一种ELT报文编码协议的快速判定方法

2022-03-11刘冰

航空维修与工程 2022年1期

摘要：基于数据进制转换的基本原理和COSPAS/SARSAT规定的ELT编码规范格式，提出一种可以通过不借助专用工具或专门途径直接判读15 Hex ID确定ELT部件实际编码协议的方法，并对其进行了技术可行性论证说明和实证分析研究。

关键词：應急示位发射机；编码协议；15位十六进制代码

Keywords：emergency locator transmitter；coding protocol；15 Hex ID

0 引言

应急示位发射机（ELT）是当代民用航空器上一种重要的无线电设备，根据CCAR 91.435条之规定，2008年7月1日之后，任何批准载客19人以上的飞机必须装备一台自动应急定位发射机或两台任意类型的应急定位发射机。目前，国内各商业运输运营人机队所配置的ELT部件普遍具备发射406MHz救援编码报文能力。

针对406MHz救援报文的编码，国际卫星辅助搜救组织（COSPAS/SARSAT，下文简称C/S）相关标准对航空ELT提供了多种编码协议标准供部件厂家或用户选择，而CAAC目前虽然对运营人具体选择何种协议标准并未做出严格规定，但国内运营人的装机ELT实际报文编码内容仍然需符合某些特定要求：CAAC管理文件MD-TM-2010-004规定406MHz救援编码报文应能够明确识别航空器身份，以便遇险时能够得到有效救助；另外，局方AP-118-TM-2015-01《民用航空无线电管理检查员管理办法》附录《民用航空器电台检查工作程序》中亦明确要求，国内运营人配置的机载应急示位发射机编码中的国家代码应当为412、413（十进制代码）（注：C/S规定中国大陆的国家代码为412、413、414，其中民航ELT编码仅允许使用412和413，414供船舶EPIRB编码使用）。同时，不同运营人出于各自机队的实际情况考虑，也可能会对ELT的编码协议提出具体的政策。

现阶段，除部分种类的ELT部件（如霍尼韦尔RESCU 406（SE）系列）编码可以通过部件构型（件号）的分殊加以辨别外，一般而言，对单个ELT部件的编码协议的确定，维修人员仅能通过使用特殊工具对ELT部件的编码信息进行读取确认，或通过在C/S网站（http：//www.cospas-sarsat.int/en/beacon-decode-program）在线解码ELT部件15位十六进制代码（15 Hex ID）的方式核实部件的编码协议。但在实际维修工作中，一线工作者或航材质检部门可能因资质限制或工具调配困难不具备对ELT部件编码的读取能力，抑或由于对在线解码的途径并不了解以及一线维护环境难以接近C/S网站渠道等原因，无法在第一时间对ELT编码进行准确判断。

对于大型维修企业而言，由于各机型的维护程序不同，运营人的需求不一，在实际工程管理工作中，同一件号甚至同一序号的ELT部件可能由于备件周转、MP项目执行、一线维护需求等各方面原因出现跨国、跨机型、跨客户装机，甚至可能存在部件厂家或修理厂家在厂编码错误情况。这时，如不能进行准确判定，ELT备件的编码协议将可能与客户要求或局方相关规定发生偏离，导致工程管控出现漏洞。因此，工程技术部门仍然需要一种更加简便明确的方法来判定特定机载ELT部件的编码协议是否与维护手册标准、局方要求或运营人的具体需求相符，并以此作为制定工程管理政策的基础。

1 ELT报文编码协议概述

406MHz应急定位发射机在工作时每50s就会发射一段救援信息报文，这一报文是由一系列的二进制数据字符组成的代码。根据C/S对406MHz报文编码的相关标准，该串字符的编码协议一般分为位置协议（Location Protocol）即长报文（Long Message）格式以及用户协议（User Protocol）即短报文（Short Message）格式两种，具体差异如下。

用户协议：短报文格式=（比特同步代码+帧同步代码）+PDF-1（第一受保护数据段）+BCH-1（纠错编码）+未保护数据段（non-protected data field）；

位置协议：长报文格式=（比特同步代码+帧同步代码）+ PDF-1（第一受保护数据段）+BCH-1（纠错编码）+PDF-2（补充ID信息/位置信息编码）+BCH-2（补充ID信息纠错编码）。

其中，长报文数据串长度为144位二进制比特，短报文长度为112位二进制比特。无论是长报文还是短报文，关于飞机/部件身份标识，编码协议等关键信息都会存储于上述表达式中的PDF-1中，即第25位到第85位二进制数据区段。其中，比特25为格式标记（Format Flag），用于指示该段报文实际格式为长报文抑或短报文；第26位到第85位二进制数据区段（长度共计60 比特）实际包含国家代码、ELT编码格式和具体飞机或部件的身份信息。

二进制代码一般应用于计算机和数字通信系统以存储和传输数据，但由于其数据过长，与十进制之间的转换并不便捷。而16和8分别为2的整数次幂，故十六进制和八进制数据根据进制转换规则能够表示固定字符位的任意二进制字符。如表1所示，每个十六进制字符（阿拉伯数字0～9，拉丁字母A～ F）都与一组四位二进制字符串（0000～1111）存在严格的一一对应关系，故计算机系统一般选择十六进制或八进制的数据形式在部件/系统外部表示二进制数据。

而ELT二进制报文中的第26位到第85位二进制数据字段，基于表1翻译为十六进制数据后，即为ELT的15位十六进制代码（即15 Hex ID），可作为标定飞机求救信号的身份依据。ELT部件的15 Hex ID一般会以外部标识的形式标记于部件本体上，如图1所示。对于具备在航线维修条件下进行重新编码的ELT部件，维修人员还可以通过专用的工具设备，依据维护手册的相关程序判读15 Hex ID并对其进行重新编码。

同时，C/S在其规范性文件G005中对适用于各类应急信标的所有406MHz海事救援报文编码的协议都规定了具体的协议格式，图2为格式样例（以独立ELT部件序号为基础的短报文格式）。

如前文所述，由于第26位到第85位数据字段中实际包含国家代码以及报文编码协议种类的完整信息并体现在15 Hex ID中，因此，通过从C/S G005中找到特定协议的格式，在理论上，工程部门或MRO公司可以将已明确的信息（如国籍代码、ELT型号及功能、特定协议格式的固定占位数据等）逐项填入目标编码协议格式中对应的数据位，并通过对比表1将其转译为十六进制，从而得到符合特定具体要求的15 Hex ID一般表达式，进而实现无需借助专用工具或登录C/S网站，通过直接判读15 Hex ID便可对ELT的编码协议进行快速准确识别的目的。

2 案例实证分析

下面分别对短报文和长报文格式的编码协议进行案例分析研究。本文所述实证分析完全基于C/S G005（下载路径http：//www.cospas-sarsat.int/en/ documents-pro/system-documents）所提供的各类信标编码协议标准进行，如无明确说明，下述以英文Table/Figure开头的编号系统均系引用自C/S G005原文件内的图、表编号。

2.1 案例一（短报文协议）

对于机队便携式ELT（ELTA ADT406 S型），客户决定以ELT序号为基础进行编码。

依据C/S G005有关信标型号批准认证的相关说明，对于每一种基于C/S体系相关标准进行过相应测试并取得认证的应急信标，C/S均会为其分配一个或多个型号批准认证编号（TAC），登录C/S网站查询相应型号ELT部件的TAC报告，即可获得该型ELT部件的包括适用报文格式及编码协议等的相关信息。进行查询，找到ADT406 S颁发的型号批准认证报告（TAC Report），可以确定该部件的型号ELT批准认证号为一个（即153），同时也可确认该型ELT使用用户协议进行短报文编码，如图3所示。

如前文所述，短报文格式属于用户协议U（User Protocols），在C/S G005中找到短报文格式的协议索引清单（见图4），通过其索引以独立ELT序号为基础的编码协议（见图5）。

对图5的协议格式内容，逐项填入已知信息：

1）比特25：15 Hex ID中不包含此位数据，略去不考察；

2）比特26：协议标记，记为“1”；

3）比特27至比特36：国籍代码（十进制），中国为412，413，二进制码记为“0110011100”“0110011101”；

4）比特37至比特39：协议代码，记为“011”；

5）比特40至比特42：信标形式，统一记为“000”；

6）比特43：如COSPAS-SARSAT型号认证信息编码于比特74至比特83，则记为“1”，否则记为“0”，本案中，因部件CMM信息确认ELTA ADT406 S型ELT包含相关认证（认证码153），故应记为“1”；

7）比特44至比特63：具体部件厂家独立序号的二进制转码，为体现一般性，本案略去，并将各字符位记为“XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX”；

8）比特64至比特73：均为0，即“0000000000”；

9）比特74至比特83：本案中，因部件CMM信息确认ELTA ADT406 S型ELT包含相关认证，认证码为153（十进制代码），即“10011001”，因不足十位二进制字符，故需补两位字符00记为“0010011001”；

10）比特84至比特85：如部件包含121.5MHz信号发射功能，则记为“01”，否则记为“00”，依据部件CMM，ADT406 S型便携式ELT具备此功能，则本案记为“01”。

于是，可得到Figure 3.10格式信息的二进制一般表达式，即：1011 0011 1000 1100 01XX XXXX XXXX XXXX XXXX XX00 0000 0000 0010 0110 0101（国籍代码为412）或1011 0011 1010 1100 01XX XXXX XXXX XXXX XXXX XX00 0000 0000 0010 0110 0101（国籍代码为413），考虑到每四位二进制数据字符对应15 Hex ID中的一位十六进制字符，对照表1，得到15 Hex ID的一般形式：B38C（4～7）XXXXX00265（国籍代码为412）或B3AC（4～7）XXXXX00265（国籍代码为413）。

同样地，可确定ADT406 S型ELT在所有其他可能的编码协议下15 Hex ID的基本形式（见表2）。结果表明，对于短报文协议，在给定国籍代码和ELT部件型号的情况下，使用上述方法进行推导得出的15 Hex ID一般表达式可以完全将不同的编码协议进行区分，从而实现不借助專用工具和网站解码，通过直接识别15 Hex ID代码自身格式进行判别。

依据客户机队ELT装机部件15 Hex ID普查结果，客户机队所有装机ELT部件15 Hex ID数据模式符合B38C（4～7）XXXXX00265（国籍代码为412），在COSPAS-SARSAT网站进行解码验证，结果显示ELT编码协议全部为基于独立ELT序号编码的短报文格式，与上述推导得出的预期结果一致。由此得出结论，结合CMM手册信息及数据进制转换的一般规则，可以基于C/S 005推导出符合客户及局方具体要求的15 Hex ID一般表达式，作为快速识别ELT部件编码协议的依据。

2.2 案例二（长报文协议）

对机队固定式ELT（ARTEX C406-2型），客户决定以ELT序号为基础进行编码。

查询C406-2型ELT的TAC Report（见图5），确认其存在多个TAC编号（即112、170、210）。同时，三份TACR均明确该型ELT适用基于用户位置协议UL（User Location Protocol）、标准位置协议SL（Standard Location Protocol）和国家位置协议NL（National Location Protocol）进行长报文格式编码。其中，依据C/S相关定义，NL协议一般作为适航当局、政府机关、军方所属专用飞机的救援报文编码使用，不适用于本文讨论情形，故下面仅对UL协议和SL协议进行分析。

如前文所述，长报文格式属于位置协议（Location Protocols）。在C/S G005中，位置协议索引清单内容如图6所示。

1）SL协议

图6中标准位置协议格式内容对应图7和图8。

使用案例一中的方法，对照图7和图8的协议格式逐项填入已知信息：

a.比特25：15 Hex ID中不包含此位数据，略去不考察；

b.比特26：协议标记，记为“0”；

c.比特27至比特36：国籍代码，与案例一相同，记为“0110011100”、“0110011101”；

d.比特37至比特40：本案为ELT，记为“0100”；

e.比特41至比特50：十比特位的型号批准认证信息，此信息部件CMM未明确给出，考虑该ELT有多份有效型号批准认证，为体现一般性，此处略去，记为“XXXXXXXXXX”；

f.比特51至比特64：部件的具体序号信息，略去，记为“XXXXXXXXXXXXXX”；

g.比特65至比特74：经度位置信息，本案中为默认值，记为“0111111111”；

h.比特75至比特85：纬度位置信息，本案中为默认值，记为“01111111111”；

i.比特86至比特144的数据段由于不再属于PDF-1，不会在15 Hex ID中体现，故不再进行考察。

使用案例一的分析方法，得到SL协议编码格式：338（8～9）XXXXXX FFBFF（国籍代码为412）或33A（8～9）XXXXXX FFBFF（国籍代码为413）。

2）UL协议

用户位置协议的PDF-1区段数据格式与案例一相同，参考案例一，得到UL 协议编码格式：B38C（4～7）XXXXX00XXX（国籍代码为412）或B3AC（4～7）XXXXX00XXX（国籍代码为413）。

同样地，亦可确定C406-2型ELT其他所有可能编码协议15 Hex ID编码的基本形式（见表3）。结果表明，与短报文的分析结果相同，对于长报文协议，使用以上对ELT部件的15 Hex ID进行推导，也可以得出可区分的一般表达式，以对不同的编码协议进行判别。

依据客户机队ELT装机部件15 Hex ID普查结果，客户机队所有装机ELT部件15 Hex ID数据模式符合3388 XXXXXX FFBFF（国籍代码为412），在COSPAS-SARSAT网站进行解码验证，结果显示ELT编码协议的全部为基于独立ELT序号编码的短报文格式，与上述推导得出的预期结果一致。由此得出结论，结合CMM手册信息及数据进制转换的一般规则，可以基于C/S 005推导出符合客户及局方具体要求的15 Hex ID一般表达式，作为快速识别ELT部件编码协议的依据。

3 结论

在涉及ELT备件周转的日常工程管理工作中，各MRO或运营人工程技术部门不仅需要考虑局方规章对ELT编码信息内容的要求，还要考虑机队的实际情况/客户要求来进行控制措施评估，而部分型号的ELT，其编码方式无法如部件序号一样能够直接通过外部标识进行身份判读，导致其在控制上存在一定的复杂性。本文通过对ELT编码及协议基本原理的分析，从更底层的视角出发，提出一种新方法，将ELT部件的15 Hex ID解析转化为无需借助特定渠道或专用工具即可在外部直接辩识的依据，为工程管理工程师在兼顾局方规章、客户要求的同时制订更高效简洁的工程政策方面提供了另一种思路。