飞机增雨空地微信功能的实现

2020-07-09游积平陆立凡郑凯谢维斯徐星健沙文湛林俊君

广东气象 2020年3期

游积平，陆立凡，郑凯，谢维斯，徐星健，沙文湛，林俊君

（1.广东省人工影响天气中心，广东广州 510640；2.广东省气象公共服务中心，广东广州 510640；3.阳江市气象局，广东阳江 529500）

飞机增雨是人工影响天气业务工作中的一项重要内容，具有覆盖面广、见效快、机动灵活等特点，是我国开展较为普遍的抗旱减灾措施之一，并在人工影响天气工作中得到了广泛应用［1］。目前国内各种先进的大气探测设备，在人工影响天气外场作业尤其飞机增雨业务中得到了广泛的应用，增雨飞机与地面的互动显得越来越重要［2］。随着国内通信技术的高速发展，由目前的4G技术逐步走向5G技术。同时，无线数字电台近年来兴起的微波图数一体电台由于其频率高（1.4 GHz），利用无线电通信的多进多出、频分复用调制以及自组网等技术传输大容量的数字信息［3］，为用户提供技术含量更高、工作更方便和使用更灵活的基础平台。微信是一种更快速的即时通讯工具，微信可以使用文字、语音、图片、拍照、移动即时通信等多样化功能，具有零资费、跨平台沟通的优点［4］。随着移动互联网的普及，微信、微博等社交媒体已成为公众气象服务的重要渠道［5］。微信不但在个人的社交平台中得到广泛的应用，同时也广泛应用于各行各业的日常工作和业务当中，尤其在气象行业的服务方面，微信平台让业务人员更好地开展气象服务提供了很多的便利和机遇。广东省人工影响天气中心在全省范围内已建立了人影业务工作微信群，极其方便业务部门及时了解广东省各地市开展地面火箭作业的业务动态，因此，若能让增雨飞机上的工作人员在飞行作业过程中通过微信群与地面人员进行空地交流互动，实现与省人影中心指挥人员以及全省各地市人影作业人员进行语音、视频、文件的上下传输和文字交流等功能，具有非常大的应用价值。2019年9月广东省人工影响天气中心开展了作业飞机空地通信测试，在国内首次成功实现空地微信通信功能，为我国飞机增雨作业增加了一种新的空地通信交流方式具有重要的示范意义。

1 平台搭建

使用深圳市华夏盛科技有限公司生产的MimoMesh／DDL（Wireless Digital Data Link）机载型网络高清图传电台作为作业飞机空地平台的通信节点，其电台功率为8 W、4根天线，具有接收灵敏度高、通讯距离长以及高传输带宽等特点，空地通视距离经测试可以达100 km以上，网络传输速率最高可达100 Mbyt／s，完全能够满足飞机空地之间的音、视频等双向通信的需求。同时，DDL电台有多种通信接口，包括串口和RJ45网络接口，其串口能与RS232、RS422或RS485等接口对接，RJ45网络接口可以直接与有线互联网的交换机或路由器等通信设备相连，工作环境温度在-40～85° C之间。为了让在作业飞机上除笔记本电脑能上网外，同时也方便其它通信设备尤其作业人员的手机也能上网，业务人员在作业飞机增加了一台TP-LINK 100 MMbyt的双频无线路由器并与网络电台RJ45的网口相连接，由于该路由器支持无线wifi功能，且有5个RJ45网络接口，作业飞机上所有电子设备可以通过路由器的无线wifi相连，电脑设备也可以直接与该路由器相连。实现作业飞机空地之间微信功能平台的网络拓扑图见图1。由于作业飞机电台与地面电台之间的传输距离受限，超过一定的距离其信号很弱，因此，本研究根据广东省的地形以及电台传输距离布设了6个地面中继电台，分别在粤东的梅州、河源、粤北的英德、珠三角的佛山南海以及粤西阳春和吴川等地的气象部门，相邻两个地面中继电台的之间距离大约在150～200 km之间，基本覆盖了广东省，满足了飞机作业的空地通信业务需要。

图1 空-地微信网络拓扑示意图

地面上中继网络电台的RJ45网络接口直接接入当地气象局的网络交换机。由于增雨飞机在全省开展作业时经过布设中继电台的吴川、阳春、南海、河源、梅州和英德等气象局的上空，不同的地市气象局有不同的网段，作业飞机上的IP地址必须与地面中继电台所在气象局的IP属同一网段，否则即使飞机上的网络电台与地面中继网络电台能对接上也不能上网。因此，需要作业飞机上的无线路由器IP设为动态IP，让其自适应地面中继电台所在地气象局网段。当作业飞机经过另一个中继电台时，就会自动调整为另一个IP地址的网段，这样只要作业飞机在广东省上空均能与地面联接并能上气象部门内网、外网。如果作业飞机上无线路由器没有设为动态IP，也可以由作业人员在增雨飞机设置固定IP，手动改为中继电台所在气象局网段的IP。

2 空地微信测试

2019年9月26日，广东省人工影响天气中心和阳江市气象局等工作人员在阳江市三合机场联合进行了第一次空地之间微信通信的全面测试，也是全国人影将空地微信首次应用于飞机增雨业务通信中。13：11（北京时，下同），编号为3832的运十二飞机从阳江市三合通用机场起飞，飞行目的主要测试阳江、南海和英德等地面中继电台与空中运十二飞机的微信联络。飞机途经恩平、茂名、肇庆、江门、清远和韶关等地市上空，整个航程的飞行高度在3 800 m左右，飞行速度在260～280 km／h之间。14：42运十二飞机到达韶关乳源县和乐昌市交界处（E113.307°E、25.023°N）返回，此时的飞行高度3 798 m，飞行速度277 km／h，飞行航线见图2。飞机于16：13降落阳江三合机场，总飞行时间为3 h 2 min，总航程约725 km。当飞机起飞后不久，与布设在阳江雷达站的中继电台联接上，并自动给飞机上的无线路由器动态分配了一个阳江市气象局的IP地址。在广州的省预警中心通过微信与飞机工作人员联系上，并进行了空地之间的文字、视频和语音通话等通信。当飞机离阳江市三合机场约110 km，由佛山南海的地面中继电台接上，飞机上的工作人员将无线路由器IP地址由动态IP改为佛山南海的网段固定IP进行了测试，能打开广东省气象局的业务网并能用微信与地面进行联系，说明在新一代的网络电台组网的基础上是可以实现全省空地微信的通信联络，但布置在英德市气象局内的地面中继电台由于周围高大建筑物的遮挡而失去了与飞机之间的连接。经此测试后，人影中心于10月16日将布设在英德市气象局内的中继电台改为布设在地势比较高且周围比较空旷的英德地面气象观测场的业务楼顶。