)接入ACARSoverSATCOM：運(yùn)行控制數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)特點(diǎn)L波段（1.5-1.6GHz）：民用航空主要使用Ku波段（12-18GHz）：高速寬帶服務(wù)全球覆蓋能力：洋區(qū)、極地均可使用應(yīng)用場(chǎng)景遠(yuǎn)洋航線的主要通信手段機(jī)上WiFi和乘客互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)飛機(jī)通訊尋址和報(bào)告系統(tǒng)（ACARS）1實(shí)時(shí)傳輸能力ACARS系統(tǒng)能夠在飛行過(guò)程中實(shí)時(shí)傳輸各類數(shù)據(jù)信息，包括飛行狀態(tài)、維護(hù)信息和運(yùn)行參數(shù)等2報(bào)告類型定時(shí)報(bào)告：按預(yù)設(shè)時(shí)間間隔自動(dòng)發(fā)送事件報(bào)告：特定事件觸發(fā)時(shí)發(fā)送按需報(bào)告：地面請(qǐng)求時(shí)發(fā)送3關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)性能數(shù)據(jù)：N1/N2轉(zhuǎn)速、排氣溫度、燃油流量飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)：高度、速度、航向、俯仰角、橫滾角氣象數(shù)據(jù)：風(fēng)向風(fēng)速、溫度、湍流情況5G地空通信技術(shù)（最新進(jìn)展）技術(shù)突破利用地面5G基站網(wǎng)絡(luò)，單基站覆蓋半徑可達(dá)300公里機(jī)載采用64T64RMassiveMIMO天線陣列技術(shù)波束賦形技術(shù)實(shí)現(xiàn)精確信號(hào)定向傳輸時(shí)延低至約20ms，接近地面5G網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)帶寬可達(dá)1Gbps，滿足高清視頻會(huì)議需求5G地空通信技術(shù)架構(gòu)第四章：地空通信實(shí)際應(yīng)用案例國(guó)航ATG改裝升級(jí)初始改裝2016年，國(guó)航首架A321完成ATG系統(tǒng)改裝，成為國(guó)內(nèi)首批具備高速空中互聯(lián)網(wǎng)能力的機(jī)型性能提升寬帶上網(wǎng)速度從初期的幾Mbps提升至30Mbps，滿足大多數(shù)乘客同時(shí)上網(wǎng)需求規(guī)模擴(kuò)大截至2022年，國(guó)航已有超過(guò)80%的機(jī)隊(duì)完成ATG系統(tǒng)安裝，覆蓋國(guó)內(nèi)主要航線應(yīng)用拓展飛行安全與應(yīng)急支持實(shí)時(shí)飛行數(shù)據(jù)監(jiān)控通過(guò)地空數(shù)據(jù)鏈，飛行中的關(guān)鍵參數(shù)實(shí)時(shí)傳輸至地面監(jiān)控中心，幫助運(yùn)行控制人員監(jiān)測(cè)飛行狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)。遠(yuǎn)程醫(yī)療協(xié)助當(dāng)乘客出現(xiàn)突發(fā)疾病時(shí)，機(jī)組可通過(guò)高清視頻連接地面醫(yī)療專家，獲取專業(yè)診斷和處置建議，提高應(yīng)急響應(yīng)能力。電子飛行包機(jī)組健康監(jiān)測(cè)無(wú)線健康手環(huán)飛行員佩戴專業(yè)健康監(jiān)測(cè)手環(huán)，實(shí)時(shí)采集心率、血氧、疲勞度等生理參數(shù)數(shù)據(jù)同步傳輸通過(guò)ATG系統(tǒng)將健康數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至地面監(jiān)控中心，建立健康狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)異常預(yù)警機(jī)制系統(tǒng)自動(dòng)分析數(shù)據(jù)，當(dāng)檢測(cè)到異常指標(biāo)時(shí)立即向地面和機(jī)長(zhǎng)發(fā)出預(yù)警信息智能化飛行輔助第五章：未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)5GATG商用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃2021年，中國(guó)民航局正式發(fā)布《民航航空寬帶通信發(fā)展路線圖》，明確提出構(gòu)建覆蓋全國(guó)航路的5GATG網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商積極布局三大運(yùn)營(yíng)商已開(kāi)始在全國(guó)主要航線沿線布設(shè)5GATG專用基站，首期計(jì)劃建設(shè)2000個(gè)基站，覆蓋東部和中部主要航線全國(guó)覆蓋目標(biāo)規(guī)劃到2025年，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)95%以上航線的5GATG網(wǎng)絡(luò)覆蓋，基本消除通信"盲區(qū)"投資規(guī)模技術(shù)挑戰(zhàn)多普勒頻移補(bǔ)償飛機(jī)高速飛行（800-900km/h）導(dǎo)致嚴(yán)重的多普勒頻移效應(yīng)需要復(fù)雜的信號(hào)處理算法實(shí)時(shí)補(bǔ)償頻移，確保通信穩(wěn)定關(guān)鍵技術(shù)：自適應(yīng)頻率跟蹤、預(yù)測(cè)性頻偏補(bǔ)償大覆蓋半徑優(yōu)化單基站覆蓋半徑擴(kuò)大至300公里，遠(yuǎn)超普通5G基站信號(hào)時(shí)延和路徑損耗問(wèn)題更為突出關(guān)鍵技術(shù)：高增益天線、智能波束賦形、功率控制頻譜資源與干擾專用頻譜資源有限，需要高效利用地面網(wǎng)絡(luò)與空中網(wǎng)絡(luò)共存可能產(chǎn)生干擾智能化與融合發(fā)展AI輔助分析人工智能算法實(shí)時(shí)分析飛行數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)潛在風(fēng)險(xiǎn)并提供決策建議云計(jì)算支持分布式云計(jì)算平臺(tái)處理海量航空數(shù)據(jù)，為地空通信提供強(qiáng)大后端支持大數(shù)據(jù)應(yīng)用通過(guò)分析歷史飛行數(shù)據(jù)，優(yōu)化飛行路徑、提升燃油效率、預(yù)測(cè)維護(hù)需求融合通信ATG與衛(wèi)星通信系統(tǒng)智能融合，根據(jù)位置和信號(hào)質(zhì)量自動(dòng)切換，實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫覆蓋自主系統(tǒng)結(jié)語(yǔ)：地空通信的未來(lái)安全保障的基石地空通信作為航空安全的關(guān)鍵支撐，將持續(xù)發(fā)揮不可替代的作用未來(lái)系統(tǒng)將更加注重冗余設(shè)計(jì)和故障自愈能力，進(jìn)一步提升可靠性乘客體驗(yàn)的提升高速、穩(wěn)定的空中互聯(lián)網(wǎng)將成為標(biāo)配，滿足乘客工作與娛樂(lè)需求個(gè)性化服務(wù)和交互體驗(yàn)將借助地空通信平臺(tái)得到極大豐富智能航空的引擎地空通信將成為實(shí)現(xiàn)智慧