ACARSZapraszamy na 11 artykuł z serii ""Teleinformatyka i telekomunikacja w transporcie lotniczym", w którym przedstawiono system ACARS.

 

 

 

 

 

 

 

ACARS (ang. Aircraft/Arinc Communications Adressing and Reporting System) - lotniczy system adresowania i przekazywania wiadomości, służy  do automatycznej wymiany depesz telegraficznych. Stworzony w latach siedemdziesiątych przez firmę Arinc, dzięki czemu nazwa systemu początkowo zawierała nazwę firmy w skrócie. Ma odciążyć pilotów z przekazywania głosowego rutynowych raportów i wiadomości. W depeszy można przesłać wiadomości własne załogi samolotu bądź odpowiedziami na zapytania z ziemi. Dzięki systemowi ACARS można także przesyłać dane na temat pozycji, czasu i parametrów zespołów napędowych. Przy wprowadzeniu rozszerzania protokołu ARINC 622/623 w samolocie można świadczyć pasażerom usługi telekomunikacyjne oraz sieć SITA umożliwia dwustronną wymianę danych (ACARS Data link system). Przesyła informację na pokład transmisją cyfrową falami ultra krótkimi (UKF) lub falami krótkimi (KF) o długości do 220 znaków, zasięg systemu wynosi ok. 500km w zależności od wysokości lotu i przesłanie takiej wiadomości pomiędzy obiektami trwa ok. pół sekundy. Każde wysłanie depeszy powoduje wysłanie potwierdzenia zwrotnie do nadawcy, jeżeli wiadomość z jakiś przyczyń nie dotrze lub jest uszkodzona to emisja jest ponawiana. Wiadomość która zawiera więcej niż 220 znaków jest dzielona na bloki i w stacji naziemnej odbierana, składana i wysyłana do linii lotniczych.

 

Zadania systemu ACARS

 

a) komunikacja pomiędzy pilotem a kontrolą ruchu naziemnego, komunikacja ta jest zdefiniowana w standardzie ARNIC 623.

b) Jednym z zadań systemu ACARS było wykrywać i zgłaszać zmiany podczas lotu. Zdarzenia OOOI (ang. Out of the gate, Off the ground, On the ground, and Into the gate) zostały określone przez algorytmy, które były pobierane do jednostki MU dzięki czujnikom np. w drzwiach, hamulcach. Zdarzenia te także są wykorzystywane do raportowania do stacji naziemnej informacje o fazie lotu, czasie w którym ją zawarto, paliwie na pokładzie, miejsce startu i miejsce docelowe. Informacje te były potrzebne do funkcji płac w obrębie linii lotniczych, gdzie załoga lotu była opłacana według różnych stawek w zależności od lotu.

c) Poza wykrywaniem zdarzeń ACARS został rozszerzony w celu wspierania informacji o pogodzie, dzięki czemu można aktualizować warunki pogodowe i ocenić ewentualne zmiany w planie lotu.

d) system ACARS także analizuje samolot, silniki, temperatury olejów i wydajność operacyjną tak, aby w czasie rzeczywistym wysłać informację do linii lotniczych na ziemi tak, aby nie trzeba było ładować informacji ręcznie bezpośrednio z komputera samolotu. Przydaje się to do zaplanowania ew. napraw i konserwacji sprzętu, podczas gdy samolot jest jeszcze w powietrzu.

Wiele innych zastosowań możemy znaleźć w tabelce poniżej gdzie opisane są typy wiadomości ACARS jakie mogą wystąpić w komunikacji radiowej dla tego systemu.

 

Komunikacja systemu ACARS

 


System ACARS. Źródło : http://www.arinc.com

 

System ACARS. Źródło : http://www.arinc.com

 

W komunikacji systemu ACARS biorą udział urządzenia takie jak :

a) urządzenia naziemne :

- zdalna sieć naziemna RGS (ang. remote ground station), zarządzana przez centralny komputer zwanym AFEPS (ang. Arinc Front End Processor System), który będzie otrzymywać i przesyłać komunikaty jednostki DSP , gdzie przesyłane są dalej do linii lotniczych w sieci. Naziemna sieć radiowa z falami ultra krótkimi może się komunikować tylko w obrębie anten naziemnych gdzie zostały zainstalowane. Problemem dla sieci UKF są loty nad oceanami lub dużymi niezamieszkałymi obszarami. Obecnie używana sieć SATCOM za pomocą satelitów oraz komunikacji radiowej fal krótki umożliwia komunikację i przesył dla systemu ACARS na całej kuli ziemskiej.


Typowa transmisja radiowa dla systemu ACARS

Mode              A

Aircraft            C-11111

ACK                NAK

Block id           3

Flight              FF5830

Label              B9

Msg No.         L07B

Message        /KLAX. TI2

/49F9A39384

 

- system zarządzania lotem FMS (ang. Flight management System), wysyła żądania zmian planu lotu, raporty pozycji, odbiera instrukcje kontrolerów

- drukarka datalink, mogą być zarządzanie z ziemi lub automatycznie wydrukować komunikat o depeszy uplink

- komputer działu technicznego, pobiera komunikaty diagnostyczne na przykład do analizy komunikacji pomiędzy samolotem a stacją naziemną

- kabina (terminal), używana przez stewardesy, np na potrzebę pasażerów lub powiadomienie o zmianie bramki do odprawy lub zmiany wyżywienia.

- dostawa usług w sieci naziemnej DSP (ang. Datalink service provider), system gdzie wiadomości są pobierane i wysyłane do odbiorców jak agencje rządowe, siedziby operacji lotniczych lub jednostek dzierżawiących rozwiązania innym liniom lotniczym. Z najbardziej znanych ARINC i SITA. SITA działa w Europie, na Bliskim Wschodzie, Ameryce Południowej, Azji obecnie konkurują z ARINC w USA. ARINC działa na całym świecie oraz wspiera sieć CAAC w Chinach, Tajlandii i Ameryki Południowej. Tablica routingu wszystkich odbiorców jest utrzymywana prze DSP i rozpoznaje każdy samolot oraz typy wiadomości które ma przetwarzać. Każda linia lotnicza może zdefiniować swoje własne typy wiadomości o czym musi powiadomić stację DSP tak aby sprawnie mogą tą wiadomość przekierować.

- scentralizowana baza przetwarzania w której wszystkie wiadomości są przetwarzanie i "backupowane".

 

b) urządzenia pokładowe :

- jednostka zarządzania MU (ang. Management Unit), jednostka ta wysyła i odbiera wiadomości cyfrowe. Tak samo jak router wbudowany w CMU ma za zadanie ustalić która podsieć ma być używana podczas trasowania wiadomości z samolotu na ziemię.

- wyświetlacz sterowania CDU (ang. Control Display Unit), używany do uzyskania dostępu do komputerów zarządzania lotem, główne komputerów i oprogramowania większych samolotów, szczególnie samoloty takie jak Boeing 737, 767 i 777.

 


CDU ACARS. Źródło : http://starfleetsupport.com

 

 

- jednostka zarządzania komunikacją  CMU (ang. Communications Management Unit), jednostka do dwustronnej komunikacji.

 


CMU ACARS. Źródło : http://www.uasc.com

 



- Wielofunkcyjna jednostka sterowania i wyświetlania MCDU (ang. Multi-Function Cockpit Display Unit), jednostka do zarządzania i wymiany wiadomości pomiędzy pilotem i kontrolerem ruchu lotniczego jak i router dla wszelkich wiadomości pogodowych lub informacji o statku powietrznym.

 

MCDU ACARS ENROUTE. Źródło : www.justplanes.com

 

Terminal MCDU i przykładowe operacje ACARS . Źródło : http://www.hoppie.nl/

 

 

Zestaw pokładowy może pracować‡ na dwa sposoby, pierwszy to inicjowanie wymiany danych (ang. demand mode) a druga to odpowiadać na zapytania z ziemi (ang. polled mode). W przypadku wymiany danych zestaw pokładowy nadaje na polecenie z terminala albo automatycznie w okreś›lonych odstępach czasu. Tryb ten jest stosowany głównie wtedy, gdy ilość‡ samolotów z aktywnym ACARSem jest niewielka, a stacje naziemne odzywają się rzadko. Natomiast w odpowiedziach na zapytania z ziemi załącza się™ tam, gdzie wymiana danych jest dość‡ intensywna. Tryb pracy może być zmieniony zarówno z podsystemu kontrolnego, jak i na żą…danie z ziemi. Linie lotnicze rozpoczęły także dodawanie nowych wiadomości w celu wspierania nowych aplikacji (pogoda, wiatry, zezwolenia, połączenia z przesiadką, itp.) oraz system ACARS został dostosowany do wsparcia lotniczego. Wynika to w każdej linii lotniczej posiadającego swój własny, unikalny aplikacji ACARS działających na statków powietrznych. Niektóre linie lotnicze mają ponad 75 ekranów MCDU dla swoich załóg lotniczych, gdzie inne linie lotnicze mogą mieć tylko tuzin różnych ekranów.

 

 

Budowa depeszy

Długość depeszy zależy od typu depeszy, lecz jest zbudowana z pól których każda ma swoją określoną funkcję. Może przesyłać informacje pozycyjne więc wiadomość będzie zawierać dane szerokości i długości geograficznej, może przesyłać wolny tekst lub rutynową komunikację pomiędzy pilotem a kontrolerem ruchu lotniczego.

 

 

Przykład depeszy

".N900UA Q01

5400UA1750"

 

Pole adresu ".N900UA"

Pole Adresowe identyfikuje samolot z którym komunikuje się stacja naziemna. Do nadawania z ziemi wiadomość musi zawierać oficjalny znak rejestracyjny lub numer lotu, jeżeli wiadomość jest wysyłana ze statku do obsługi naziemnej wiadomość musi zawierać oficjalny znak rejestracyjny. Pole adresu składa się z 7 znaków pisanych z prawym wyśrodkowaniem, pierwsza jedna lub dwie litery od lewej są prefiksami państw które odnajdziemy w źródłach dodatkowych skróty acars i jeżeli identyfikacja samolotu nie posiada na tyle liter to z lewej strony są dodawane kropki np. :

 

N1825TU       .C-FDCA       .D-ABXR
.N123UA        .F-GHGF       .D-ABIT
..N1901         .HB-IGC      .G-BNLG
...N409         .PH-BFP       .G-DOCV

 

Etykieta wiadomości "Q0"

Etykieta (typ) wiadomości składa się z 2 znaków i identyfikuję typ wiadomości, według oficjalnej definicji utworzonej przez ARINC lub utworzonej linie lotnicze do własnego użytku.

 

Typy wiadomości ACARS. Źródło : http://www.universal-radio.com



"Teleinformatyka i telekomunikacja w transporcie lotniczym"

 

Identyfikator linii przychodzącej bloku "1"

Składa się z 1 znaku, używany jest w sposób wskazujący na retransmisję komunikatu. Znak jest obecny wtedy gdy depesza jest powtarzana a wartość wskazuje który raz jest powtórzona.

 

Liczba porządkowa wiadomości "5400"

Składa się z 4 znaków i prezentuje czas w minutach i sekundach po pełnej obecnej godzinie o której wiadomość została wysłana. W przypadku "5400" jest to 54 minuta w obecnie trwającej godzinie, "3520" wiadomość została wysłana 35 min i 20 sekund w obecnej godzinie.

 

Numer lotu lub przewoźnika "UA1750"

Składa się z 6 znaków, dwóch identyfikujących linie lotniczą według zaleceń IATA ( kody linii lotniczych ) a następne cztery alfanumeryczny numer lotu. Jeżeli numer lotu jest krótszy niż cztery znaki to zostaje wypełniony zerami zachowując wyrównanie do prawej strony np. TT0038, EE0007. Istnieje także możliwość wykorzystania trzeciego znaku od lewej na wskazanie czy lot jest czarterowy, w takim przypadku używa się litery F, np. TTF038, EEF007.

 

Depesza QG - przychodząco- wychodząca w sprawozdaniu

Depesza jest przekazywana automatycznie w wyniku pokładowej aktywacji czujnika, podczas startu i lądowania. Raport ten jest przekazywany ze statu powietrznego, który opuszcza bramę ale z jakiegoś powodu musi powrócić z powrotem do bramy.

Przykład :

.N330AA QG

3115AA001SFO05070516

 

Pole adresu : .N330AA

Typ wiadomości : QG

Czas wiadomości : 3115

Numer lotu : AA001

Pochodzenie :  SFO - San Francisco

Wyjście z bramki (czas) : 0507

Powrót do bramki (czas) : 0516



Depesza pozycyjna. Źródło : http://www.heading.pansa.pl

 

 

 

Wyznaczone częstotliwości dla systemu ACARS [MHz] :
131.550    Kanał główny dla Ameryki Pn, Azji i Pacyfiku
130.025    Kanał rezerwowy dla USA i Kanady
129.125    Kanał dodatkowy dla USA i Kanady
130.450    Kanał dodatkowy dla USA i Kanady (Waszyngton DC i Orlando FL)
131.125    Nowy kanał dla USA
131.450    Kanał zasadniczy dla Japonii
131.475    Kanał kompanijny Air Canada i linii europejskich w USA
131.525    Kanał rezerwowy dla Europy
131.550    Kanał zasadniczy dla Azji i obszaru Pacyfiku
131.725    Kanał zasadniczy dla Europy
136.800    Nowy kanał dla USA (Waszyngton DC i Chicago)
136.850    Nowy kanał SITA dla Ameryki Północnej (działa od 01-01-2000)
136.900    Kanał dodatkowy dla Europy (Londyn)
136.925    Kanał dodatkowy dla Europy

 

 

 

Dodatkowe źródła :

http://www.afva.net/acarsmap.do live map acars

http://www.heading.pansa.pl/radacars.htm

http://lotnictwo.rgal.pl/telekomunikacja/systemy-lacznosci/99-skroty-acars

http://www.hoppie.nl/acars/example Przykłady depesz

http://www.acarsd.org/ Tutaj znajdziemy możliwość stworzenia własnego odbiornika ACARS

http://lotnictwo.rgal.pl/pliki/acars_first_datasheet.pdf

 

 

Tekst: Robert Gałus  

Fot. za: http://lotnictwo.rgal.pl/

 

 

"Teleinformatyka i telekomunikacja w transporcie lotniczym