飞机数据管理记录系统与数据链交联研究
飞机数据管理记录系统与数据链交联研究
中国人民解放军驻320厂军事代表室项国辉江建东
[摘要] 在飞机数据管理系统的基础上，研究了飞机数据管理系统与数据链的交联关系，研究了空数据链的通信服务软件结构。
1 引言
现代高科技局部战争的发展趋势要求在各军兵种的作战部队、舰船、飞机等作战单元之间传送大量的数据信息和交战指令，从而使各级指挥员共享战场态势，实现快速精确的联合作战行动。因此，信息化武器应运而生，信息化武器的一个重要特点是在武器平台之间实现横向组网，并融入联合作战信息网络系统，实现信息资源共享，从而最大程度地提高武器平台的作战效能。数据链就是将各个作战平台连接的纽带[1]。
而数据链的原始信息非常依赖于飞机作战单元数据的采集记录，因而飞机数据管理记录系统与空地数据链有较多的交联关系，对交联关系的研究有助于数据链数对飞机数据的有效利用。
2 飞机数据管理记录系统
现有飞机上不同部分的状态数据和飞行数据的采集、存储和通讯等功能由飞机上的不同设备分别
完成，如黑匣子和NAMP完成飞行数据和话音记Array录，DTE完成飞行数据的传输。这种数据的管理
是分散进行的，没有统一的数据管理中心，不利
于飞机飞行数据的维护和管理，也不便于数据之
间的信息传输和交换，飞机数据管理记录系统就
是这样一个统一的数据管理中心管理这些数据操
作，具有更好的模块性和易维护性。
飞机数据管理记录系统(简称FDMRS-Flight
Data Management & Recorder System)是新一代
先进战斗机和各类军用飞机的一项重要支持技
术。它能够完成实时采集、记录整个飞行过程的
飞行数据信息，并将其迅速转化为有价值信息的
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一种信息综合处理与分析系统，以支持并建立完
整的飞行安全、飞机维护管理体系、降低维护成
本，是保证飞机安全、提高出勤率和训练效果、
支持飞机有效使用的基础。
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杜甫诗三首翻译由于数据链组应用首先需要各个飞机作战单元完成第一层的采集，则需要作战飞机将机载系统记录的位置、高度、速度、航向、已知的敌方平台位置、敌防空系统等情况记录下来。如图1所示为飞机数据管理记录系统总体组成框图。
飞机数据管理记录系统，在建立完善的飞行安全和飞机维护监控体系、动态掌握飞机的飞行状态、保证部队装备完好率、提高飞行训练效果和作战能力等方面具有广泛和重要的作用：
(1)为飞行训练和培训部门，提供飞机被如何操纵及对飞行质量进行评估的信息，实现飞行训练数据的
记录与重现(监视飞行操纵、评估飞行质量)和单机状态跟踪(分析出各种飞行状态的最佳条件、建立单机数据档案);
昊天锤(2)为飞机维护和修理部门，提供各专业所需的维护信息，完成飞机维护诊断(发现故障、诊断分析);
(3)为指挥和管理部门，提供飞机安全性评估及制定有效的飞机作业计划信息，保证飞机状况有效(飞机安全性评估分析);
(4)为飞行事故调查部门，提供鉴定分析意外事件和事故的信息，实现飞行事故数据的监视与重现(意外事件和事故的鉴定分析);
(5)为飞机设计部门，提供飞机改进、改型设计的数据信息;
(6)对我国的新一代战斗机装备部队后，尽快建立完善的飞行与飞机维护监控体系，将起到有力的
技术支撑和保障作用。 3 FDMRS 与数据链交联关系
数据链在其应用过程中基本以数据链组的形式出现，从而实现各军兵种自动化的战术数据通信系统组合，为参战部队提供各作战单元之间的实时战术数据交换。数据链组应用在三个层面上完成：第
数据链组
空地数据链
空地数据链
空地数据链
空军战术指挥
一层是采集层。通过参战部队各作战单元不同形式的传感器及时准确地报告其位置、高度、速度、航向、已知的敌方平台位置、敌防空系统情况；第二层是数据网络管理层。通过联合战术数据网络自动组网管理及各个数据网络中数据出入的管理，实现数据及时准确的汇集及发送至各个需要相关数据的各个作战单元；第三层是后端数据处理层。通过大型数据处理中心，协调有序地处理大量来自不同作战单元的信息，将结果以声音、图像、数据、文字和图形信息送出，使各作战单元得以拥有最广泛的信息来进行快速而有效的指挥控制。
图2中，飞机数据管理记录系统要完成飞行数据的管理记录，需三方面的工作：
(1) 起飞前准备。先由飞行数据管理记录系统的数据加载单元进行数据的统一加载，由数据管理记录系统来分发相应的加载数据到飞机的各个部分。这样就不需要对各个部分进行单独的数据加载，节省了大量飞行前的准备工作，节约了起飞时间；
(2) 飞行过程中。通过调度算法来控制飞机各部分传感器进行数据采集。数据采集完成后，由数据采集装置将数据送回飞机数据管理记录系统控制中心，根据数据文件头的信息来判断此数据的来源，并存储到数据库系统中。飞机数据管理记录系统机载子系统还会进行简单的分析来判断此时飞机飞行状态
是否正常。同时通过空地数据链将数据直接传输到地面子系统，地面子系统将数据保存在地面数据库中。地面子系统还可以通过Internet网络与一线测试与飞行数据下载设备相连接，进行数据的下载。地面子系统的数据分析单元根据接收到的数据进行详细的数据分析，判断飞机的飞行状态并做出相应决策，对飞机进行控制。在某些特殊情况下，飞机数据管理记录系统还可以进行在线升级、在线航路数据装定，以支持不同的飞行目的。
（3）飞机着陆后。机数据管理记录系统地面子系统根据数据库中的信息仿真重放飞机飞行的成果，还可以将音频数据、视频数据和数字地图的数据加人到仿真重放过程中，以实现直观、逼真的再现飞机在飞行全过程的状态或任意指定时刻的飞行状态。对飞行数据进行数据挖掘，提取各种有用的信息并分别传输到相应的部门。如：将飞机维护所需的信息传输到飞机维护和修理部门，为飞机的维
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修、保养提供依据和决策支持。在飞机作战时，飞机数据管理记录系统(FDMRS)是数据链组的最底层，需要将大量飞机的位置、高度、速度、航向、已知的敌方平台位置、敌防空系统等信息记录下来并传送给数据链组的数据网络管理层和后端数据处理层。这些信息可以通过空空数据链及空地数据链进入数据链组，也可以通过FDMRS对信息集中管理后，用Internet网络将信息传送给战术指挥中心等单位。后者可以大大减轻数据链组的工作强度和复杂程度，FDMRS对数据链的信息采集具有很好的
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作用。在上行报文时，FDMRS通过Internet网络得到战场其它作战单元的综合信息，并通过空地数据链传送给作战飞机。由于FDMRS记录了各作战飞机详细的性能状态，可以综合更多的信息对作战飞机进行控制，更加贴近飞机状态的实际情况，对飞机进行指挥是非常有效的。FDMRS与数据链的交联关系如图2所示。
飞机数据管理记录系统可以将飞机的状态信息集中管理后传给数据链，也可以用数据链的形式直接将飞机数据传给数据链组，在空中进行数据的交换。通过飞机数据管理记录系统与数据链组的交联，可以深度挖掘飞机状态数据信息，更有利于战术指挥和各兵种联合作战。
4 空地数据链的实现
目前，空地数据链包括卫星数据链、甚高频(VHF)数据链、HF数据链和二次监视雷达S模式数据链，所支持的数据传送方式是面向字符格式的数据传送。这种综合性的通信方式，主要是为了适应飞机航路的特殊环境而建立的。在陆地上空以VHF为主要方式，跨洋飞行采用卫星或HF数据链，而在高密度的经济发达地区，则以二次雷达数据链作为传递信息的方式[2]。
采用VHF数据链作为空地数据通信的主要方式，相对于采用卫星数据链和S模式数据链的数据通信系统，除具有投资少、见效快的优点外，更重要的是使用简单、方便、易于扩展、升级，容易实现由面向字符向面向比特数据链的过渡，并在人口稠密、航线集中地区弥补二次雷达的有限覆盖能力，以实
现与空域中航空器有效、可靠的数据通信。因此，它一出现便得到了广泛的应用。利用空地数据链实时收集飞行数据便于地面控制系统更好的对飞机进行状态监控。
通信服务器是飞机数据管理记录系统空地数据链通信的核心，通信服务器设计成多线程并发服务器。当客户连接请求到达时，服务器为之产生一个子线程响应其请求，在子线程中实现了与客户的连接，完成与客户的双向通信[3]。其软件结构如图3所示。通过空地数据链通信服务软件可以完成以下功能：
(1)连接管理：通过服务器可以对申请连接的客户端进行身份验证并对各客户链路的检测和诊断。
(2)报文分发控制：通信服务器可以参照报文的类型和报文中目的地址对报文流进行控制，通信服务器可以解析报文目的地址的解析，报文的正确发送。(3)报文安全缓存：每当某个客户因意外原因失去与中心通信服务器的连接后，其他客户向它发送的数据信息就被缓存在转发报文队列中，待该客户重新与通信服务器建立连接后，缓存在报文队列中的数据信息就会被发送给该用户，可以保证飞机数据管理一记录系统中的通信安全。
5 结束语
飞机数据管理记录系统是新一代战机需装备的先进系统，而数据链是现代战场中战斗力的倍增器。通
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过飞机数据管理记录系统对飞行数据的深度挖掘，再和数据链交联，可以将飞机数据管理记录系统和数据链有效的结合起来，对战斗力的提升具有重要的作用。
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