Қанатты аппараттардың цифрлық байланыс жүйесі

Кіріспе

Авиациялық цифрлық хабар алмасу жүйесі

Авиацияда ACARS ( /ˈei//kɑr//z/; Ұшақтардың байланыс адрестеу және есеп беру жүйесі) – ұшақтар мен жер станциялары арасындағы қысқа хабарларды әуе радио байланысы немесе спутник арқылы жіберуге арналған цифрлық деректер байланысы жүйесі. Протокол ARINC компаниясымен әзірленді және 1978 жылы телекс форматында қолданысқа енгізілді. Кейіннен SITA компаниясы ACARS радиостанцияларын қосты.

ACARS тарихы

Авиацияда дерек байланысы енгізілгенге дейін, ұшақ пен жердегі қызметкерлер арасындағы барлық байланыс ұшу экипажы арқылы дауыстық байланыспен жүзеге асырылды, VHF немесе HF дауыстық радиостанциялары қолданылды. Көп жағдайда дауыспен берілген ақпаратқа арнайы радио операторлар және әуе компаниясының телетайп жүйесіне немесе оның ізбасарына жіберілген цифрлық хабарламалар қатысты. Бұдан бөлек, ұшу және кабина экипажының еңбекақысының сағаттық төлемақысы ұшақтың әуеде болуына немесе болмауына, ал егер жерде болса, онда қақпада тұрғанына немесе жоққа байланысты еді. Ұшу экипажы осы уақытты дауыс арқылы шалқар жерде орналасқан радио операторларға хабарлап отырды. Әуе компаниялары кездейсоқ немесе қасақана жасалған қателіктерді болдырмау үшін өздігінен хабарланған уақытты жоюды қалады. Бұл сондай-ақ, радио операторлардың есептерді қабылдау қажеттілігін де азайтты. Экипаждың жұмыс жүктемесін азайту және деректердің дұрыстығын арттыру мақсатында, ARINC компаниясының инженерлік бөлімі 1978 жылдың шілде айында ACARS жүйесін автоматтандырылған уақыт тіркеу жүйесі ретінде енгізді. Teledyne Controls авиациялық құралдарды өндірді, ал алғашқы клиент – Piedmont Airlines болды. Бұл аббревиатураның бастапқы толық аты "Arinc Communications Addressing and Reporting System" еді. Кейіннен ол "Aircraft Communications, Addressing and Reporting System" деп өзгертілді. Бастапқы авиациялық стандарт ARINC 597 болды, ол есіктер, тұрақ тежегіштері және дөңгелектердегі салмақ датчиктері үшін дискретті кірістерден тұратын ACARS басқару блогын анықтады, бұл ұшу фазасын автоматты түрде анықтап, телекс хабарламалары түрінде жіберетін еді. Сондай-ақ, жүйеде VHF дауыстық радиоарнасы арқылы хабарламаларды жіберуге қолданылатын MSK модемі де болды. ACARS жүйесі үшін жаһандық стандарттарды Әуе компанияларының Электрондық Инженерлік Комитеті (AEEC) әзірледі. ACARS жүйесінің жұмысының алғашқы күні шамамен 4000 транзакция тіркелді, бірақ 1980 жылдарға дейін ірі әуе компаниялары оны кеңінен қолданбады. Алғашқы ACARS жүйелері жылдар бойы ұшақтарды цифрлық деректер шинасының интерфейстерімен, ұшуды басқару жүйелерімен және термопринтерлермен жабдықтау үшін кеңейтілді.

Prior to the introduction of datalink in aviation, all communication between the aircraft and ground personnel was performed by the flight crew using voice communication, using either VHF or HF voice radios. In many cases, the voice relayed information involved dedicated radio operators and digital messages sent to an airline teletype system or successor systems. Further, the hourly rates for flight and cabin crew salaries depended on whether the aircraft was airborne or not, and if on the ground whether it was at the gate or not. The flight crews reported these times by voice to geographically dispersed radio operators. Airlines wanted to eliminate self reported times to preclude inaccuracies, whether accidental or deliberate. Doing so also reduced the need for human radio operators to receive the reports. In an effort to reduce crew workload and improve data integrity, the engineering department at ARINC introduced the ACARS system in July 1978, as an automated time clock system. Teledyne Controls produced the avionics and the launch customer was Piedmont Airlines. The original expansion of the abbreviation was "Arinc Communications Addressing and Reporting System". Later, it was changed to "Aircraft Communications, Addressing and Reporting System". The original avionics standard was ARINC 597, which defined an ACARS Management Unit consisting of discrete inputs for the doors, parking brake and weight on wheels sensors to automatically determine the flight phase and generate and send as telex messages. It also contained a MSK modem, which was used to transmit the reports over existing VHF voice radios. Global standards for ACARS were prepared by the Airlines Electronic Engineering Committee (AEEC). The first day of ACARS operations saw about 4,000 transactions, but it did not experience widespread use by the major airlines until the 1980s. Early ACARS systems were extended over the years to support aircraft with digital data bus interfaces, flight management systems, and thermal printers.

Жүйенің сипаттамасы және функциялары

ACARS термині толыққанды әуе және жер жүйесін білдіреді, ол борттағы жабдықтан, жердегі жабдықтан және қызмет провайдерінен тұрады. Борттағы ACARS жабдықтары маршрутизатормен жабсырылған түпкілікті жүйелерден тұрады, ол хабарларды әуе-жер желісі арқылы бағыттайды. Жердегі жабдықтар AFEPS (Arinc Front End Processor System) деп аталатын орталық компьютермен басқарылатын радио қабылдағыштар желісінен құралады, ол хабарларды өңдеп, бағыттайды. Көбінесе, жердегі ACARS бөлімшелері Федералдық авиация басқармасы сияқты мемлекеттік органдар, әуе компаниясының операциялық штабы немесе шағын әуе компаниялары мен жалпы авиация үшін үшінші тараптың абоненттік қызметі болып табылады. Әдетте, мемлекеттік органдар келісімдерге жауапты, ал әуе компаниялары қақпаларды бөлу, техникалық қызмет көрсету және жолаушылардың қажеттіліктерін қамтамасыз етеді.

Жер өңдеу жүйесі

Жердегі жүйелерді қамтамасыз ету жауапкершілігіне қатысушы аэронавигациялық қызмет көрсетуші (ANSP) немесе әуе кемесі операторы жауапты. Әуе кемесі операторлары көбінесе осы функцияны дерек байланысы қызметі (DSP) немесе жеке қызмет көрсетушімен келісімшартқа беруі мүмкін. Әуе кемесінен келетін хабарламалар, әсіресе автоматты түрде жасалғандар, хабарлама түріне сәйкес алдын ала конфигурацияланып, тиісті алушыға автоматты түрде жеткізіледі, ал жерден жіберілген хабарламалар дұрыс әуе кемесіне жеткізілуі үшін конфигурацияланады. Әуе кемесіндегі ACARS жабдығы DSP арқылы жердегі жабдыққа қосылған. ACARS желісі нүктеден нүктеге телекс желісінің үлгісімен құрылғандықтан, барлық хабарламалар маршрутталған орталық өңдеу орнына келіп түседі. ARINC және SITA – екі негізгі қызмет көрсетуші, ал кейбір аймақтарда басқаларының шағын операциялары бар. Кейбір аймақтарда бірнеше қызмет көрсетушілер жұмыс істейді.

ОООИ оқиғалары

ACARS-тың маңызды функциясы – әрбір маңызды ұшу кезеңінің басталуын автоматты түрде анықтап, хабарлау. Авиацияда бұл OOOI оқиғалары деп аталады (құбыладан шығу, жерден көтерілу, жерге қону және құбылаға кіру). Бұл OOOI оқиғалары есіктерге, тұрақ тежегіштеріне және тіреу құрылғыларына орнатылған ұшақ сенсорларынан алынған мәліметтер арқылы анықталады. Әрбір ұшу кезеңі басталғанда, ұшу кезеңін, оның уақытын, сондай-ақ борттағы отын мөлшері немесе ұшудың бастапқы және соңғы нүктесі сияқты қосымша ақпаратты сипаттайтын ACARS хабарламасы жерге жіберіледі. Бұл хабарламалар ұшақтар мен экипаждардың жағдайын қадағалау үшін пайдаланылады.

Ұшуды басқару жүйесінің интерфейсі

ACARS ұшуды басқару жүйесімен (FMS) байланысады, ұшу жоспарлары мен ауа райы ақпаратын жерден FMS-ке жіберуге арналған байланыс жүйесі болып табылады. Бұл әуе компаниясына ұшу барысында FMS-ді жаңартуға және ұшу экипажына жаңа ауа райы жағдайларын немесе балама ұшу жоспарларын қарастыруға мүмкіндік береді.

Жабдықтың сапасы мен техникалық қызмет көрсету туралы мәліметтер

ACARS ұшақтан жер станцияларына әртүрлі ұшақ жүйелері мен сенсорларының жағдайы туралы ақпаратты нақты уақытта жіберуге қолданылады. Техникалық ақаулар мен қалыпты емес жағдайлар да егжей-тегжейлі хабарламалармен бірге жер станцияларына жіберіледі, бұл ақпаратты әуе компаниясы жабдықтардың жағдайын қадағалау және жөндеу мен техникалық қызмет көрсету шараларын тиімді жоспарлау үшін пайдаланады.

Пинг хабарламалары

Автоматтандырылған пинг хабарламалары ұшақтың байланыс станциясымен байланысын тексеру үшін пайдаланылады. Егер ұшақтың ACARS құрылғысы белгіленген уақыттан асып кетсе, жердегі станция ұшаққа пинг жібере алады (тікелей немесе спутник арқылы). Пинг жауабы ACARS байланысының қалыпты екенін көрсетеді.

Қолмен жіберілген хабарламалар

ACARS интерфейсі ұшқыш кабинасындағы интерактивті дисплейлермен байланысады, оларды ұшу экипаждары жер станцияларына немесе олардан техникалық хабарламалар мен есептерді жіберу және қабылдау үшін пайдалана алады, мысалы, ауа райы туралы ақпаратты сұрау, рейске рұқсат алу немесе басқа рейстердің жағдайын білу үшін. Жер станциясынан алынған жауап та ACARS арқылы ұшаққа жіберіледі. Әрбір әуе компаниясы ACARS-ты өзінің қажеттіліктеріне сәйкес реттейді.

Хабарламаның егжей-тегжейі

ACARS хабарламалары VHF немесе HF сияқты байланыс әдістерін таңдап, тікелей жерге немесе спутник арқылы, минималды жиілік модуляциясы (MSK) қолданылып жіберілуі мүмкін. Егер әуе кемесінің қазіргі аймағында VHF жер станциялары желісі болса, ACARS VHF арқылы хабар жібере алады. VHF байланысы – тікелей көру шегінде таралу, ал қалыпты қашықтығы жоғары биіктікте 200 теңіз миліне дейін жетеді. Егер VHF қолжетімді болмаса, HF желісі немесе спутниктік байланыс пайдаланылуы мүмкін. Спутниктік жабын биік ендіктерде (полярлық рейстерде) шектеулі болуы мүмкін. + Типикалық ACARS VHF хабары. Режим A Ұшақ B 18722 Жауап NAK Блок ID 2 Рейс CI5118 Белгі B9 Хабарлама № L05A Хабарлама /KLAX. TI2/024KLAXA91A1

Авиациялық апаттар мен оқиғалардағы ACARS-тің рөлі

2009 жылы Air France 447 рейсінің апатынан кейін ACARS жүйесін ұшуды тіркеу құрылғысының жоғалуының салдарынан азайту үшін «онлайн қара жәшік» ету туралы пікірлер айтылды. Бірақ ACARS жүйесіне ешқандай өзгеріс енгізілген жоқ. 2014 жылдың наурызында ACARS хабарламалары және ACARS спутниктік байланыс деректерінің Доплерлік талдауы Малайзия әуе компаниясының 370 рейсін шамамен орналасқан жеріне анықтау әрекеттерінде маңызды рөл атқарды. MH370 рейсіндегі негізгі ACARS жүйесі өшірілген болса да, «Classic Aero» деп аталатын екінші ACARS жүйесі ұшақ қуатты болған кезде белсенді болды және Inmarsat спутнигімен байланыс орнатуға әр сағат сайын тырысты. EgyptAir рейсі 804-нің Airbus A320 ұшағындағы ACARS бөлімі 2016 жылдың 19 мамырында Жерорта теңізіне құлап, барлық 66 жолаушының қаза болуына себеп болған апатқа дейін дәретханаларда және авиаэлектроника бөлімінде түтін болғанын көрсететін ACARS хабарламаларын жіберді. 2021 жылдың 24 ақпанында Оңтүстік Африка әуе компаниясының Йоханнесбургтегі OR Тамбо халықаралық әуежайынан Брюссельге бағыт алған рейсінде ACARS бөлімі «альфа еден оқиғасы» туралы ACARS хабарламасын жіберді, ол Airbus A340 600 ұшағының қауіпсіздік жүйесі ұшқыштардың ұшақты құлаудан қорғау үшін іске қосылған кезде белсендірілді. 2023 жылдың 19 ақпанында Гавайи маңындағы әуе кеңістігінде үлкен ақ шар туралы көптеген ACARS хабарламалары түсті.

ACARS-ті авиациядан тыс пайдалану

2002 жылы ACARS NOAA бақылау жүйесінің құрамына енгізілді. Осы арқылы коммерциялық ұшақтар ауа райы агенттіктерінің болжамдау модельдерінде пайдалануы үшін ауа райы туралы деректерді ұсынатын құралға айналды, жел және температура сияқты метеорологиялық байқауларды ACARS желісі арқылы жіберіп тұрады. NOAA нақты уақыт ауа райы карталарын ұсынады.