導(dǎo)語(yǔ)：航空氣象應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：航空氣象服務(wù)在民航運(yùn)輸系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。研究航空氣象應(yīng)用軟件以提高氣象信息的準(zhǔn)確性，對(duì)于提高飛機(jī)性能，優(yōu)化飛行路線，減少由于氣象原因引起的飛行事故等都具有十分重要的意義。文章通過(guò)研究ACARS系統(tǒng)報(bào)文，使用C#編程語(yǔ)言構(gòu)建了基于ACARS報(bào)文的航空氣象應(yīng)用軟件。研究成果可以提高高空風(fēng)溫圖的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，對(duì)于航空公司飛行計(jì)劃的制作和機(jī)組的使用與判斷氣象信息具有一定參考。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)通訊尋址和報(bào)告系統(tǒng)；航空氣象；高空風(fēng)和溫度預(yù)告圖；C#ACARS

（AircraftAddressingandReportingSystem）是一種地-空數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，該系統(tǒng)由飛機(jī)系統(tǒng)和地面系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)組成。ACARS的通信設(shè)施能夠使飛機(jī)成為航空公司運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的子系統(tǒng)命令，控制和管理系統(tǒng)。ACARS是航空公司內(nèi)部數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)不可或缺的組成部分。同樣可以利用飛機(jī)機(jī)載ACARS數(shù)據(jù)鏈通訊以及定位功能，實(shí)時(shí)跟蹤飛機(jī)，監(jiān)測(cè)ACARS數(shù)據(jù)鏈的下傳報(bào)文。根據(jù)航空氣象服務(wù)需要，從ACARS報(bào)文中提取數(shù)據(jù)，可以獲取比一次雷達(dá)、二次雷達(dá)更豐富的數(shù)據(jù)，如：垂直高度、風(fēng)速、溫度等[1]。航空氣象服務(wù)是民用航空運(yùn)輸所必需的重要組成成分之一，是航班運(yùn)行安全有效保障的必要基礎(chǔ)。本文針對(duì)目前航空氣象預(yù)報(bào)所使用的主要預(yù)報(bào)資料“高空風(fēng)和溫度預(yù)告圖”，選擇ACARS報(bào)文中的氣象信息來(lái)制作“高空風(fēng)和溫度預(yù)告圖”并顯示。

1ACARS數(shù)據(jù)鏈研究

ACARS報(bào)文主要有表1所示的幾種類型。在進(jìn)行ACARS報(bào)文的傳輸時(shí)，報(bào)文的主體組成部分最大為220個(gè)字符，大于220個(gè)字符的報(bào)文會(huì)被系統(tǒng)分成多個(gè)部分并分別進(jìn)行傳輸，地面設(shè)備也會(huì)在收到所有部分的報(bào)文后再統(tǒng)一對(duì)這份報(bào)文進(jìn)行處理。此外ACARS具有兩種報(bào)文傳輸?shù)奈锢礞溌罚篤HF鏈路傳輸和衛(wèi)星鏈路傳輸。1.1ARINC標(biāo)準(zhǔn)。ACARS規(guī)則主要依據(jù)ARINC解析標(biāo)準(zhǔn)來(lái)制定，AR－INC解析標(biāo)準(zhǔn)主要文件有ARINC618、ARINC620等。AR－INC618文件重點(diǎn)解釋了ACARS的電報(bào)結(jié)構(gòu)和各組成部分的定義，其中包括全部的空/地報(bào)文的格式和其中每一個(gè)字段的信息定義。還定義了ISO-5字符集字符的授權(quán)使用范圍和ACARSMU消息傳遞協(xié)議的優(yōu)先級(jí)多模塊處理和ACARS通過(guò)甚高頻收發(fā)器用于音頻的傳輸這樣一個(gè)功能。ARINC620文件具體介紹了ACARS報(bào)文中地/地信息的結(jié)構(gòu)和各組成部分的定義，用來(lái)向數(shù)據(jù)鏈路用戶開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序提供其所需要的信息，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)和數(shù)據(jù)文檔的使用提供了相應(yīng)的指導(dǎo)，并且使鏈接服務(wù)提供商在傳輸信息時(shí)具有一定的標(biāo)準(zhǔn)性[3]，此外ARINC620文件規(guī)定了ACARS報(bào)文的基本格式，所以當(dāng)進(jìn)行對(duì)ACARS報(bào)文的解析時(shí)，可以將報(bào)文的報(bào)頭部分和正文部分分開(kāi)并分別進(jìn)行解析。1.2ACARS報(bào)文基本結(jié)構(gòu)。ACARS的空/地下行報(bào)文和地/空上行報(bào)文的格式一般由報(bào)頭部分、正文部分和BCS校驗(yàn)碼部分組成。其基本結(jié)構(gòu)如表2所示。ACARS地-地報(bào)文結(jié)構(gòu)如表3所示。1.3高空風(fēng)和溫度預(yù)報(bào)圖。高空風(fēng)和溫度預(yù)報(bào)圖用來(lái)顯示某一高度上的風(fēng)速、風(fēng)向和溫度的分布情況，高度的選擇為固定的標(biāo)準(zhǔn)等壓面高度。在高空風(fēng)和溫度預(yù)告圖上，風(fēng)速的單位為節(jié)（Kt，海里/小時(shí)）；溫度的單位為攝氏度（℃）；氣壓?jiǎn)挝粸榘倥粒╤Pa），這些數(shù)據(jù)通過(guò)風(fēng)標(biāo)在圖中進(jìn)行定位標(biāo)注，不同的風(fēng)速對(duì)應(yīng)不同的風(fēng)標(biāo)，間隔為5節(jié)，風(fēng)向?yàn)轱L(fēng)標(biāo)桿所指示的方向。溫度顯示在風(fēng)標(biāo)旁，并不能與風(fēng)標(biāo)重疊，當(dāng)溫度小于零度時(shí)，去掉負(fù)號(hào)直接顯示數(shù)字，當(dāng)溫度大于零度時(shí)，在數(shù)字前加“＋”或“PS”進(jìn)行表示[4]。高空風(fēng)和溫度預(yù)告圖的底圖用麥卡托投影方式顯示低緯度的地圖，用蘭勃托投影方式顯示中緯度的地圖，底圖上還會(huì)顯示所包含范圍的經(jīng)緯線，每隔10°進(jìn)行標(biāo)注并顯示經(jīng)緯線的信息[5]。

2基于ACARS數(shù)據(jù)的航空氣象應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)

2.1軟件設(shè)計(jì)流程。軟件設(shè)計(jì)思路如圖1所示。2.2軟件運(yùn)行實(shí)驗(yàn)分析。所使用的ACARS接收機(jī)實(shí)時(shí)接收200海里范圍上空的ACARS信息，并將其按照飛機(jī)注冊(cè)號(hào)顯示在不同日期的數(shù)據(jù)庫(kù)中。所接收的報(bào)文將在數(shù)據(jù)庫(kù)中保存一個(gè)月的時(shí)間，直至下一月的同一日期新的ACARS報(bào)文將其覆蓋更新，數(shù)據(jù)庫(kù)如圖2所示。在編程環(huán)境中，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)AcarsData.Edmx.組建遠(yuǎn)程連接到數(shù)據(jù)庫(kù)，可以方便快捷的獲得實(shí)時(shí)的ACARS數(shù)據(jù)，進(jìn)行高空風(fēng)和溫度預(yù)告圖的制作。（1）運(yùn)行軟件，顯示軟件窗口，如圖3所示。（2）選擇要查看的高度，按高度提取數(shù)據(jù)，可供選擇的高度如圖4所示。（3）通過(guò)“選擇時(shí)間”窗口，可以選擇高空風(fēng)和溫度預(yù)告圖顯示的時(shí)間范圍。然后點(diǎn)擊顯示圖像，生成所選高度的高空風(fēng)和溫度預(yù)告圖。如圖5所示。（4）除此之外，還可以通過(guò)選擇提取所有，獲得當(dāng)天所有ACARS數(shù)據(jù)。如圖6所示。通過(guò)軟件運(yùn)行得知，該軟件能夠?qū)⒔邮盏降耐暾恼?bào)文中的數(shù)據(jù)順利提取出所需要的數(shù)據(jù)，并顯示在軟件的表格中，并通過(guò)其中所需要的信息制作而成了高空風(fēng)和溫度預(yù)告圖，因此達(dá)到了論文開(kāi)題時(shí)的要求。但是由于本軟件制作所使用的ACARS數(shù)據(jù)來(lái)自于實(shí)驗(yàn)接收機(jī)，使得ACARS數(shù)據(jù)的來(lái)源只能是小范圍內(nèi)的區(qū)域，所制作而成的高空風(fēng)和溫度預(yù)告圖也只有這一小塊區(qū)域有氣象信息。因此，想要制作一幅完整的高空風(fēng)和溫度預(yù)告圖，需要更廣泛的ACARS基站去接收更多的ACARS報(bào)文。

3結(jié)束語(yǔ)

ACARS航空氣象數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)。從ACARS報(bào)文中提取航空氣象數(shù)據(jù)，不僅提高了氣象數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，而且提升航空氣象數(shù)據(jù)更新頻率，從而使得高空風(fēng)和溫度預(yù)告圖中的風(fēng)溫信息更加準(zhǔn)確可靠。由于大部分的ACARS報(bào)文是飛機(jī)在飛行航線中由機(jī)載ACARS設(shè)備發(fā)出，所以報(bào)文中的氣象信息具有地域性、實(shí)時(shí)性、關(guān)聯(lián)性、環(huán)境適應(yīng)性等特點(diǎn)，具有較高社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值和科研價(jià)值。此外，報(bào)文中的氣象信息大多來(lái)自于飛機(jī)所飛行的高度層，所制作的高空風(fēng)和溫度預(yù)告圖可通過(guò)軟件進(jìn)行不同高度的選擇，告別了以標(biāo)準(zhǔn)等壓面高度為選項(xiàng)的傳統(tǒng)選擇方式，從而可以使高空風(fēng)和溫度預(yù)告圖的高度選擇更加靈活，查詢更加方便。隨著ACARS與ADS-B的應(yīng)用融合，可通過(guò)實(shí)時(shí)收集航空氣象數(shù)據(jù)，制作一個(gè)實(shí)時(shí)更新且2D/3D立體化的航空氣象數(shù)據(jù)觀察軟件，為航空氣象決策提供輔助性幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]張召悅，韓邦村，高春燕.基于數(shù)據(jù)融合的ADS-B/ACARS空域監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].航空計(jì)算技術(shù)，2013，43（04）：91-94.

[2]新一代高空氣象探測(cè)系統(tǒng)綜合業(yè)務(wù)觀測(cè)手冊(cè)[S].北京：中國(guó)氣象局，中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心，2011.

[3]ARINCspecification620-6，Air/groundcharacter-orientedpro－tocolspecification[S].Annapolis：ARINC，2007，11-39.

[4]AP-117-TM-02R1，民用航空氣象地面觀測(cè)規(guī)范[S].北京：中國(guó)民用航空局，2012.

[5]AP-117-TM-2019-01，民用航空氣象預(yù)報(bào)規(guī)范[S].北京：中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部，2019.

作者:李鵬 楊昶 單位:1.民航局空管局技術(shù)中心 2.北京航空航天大學(xué)