发布时间：2023-07-14 16:35:00
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【论文摘要】：在许多基于单片机的应用系统中，系统需要实现遥控功能，而红外通信则是被采用较多的一种方法。红外通信具有控制简单、实施方便、传输可靠性高的特点，是一种较为常用的通信方式。
在许多基于单片机的应用系统中，系统需要实现遥控功能，而红外通信则是被采用较多的一种方法。红外通信具有控制简单、实施方便、传输可靠性高的特点，是一种较为常用的通信方式。红外线通信是一种廉价、近距离、无线、低功耗、保密性强的通讯方案，主要应用于近距离的无线数据传输，也有用于近距离无线网络接入。从早期的IRDA规范（115200bps）到ASKIR（1.152Mbps)，再到最新的FASTIR（4Mbps），红外线接口的速度不断提高，使用红外线接口和电脑通信的信息设备也越来越多。红外线接口是使用有方向性的红外线进行通讯，由于它的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以只适合于短距离无线通讯的场合，进行"点对点"的直线数据传输，因此在小型的移动设备中获得了广泛的应用。
一、红外通信的基本原理
红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制（PWM）和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制（PPM）两种方法。
简而言之，红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输；红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。
二、红外通讯技术的特点
红外通讯技术是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持：
⑴通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发；
⑵主要是用来取代点对点的线缆连接；
⑶新的通讯标准兼容早期的通讯标准；
⑷小角度（30度锥角以内），短距离，点对点直线数据传输，保密性强；
⑸传输速率较高，目前4M速率的FIR技术已被广泛使用，16M速率的VFIR技术已经。
三、红外数据通讯技术的用途
红外通讯技术常被应用在下列设备中：
⑴笔记本电脑、台式电脑和手持电脑；
⑵打印机、键盘鼠标等计算机设备；
⑶电话机、移动电话、寻呼机；
⑷数码相机、计算器、游戏机、机顶盒、手表；
⑸工业设备和医疗设备；
⑹网络接入设备，如调制解调器。
四、红外数据通讯技术的缺点
⑴通讯距离短，通讯过程中不能移动，遇障碍物通讯中断；
⑵目前广泛使用的SIR标准通讯速率较低（115.2kbit/s）；
⑶红外通讯技术的主要目的是取代线缆连接进行无线数据传输，功能单一，扩展性差。
五、红外通信技术对计算机技术的冲击
红外通信标准有可能使大量的主流计算机技术和产品遭淘汰，包括历史悠久的调制解调器。预计，执行红外通信标准即可将所有的局域网(LAN)的数据率提高到10Mb/s。
红外通信标准规定的发射功率很低，因此它自然是以电池为工作电源的标准。目前，惠普移动计算分公司正在开发内置式端口，所有拥有支持红外通信标准的笔记本计算机和手持式计算机的用户，可以把计算机放在电话机的旁边，遂行高速呼叫，可连通本地的因特网。由于电话机、手持式计算机和红外通信连接全都是数字式的，故不需要调制解调器。
红外通信标准的广泛兼容性可为PC设计师和终端用户提供多种供选择的无电缆连接方式，如掌上计算机、笔记本计算机、个人数字助理设备和桌面计算机之间的文件交换；在计算机装置之间传送数据以及控制电视、盒式录像机和其它设备。
六、红外通信技术开辟数据通信的未来
目前，符合红外通信标准要求的个人数字数据助理设备、笔记本计算机和打印机已推向市场，然而红外通信技术的潜力将通过个人通信系统(PCS)和全球移动通信系统(GSM)网络的建立而充分显示出来。由于红外连接本身是数字式的，所以在笔记本计算机中不需要调制解调器。便携式PC机有一个任选的扩展插槽，可插入新式PCS数据卡。PCS数据卡配电话使用，建立和保持对无线PCS系统的连接；扩展电缆的红外端口使得在PCS电话系统和笔记本计算机之间容易实现无线通信。由于PCS、数字电话系统和笔记本计算机之间的连接是通过标准的红外端口实现的，所以PCS数字电话系统可在任何一种PC机上使用，包括各种新潮笔记本计算机以及手持式计算机，以提供红外数据通信。而且，由于该系统不要求在计算机中使用调制解调器，所以过去不可能维持高性能PC卡调制解调器运行所需电压的手持式计算机，现在也能以无线方式进行通信。红外通信标准的开发者还在设想在机场和饭店等地点使用步行传真机和打印机，在这些地方，掌上计算机用户可以利用这些外设而勿需电缆。银行的ATM(柜员机)也可以采用红外接口装置。
预计在不久的将来，红外技术将在通信领域得到普遍应用，数字蜂窝电话、寻呼机、付费电话等都将采用红外技术。红外技术的推广意味着膝上计算机用户不用电缆连接的新潮即将到来。由于红外通信具有隐蔽性，保密性强，故国外军事通信机构历来重视这一技术的开发和应用。这一技术在军事隐蔽通信，特别是军事机密机构、边海防的端对端通信中将发挥出重要的作用。正如前面所述，它还将对计算机技术产生冲击，对未来数据通信产生重大影响。
参考文献：
[1]蒋俊峰.基于单片机的红外通讯设计[J].电子设计应用，2003，11.
[2]曾庆立.远距离红外通讯接口的硬件设计与使用[J].吉首大学学报(自然科学版)，2001，4.
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[4]朱磊，郭华北，朱建.单片机89C52在多功能电度表中的应用研究[J].山东科技大学学报(自然科学版)，2003，2.
关键词：仪表着陆系统 下滑信标 场地测量 天线 机械安装
中图分类号：TN820 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（c）-0073-02
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1 下滑道的形成及其受影响的因素
仪表着陆系统（Instrument Landing System ILS）是国际民航组织（ICAO）确认的标准精密进近和着陆设备，仪表着陆系统的下滑信标设备通过下滑天线阵向空中发射无线电信号，为航空器提供进近和着陆所需的下滑道信号。下滑信标天线阵利用地面对无线电波反射的原理，使航空器接收到实际天线和以地面为镜面的镜像天线共同辐射的合成波形，通过调整实际天线的挂高，即改变实际天线和镜像天线的间隔，产生相应仰角的下滑道。
由于下滑信标工作在UHF频段，工作波长在1米左右，反射面的不平整、障碍物、天线安装的三维位置误差等都是影响辐射信号的基本因素，这些因素都需要在设备电气调整前作好了解。随着下滑信标在全国机场的普及，特别是在某些地质、地形条件不佳的机场，场地问题越发引起设备管理人员的关注。
2 下滑信标场地的要求及对下滑信标相关参数的影响
下滑信标安装场地对于辐射信号主要考虑两个因素：（1）镜像反射面是否平整：由于反射面不平整就不能形成清晰的镜像，实体天线和镜像天线就不能合成预期的场型；（2）障碍物产生的二次反射：若下滑天线前方存在地面障碍物，就可能会产生二次发射，若二次反射有足够能量到达下滑道，就会使下滑道波形产生畸变。
民用航空通信导航监视台（站）设置场地规范（MH/T4003.1-2014）将下滑天线前的场地划分成临界区、敏感区，规定了相应区域内的场地要求[1]。其中A区为临界区，该区域内地面不规则或存在障碍物都会对下滑信标的信号造成不可接受的干扰。敏感区是临界区的延伸，是指在该区域内障碍物可能会影响下滑信标的信号造成干扰。场地对辐射场型的影响的大小也取决于不同天线的方向性图等特性，所以不同厂家或天线阵的形式，决定着临界区、敏感区的大小少稍有不同。
由于A区是下滑天线阵及其镜像天线形成下滑道信号的主要区域即波束形成区（BFA），这个区域包含第一菲涅耳区，其场地的平整度对下滑信号的形成起决定性作用，可以认为BAF区域是下滑信标天线系统的一部分，而且它的前向坡度（FSL）和侧向坡度（SSL）会影响下滑道的各参数。
下滑台址和下滑角的确定在《国际民航航空公约》附件10、14等有明确的要求，该文只关注BAF区域的前向坡度（FSL）、下滑天线阵的后撤距离D和下滑角θ等参数的关系，有以下公式[2]：
（1）
其中，Y是跑道入口点相对于下滑天线反射面在跑道入口处竖直投影点的高度差，如果跑道入口点高于该投影点，则Y为正值，实际上，Y是与SSL相关的。
可见，下滑角，天线在跑道端口后撤的距离，跑道入口高度等参数是相互联系的，在工艺设计时，基于机场运用方式、地形条件等因素，需使上述参数均符合相应的标准要求。在符合规范的地形条件下，我们按工艺设计的要求施工，设备经正常的电气调整，就能满足工作的需要。
另外，前向坡度（FSL）和侧向坡度（SSL）还决定了天线机械安装的前向偏置量和横向偏置量。也就是说，BAF区的地形参数对天线机械安装的设置和下滑角、入口高度等参数起决定作用，所以我们建议将BAF区域的地形测绘数据作为天线调试资料的一部分归档保存，便于日后的维护工作，并对BAF区域的地形变化如地面沉降、植被、树木等进行定期检查。
3 下滑台场地测量和天线机械安装及调整的方法
3.1 下滑台址及天线阵基础的测量定位
下滑台机房土建施工前及天线阵基础工艺安装时需对机房和天线阵基础进行测量定位，一般可根据机场场道施工已有的基准点作为基准，使用全站仪进行测量，确定机房和天线阵基础的准确位置，并需根据工艺施工图对下滑台周边的地形（标高、坡度、密实度）进行复核，如有差异需与建设单位、设计单位联系。因为若下滑天线阵的后撤距离、坡度等出错，可能使跑道入口高度等参数超出标准，使该下滑台不能通过飞行校验，造成不可挽回的损失。
BAF区域的地形测量可参照NORMARK
安装手册[3]，以跑道入口点为三维坐标原点，通过测量多点的标高，分别代入式（2），可求出三个系数，，的平均值，它们分别代表跑道入口处的平均表面标高，前向坡度FSL的正切值和横向坡度SSL的正切值。
（2）
其中，求前向坡度时，取样点在下滑天线阵前方300-350米分别与仪表着陆系统B点和A点连线的外侧20米围成的区域内均匀选取；求横向坡度时，取样点在下滑天线阵前方300-350米分别与仪表着陆系统B点和跑道入口点连线的外侧20米围成的区域内均匀选取。
3.2 天线挂高及调整
根据下滑天线阵的原理可知，天线挂高是决定下滑角的主要因素，同时还会影响下滑道宽度，一般天线阵前都有前向坡度，计算天线挂高时要根据设计图纸要求的标称下滑角θ和上文所述测算出的FSL，按以下公式计算：
（3）
其中，λ为下滑台工作波长。
除了准确的天线挂高，天线阵各天线间还需要有准确的高度比。对于零基准天线阵上天线挂高是下天线的2倍，即天线的高度比为2：1，由于高度比发生变化会引起下滑角、下滑道宽度和对称性等变化，NORMARC 3545 M型天线技术说明书要求上下天线的间距误差容限为，所以，飞行校验时，如要通过天线挂高调整下滑角时，需同时调整每个天线的挂高并保持高度比不变。
3.3 下滑天线阵前向偏置及调整
下滑天线阵各天线馈电及下滑角的设计是基于每个下滑天线及其镜像天线同在反射地面的垂直面上，不然每个下滑天线之间将产生相位误差。下滑天线铁塔基于稳定性考虑是垂直水平面安装的，当反射地面与水平面存在坡度时，在天线安装时需把天线阵的每个天线调整到同一平面上，此平面垂直于反射面，如图1。具体前置量可按公式（4）计算：
（4）
若以上天线为基准，天线阵前方为上坡时，则中天线前置量为，下天线前置量为。
我们使用MATLAB软件对M型天线的前向偏置进行模拟，可知它对远场DDM- 曲线的影响是非常明显的，随着前置量由默认的前置量到增加60MM，下滑角由3°减低到2.78°，而且低角度的DDM线性严重变差，另减小前置量时，情况和增加时相似。所以在安装时要重视天线前置的准确调整，需通过下滑天线阵场地的前向坡度的测量计算得出前置量，NORMARC 3545 M型天线技术说明书要求前向偏置的安装误差需控制在范围内[5]，安装调整后可使用经纬仪在下滑天线铁塔一侧来检查。在实际飞行校验时，如实测的下滑角数据与预设值有较大的出入或下滑道对称性较差，需检查前向偏置量是否有存在差错才进行下一步的调整。
3.4 下滑天线阵横向偏置及调整
由于下滑天线阵一般安装在跑道中心线一旁120米处，对于近场每个天线到达航空器时将产生相位差，通过天线横向偏置来补偿此相位误差。通过天线横向偏置，跑道中心线及其延长线上的点到三个天线的距离一样，如图2。图上标出了上、下天线相对中天线的横向偏置量，是与下滑天线安装场地的侧向坡度有关系的，横向偏置量的误差容限为。
4 不规范场地的天线机械调整
在实际机场建设中，一些地质、地形条件复杂的机场，地形条件很难满足原工艺设计的要求，而且对地形条件的改造需大量的资金，在这种情况下只能对天线和设备的某些电气参数的调整进行折中、优化，使飞行校验的各参数在标准容限内。该文仅阐述通过对天线机械安装的调整来改善下滑道某些参数的常用方法，其基本思路是在对远场下滑道影响不大的基础上，改善近场下滑道特性或避开下滑天线前方特定障碍物。对天线默认设置的改变需作好记录归档，便于日常维护和跟踪。
4.1 调整天线横向偏置改变跑道入口高度
在不规范的场地情况下，在满足下滑角情况下，入口高度超出标准时，对于M型天线阵（图2所示），可增大或减小横向偏置量，改变近场时天线间的辐射相位从而使入口高度降低。
4.3 通过扭转天线改变跑道入口高度
正常的天线机械安装要求每个天线正面朝向前方，使每个天线在每一方向的辐射参数一致。但是我们可以利用天线方向性图在远场方向变化平缓、近场方向迅速变小的特性，通过扭转天线偏向或偏离跑道，改变近场时上下天线的辐射功率比来调整近场仰角从而改变入口高度。
4.3 通过扭转天线避开下滑天线前方特定障碍物
利用天线方向性图的特性，通过扭转天线偏离特定障碍物，使特定障碍物的反射功率变小，从而改善下滑道特性。
5 结语
下滑天线安装场地及天线机械安装都是影响辐射信号的重要因素，是设备电气调整的前提和基础，只有场地满足规范要求，天线机械安装达到规定精度才能为后续设备电气调整的顺利完成创造条件。在不规范的场地条件难以改变时，才通过天线的机械安装的调整和电气调整来改善下滑道的某些参数。
参考文献
[1] 中国民用航空局.民用航空通信导航监视台（站）设置场地规范（MH/T4003.1-2014）[S].北京：中国民航出版社，2014.
关键词：无线传感器网络；ZIGBEE技术；协议栈；物理层；数据链路层
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）18-4220-03
Zigbee为一种标准化的无线通信技术，以满足无线传感器网络低成本、低功耗的需要[1]。它是一种介于无线标记技术和蓝牙技术之间的技术方案，主要应用于短距离的无线连接。Zigbee作为新兴的短距离无线通信技术，正有力地推动低速率个人区域网络的发展。它以灵活、机动的组网方式，使用CSMA/CA信道接入机制，以及数据确认和加密机制，网状多路径数据传输，使得Zigbee技术自正式推出以后，就得到科学和商业的广泛关注[6-7]。正如Zigbee联盟主席所说，Zigbee技术是无线传感器网络最好的选择[2-3]。
Zigbee协议栈与传统的计算机体系结构一样，通过层来量化它的各个简化标准，每层负责执行该层特定的功能，同时为上层提供服务。其协议栈体系结构如图1所示：物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC）由IEEE802.15.4[4-5]协议标准提供。IEEE802.15.4标准致力于提供一种低复杂度、低成本、低功耗和低速率的无线通信技术，对信道选择、能量检测、链路质量、清除信道评估（CCA）、信标管理、信道接入、时隙管理、发送连接与断开连接等进行了规范。IEEE802.15.4标准定义了两种网络设备：精简功能设备（RFD）和全功能设备（FFD）。FFD具有路由能力，在点对点拓扑网络中可与任意节点进行通信；RFD功能有限，不管在何种网络拓扑结构中只能与其父节点FFD设备进行通信。网络层与应用框架层由Zigbee联盟制定，对网络建立、设备的连接与断开、帧安全机制，设备对象等进行了规范。Zigbee标准在IEEE802.15.4标准的基础上定义了三种网络设备：协调器设备（ZC）、路由器设备（ZR）和终端设备（ZED）。应用框架层为Zigbee技术的实际应用提供一些应用框架模型，用户可根据自己的应用需求来开发应用。各层协议标准的特性将在后面章节详细介绍。
1 物理层概述
IEEE802.15.4标准详细说明了使用的无线频段、物理层和MAC层。针对不同的国际和地区，Zigbee技术允许其使用不同的工作频率。IEEE801.15.4工作在3个不同的ISM频段：2.4GHz（全球通用频段）和868/915MHz。3个频段共规范了27个物理信道，其中2.4GHz频段定义了16个信道，915MHz频段定义了10个信道，868MHz频段定义了1个频段。对于各个国家和地区采用的工作频率范围的不同，为提供数据的传输速率，IEEE802.15.4标准针对不同的频率范围规定了不同的调制方式。因而在不同的频率段中，其数据传输速率不同，具体调制方式和传输速率如表1所示。
Zigbee技术对发射功率也进行严格的规范，遵照不同国家和地区制定了不同的最大发射功率，发射功率范围为0～10dBm，其通信距离为10～300m。在误码率小于1%的条件下，Zigbee的接收灵敏度为-85dBm。为适应低速率、低功耗的无线通信传输，IEEE802.15.4标准物理层定义了适用于3个频段的通用规范，包括以下三类：
1）接收机能量检测（ED，energy detection）：EQ用来评估信道带宽内接收机的信号能量，其检测结果以8个比特的整数来表示，通过物理层原语PLME-ED.confirm向媒体访问控制层的管理实体报告所检测的结果。
2）链路服务质量（LQI，Link quality indicator）。LQI用来评估接收机所接收的数据包强度和品质，其数值用一个8比特的整数来表示，其值的大小表示链路质量的高低，并通过物理层原语PD-DATAA.indication发送给媒体访问控制层。
3）清除信道评估（CCA，Clear channel assessment）。IEEE802.15.4标准的物理层协议规范了3种清除信道评估模式。
① 清除信道评估模式1：若通过能量检测，其信道能量大于阈值能量时，则返回忙的信息。
② 清除信道评估模式2：载波判断，当清除信道评估检测到一个扩展的调制信号时，给出一个忙的信息。其中这个信息可能高于或低于能量检测门限值。
③ 清除信道评估模式3：当清除信道评估检测到一个扩展信号时，且扩展信号携带的能量大于阈值能量，则返回忙的信息。
对于以上任意一种清除信道评估模式，如果物理层正在接收数据时，若收到PLME-CCA请求原语，清除信道评估也会返回忙的信息。当检测到信道忙时，物理层用PLME-CCA.confirm原语向媒体访问控制层发送一个具有BUSY状态的信息，当检测信道空闲时，发送一个具有IDLE状态的信息到媒体访问控制层。
2 媒体访问控制层（MAC）
2.1 MAC层概述
在IEEE802.15.4标准中，给出了MAC协议的规范，以便于接入物理层无线信道。MAC层数据服务为物理层与网络层之间的数据传输提供一个接口，以实现数据发送、接收和处理排列中清除一个MAC层服务数据单元。MAC层管理服务允许上层与MAC层管理实体之间传输管理指令，其主要功能为设备通信链路的连接和断开管理、信标管理、个域网信息库管理、孤点管理、复位管理、接收管理、信道扫描管理、通信状态管理、设备的状态管理、启动、网络同步、轮询管理等。
2.2 信道扫描
所有设备都必须能够对所规定的一系列信道进行被动和孤点扫描，同时FFD还具有能进行能量检测和主动扫描。在FFD作为个域网协调器前，首先进行能量检测或主动扫描，或者在选择与一个个域网建立连接前，执行主动或被动扫描；设备通过孤点扫描来锁定失去连接的父节点。对于RFD可选择能量检测扫描或主动扫描来选择合适的信道连接网络。
1）ED信道扫描
通过一次扫描各个信道，设备节点可以得到各个信道的峰值能量。通过这个信息，设备节点可以选择合适出信道，以接入到网络。对每一个逻辑信道，MAC层管理实体设置相应的信道序列号，且切换到相应的信道，在[aBaseSuperframeDuration×（2n+1）]个符号周期内重复地对该信道进行能量检测（其中n为扫描参数值0-14之间），在此期间内所得到的最大能量检测值。其中设备能够存储1到信道能量检测最大值之间的数值。
2）被动信道扫描
设备在选择与一个个域网建立连接之前，可以执行被动扫描。与主动扫描类似，它允许设备锁定它所在的个域网中任何发送信标的协调器。在PAN描述器的最大值或已经扫描所有信道后，扫描结束。
3）孤立信道扫描
对每一个逻辑信道，设备首先设置当前信道值，且切换到相应的信道，然后发送一个孤立通告命令；这时接收机处于工作状态，接收时间最多为aResponseWaitTime个符号周期，在等待时间内接收协调器重新连接命令，设备关闭接收机。当设备受到重新连接命令或者已经扫描过所有规范的逻辑信道后，孤立信达扫描结束。
2.3 MAC层帧结构
MAC层帧结构由三个部分组成：MAC层帧头、可变长MAC载荷和帧尾。帧控制域包括帧类型的定义、地址子域与其他控制信息，定义帧的类型、格式等。在地址域中，存在着两种地址：64位的IEEE MAC地址和16位的Zigbee网络地址，在数据传输过程中，可以采用任意一种寻址方式。帧载荷域的长度可变，不同帧类型所包含的不同的信息。在IEEE802.15.4标准中，给出了4种帧的定义：信标帧、数据帧、确认帧和命令帧。信标帧和数据帧包含高层信息，而确认帧和命令帧由MAC层产生。
3 结论
Zigbee技术为一Zigbee为一种标准化的、能满足无线传感器网络低成本、低功耗需要的无线通信技术。该文对Zigbee协议栈中的相关信息做了详细的介绍。首先介绍了Zigbee协议栈的整体结构，从物理层到应用层，逐一分析了Zigbee标准各层的特点。重点介绍了Zigbee标准的频段和通用规范、信道扫描的分类和帧结构。
参考文献：
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R&S高端矢量信号发生器SMW200A于2013年正式面世，其功能经过三年来不断丰富和完善，已经成为集毫米波宽带信号发生器、多通道射频信号发生器和MIMO信道衰落模拟器于一体的矢量信号产生平台。 SMW200A单台仪器就能覆盖100kHz到40GHz的频率范围，内部基带的调制带宽高达2000MHz。
SMW200A通过外置上变频器（例如SGS100A或SGT100A）可以外部扩展最高六条射频通道，加上本身具有的两条射频通道，总共八条。配置2个基带模块和4个信道模拟模块后，可以实现4×4、8×2、2×8、8×4、4×8等MIMO信道衰落模拟，或者LTE-Advanced载波聚合模式下的4x4 MIMO场景模拟。在SMW200A面世之前，上述场景的模拟都需要多台仪器来实现。
SMW200A内置各种重要的数字通信标准选件，包括LTE、LTE-Advanced、5G、3GPP FDD/HSPA/HSPA+、GSM/EDGE/EDGE Evolution、TD-SCDMA、CDMA2000/1xEV-DO和WLAN IEEE 802.11a/b/g/n/ac/ad等，这些数字通信标准选件均为仪器内置，所有操作和配置都在仪器界面上简单、快速地完成，无需外部电脑，从而简化调试，节省时间。由于R&S SMW200A可以配置成多通道，可以快速、方便地产生多制式调制信号，对于目前热门的多模基站测试十分方便。
SMW200A射频性能良好，例如在1GHz频点，偏离载波20kHz位置，单边带相位噪声典型值为-139dBc。 160MHz的WLAN IEEE 802.11ac信号，调制质量实测EVM值可到-49dB，其带内频响仅为0.05dB。因此可作为模块级开发和测试中所需的高质量信号激励源，如发射机调制器、混频器、小信号放大器、功放，接收机低噪放，IQ解调器、滤波器、ADC需要高性能的射频/中频信号源进行分析验证。SMW200A信号输出功率大，可应用于大功率功放测试、收发信机阻塞测试等需要中、高功率信号驱动的场景。SMW200A可应用于接收机系统级验证中，如灵敏度测试、模拟遇到阻塞干扰、邻道干扰、接收互调影响等。
此外，方便、直观是R&S SMW200A操作界面的基本理念，使用触摸屏以及框图式菜单结构，用户可以方便直观地配置信号，并通过视图观测生成信号的整个流程。
SMW200A技术特点总结：
工作频率范围：100kHz ～ 40GHz。
高功率输出(无需选件)：保证值+18dBm，典型输出+26dBm。
极优异的信号质量：-139dBc/Hz @ 1GHz，20kHz offset。
内置基带源可最大支持2GHz射频带宽。
具有极优异的幅度平坦响应：≤ 0.4dB (2GHz带宽内)。
支持实时产生矢量调制信号，同时支持波形文件播放的方式。
内部ARB存储空间最大可扩展至2G Samples。
支持无线信道衰落模拟功能，可模拟真实环境对信号的影响。
友好的操作界面，模块化菜单接口，且支持触摸操作。
SMW200A主要应用
下一代移动通信标准5G预计在2020年实现商用。目前为止，5G技术还处在预研阶段，其技术规范还没有统一定义，所以各大公司都在对5G技术进行积极的研究和讨论，还需要完成许多研究和标准化工作。5G不仅仅是LTE-A的简单演进，还会创造一个全新的技术框架体系，以满足高速数据应用场景和容纳爆发式增长的无线终端。5G满足系统容量和高数据率的方法之一就是把频谱扩展到毫米波频段、采用Massive MIMO技术以及新型空中接口和多址技术。罗德与施瓦茨公司已经为开发者评估5G移动通信网络提供了有力的技术支撑，主要包括：
毫米波l段宽带信号产生
微波频段是5G对无线移动通信颠覆式的创新。传统的移动通信工作频段主要集中在3GHz以下，使得频谱资源已经十分拥挤。而在毫米波频段可用频谱资源丰富，能够有效缓解频谱资源紧张的现状。为了满足5G网络10Gbps级的数据速率，同时也需要更大的带宽。矢量信号发生器SMW200A单台仪表可以实现最高40GHz载波2GHz带宽信号的产生。由于内置梳状信号发生器作为校准源，SMW200A内置基带电路产生的2GHz带宽的信号无须额外的校准，即可达到优于0.4dB的带内平坦度。
目前，已经标准化的毫米波宽带通信标准是802.11ad，主要用于实现家庭内部无线高清音视频信号的传输，为家庭多媒体应用带来更完备的高清视频解决方案。802.11ad抛弃了拥挤的2.4GHz和5GHz频段，使用高频载波的60GHz频谱。由于60GHz频谱在大多数国家有大段的频率可供使用，因此802.11ad可以在波束赋形技术的支持下实现多信道的同时传输，最大数据率可达速度是7Gbps。SMW200A通过外置的毫米波上变频器可将内部2GHz带宽的802.11ad基带信号上变频到60GHz频段，0.4dB的带内平坦度使得EVM在60GHz频率仍然保持在-32.2dB。
由于毫米波频段的信道模型不同于传统的6GHz以下移动通信频段，所以针对该频段的信道特性探测需求也越来越突出。R&S公司可以提供完整的信道探测方案，使用SMW200A和高频宽带频谱仪FSW，频率最高可达110GHz，带宽最高可达2GHz。配合R&S最新的信道测量软件TS-5GCS可以进行信道冲击响应、功率时延特性（PDP）、多普勒时延特性等参数测试。
Massive MIMO和多通道波束赋形信号产生
根据统计学原理，当基站侧天线数远大于用户天线数时，基站到各个用户的信道将趋于正交，用户间的干扰将趋于消失，而巨大的阵列增益也能够有效地提升每个用户的信噪比，从而在相同的时频资源上支持更多的用户。作为近年来备受关注的技术之一，多天线技术经历了从无源到有源，从二维到三维（3D），从高阶MIMO到大规模天线阵列（例如64、128天线阵列）的发展。Massive MIMO通常和波束赋形技术结合在一起使用，可以在三维空间形成具有高空间分辨能力的高增益窄细波束，能够提供更灵活的空间复用能力，改善接收信号强度并更好地抑制用户间干扰，从而实现更高的系统容量和频谱效率。
这在测试过程中就需要产生对应每根天线的多通道信号。矢量信号发生器SMW200A为MIMO系统测试提供了理想的选择，它可以产生满足标准要求的无线移动通信MIMO和波束赋形信号，目前单台SMW200A通过扩展外置上变频器最多可支持八根发射天线用于接收机测试。SMW200A配合外置上变频器频率可达到6GHz/20GHz/40GHz，带宽160MHz或2000MHz。使用多台SMW200A组合，可模拟天线数量没有上限。同时，SMW200A还可以模拟完整的MIMO传输信道，最大支持32条衰落通道。
关键词 数字集群民航空管系统发展应用
中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）01-0003-02
数字集群通信系统近年来在全国民航得到了广泛的应用，随着民航数字集群用户数以及规模的持续增加，网络覆盖规模不断增大，以数字集群通信指挥为主的移动指挥调度网络承载的业务量也日益增加。
民航数字集群通信系统目前承载着关系到民航系统各单位正常运转、安全运营的指挥调度业务，伴随着数字集群通信系统的推广应用，民航系统对集群通信的要求也日益提高，要求在系统可靠性、满足民航行业特殊需要和符合民航通信保障条例等要求。因此，当用户对数字集群通信系统提出更高要求时，应充分挖掘数字集群通信的应用潜力、提高数字集群通信网络的运行服务水平，满足民航业不断的发展需求。
1 数字集群移动通信系统的特点
移动通信网分公众移动通信网与专业移动通信网两大领域。专业移动通信系统是在给定业务范围内，为部门、行业、集团服务的专用移动通信系统，目前典型的应用如公众无线网络运营商、紧急服务部门、公众服务部门及运输、公用事业、制造和石油等生产调度和指挥系统等。集群通信代表了专业移动通信网络的发展方向，是高级的移动调度指挥通信系统的典型形式。
集群通信的最主要通信特点是一呼百应和快速接入响应，运作模式主要分为单工、半双工工作模式，无线网络中的信道资源是动态分配的，同时可以给与不同级别的用户赋予不同优先级以及和特权功能如强插、强拆功能等，集群通信还具有快速入网、指挥调度迅速、组呼、单呼、系统全呼、区域选择、限时通话、迟后呼叫、优先呼叫、自动重发等特殊功能。
集群通信目前主要分为模拟集群通信与数字集群通信，模拟集群移动通信网是在无线网络接口上采用模拟调制解调方式，是较早投入运营的集群通信模式，在1998年以前在网运营的集群通信系统几乎都采用的是模拟集群通信，但主要存在频谱利用率低，所承载的业务种类有限，不能提供数据传输业务，保密性差极易被窃听，终端体积大耗电量大携带不便等问题。数字集群通信系统是在无线网络接口采用数字调制解调方式，能够提供的业务主要包括调度指挥、数据传输、电话业务（含集群网内互通电话或与公众网间互通的电话）等业务类型。数字集群移动通信系统很好的应用了移动通信技术的最新成果，与模拟集群系统相比具有如下优点：系统容量大、扩容潜力大，无线频谱利用率高；通信质量好；承载的业务类型丰富（可传输数据、图像等各类信息）；通信保密性高；集群终端设备小巧轻便、功能强大；与公网电话、数据等网络互联简便。
2 数字集群技术的发展及应用情况
1998年3月国际电联 （ITU）制订了数字集群通信系统的国际标准，主要有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、跳频多址等三种技术标准。从应用情况来看，TETRA和iDEN两个系统应用较为广泛（均采用时分复用技术标准）。
iDEN系统为美国MOTOROLA公司于1994年推出的系统标准，主要在北美、南美及亚洲等国投入商业运营，网络主要覆盖日本、韩国、菲律宾以及美国、加拿大、巴西等美洲国家，目前已经超过了1000万用户。该系统具有无线电话、指挥调度通信、无线寻呼以及无线数据传输等功能。
TETRA系统是1995年欧洲电信标准组织（ETSI）制订的数字集群通信系统标准。经过不断的修订与完善，TETRA系统已经在全球范围内取得了很大的成功，它是欧洲电信标准委员会唯一认可的数字集群标准，同时也被中国、美国、俄罗斯等国确认为本国的数字集群通信的行业标准。TETRA数字集群通信系统能够取得最大成功的原因在于它提供了一种非常灵活的组网方式，具有良好的开放性、兼容性，同时在这个系统上可提供传统集群语音通信、非集群业务以及具有话音、数据传输、短信等业务的点对点的通信模式，具有极其丰富的业务提供功能、灵活多变的组网模式，它是国际上目前技术最先进、开放性最好、技术标准最严密、生产制造厂商最多的数字集群通信标准。
3 中国民航业数字集群发展及应用情况
中国从1997年开始制订中国的数字集群通信标准，主要参照TETRA和iDEN确定了两种集群通信体制在2000年了中国《数字集群移动通信系统体制》标准，标准中规定TETRA体制主要用于建设专用指挥调度集群网（如交通运输、、公安、电力、石油、紧急服务等）以及公众集群通信网，iDEN体制主要用于公用集群系统网络的建设，806～821 MHz/851～866 MHz频段为中国集群通信系统的工作频段。
由于TETRA系统可完成集群指挥调度、数据传输、短信、移动互联数据业务的通信及以上各种业务的点对点（移动台对移动台）的通信，基于TETRA体制在各方面的优势，中国民航业从2005年开始陆续在全国空管系统建设TETRA数字集群系统以替换原有的模拟集群系统。目前在全国民航空管系统建设已建和运营的TETRA数字集群网有：华东空管局、华北空管局、西南空管局、中南空管局、东北空管局、西北空管局等，已经在北京、上海、广州、成都、深圳、西安、昆明等各机场开通TETRA数字集群系统。其中西北空管局西安咸阳国际机场800M数字集群系统于2011年11月投入建设，2012年3月成功替换原有的模拟集群系统正式投入运行。该系统由欧宇航EADS的DXT3A交换机、TB3基站，调度台、网管等组成，系统容量1500用户，现有集群用户数600多部、群组数量达到85个，同时西北空管局所辖的甘肃、青海、宁夏空管局也正在建设TETRA数字集群系统。
4 中国民航空管系统数字集群的发展思路
中国民航空管系统提供的集群通信业务主要服务各机场运行单位，如空管调度、机场安全、车辆管理、航空公司、飞机维修、机场维护、地勤服务等内部通信业务，民航机场运输服务的性质决定了集群通信业务要求具有实时性强、可靠性高、保密性强、业务量大等特点，同时民航各单位在机场的业务网点分布相对分散，业务类型多而各单位之间或不同部门之间多有密切联系，集群通信系统作为一种用于集团调度指挥通信的移动通信系统，为民航各单位提供了快速高效的移动通信指挥调度手段，在保障飞行安全及各驻场部门的正常运营中发挥着不可替代的重要作用。
现今世界已经进入高度信息化、信息移动化的时代，信息化的水平高低已经成为衡量民航业现代化程度的重要标志。民航空管系统更是一个高度依赖信息、通信的专业领域，在信息化的网络时代，人们对通信网的依赖越来越强，尤其是对于移动通信、移动信息的获取有了更高的要求，这就要求数字集群系统在提供安全、准确和优质的语音通信的基础上，需要进一步发挥数字集群系统在数据传输、信息提供、电话互联等方面的优势，为用户提高服务品质、提供灵活多样的信息服务。
由于民航空管系统数字集群服务对象的特殊性，属于民航专用网络，专网一定要从“专”字上下功夫，要结合民航行业各使用部门的特殊性提供特色的服务，如基于航班号的拨号、航班动态查询更新、短信彩信业务、旅客廊桥控制协调、机场保安控制、人员车辆定位业务、图像传输、信息共享、移动互联网等功能，要将数字集群终端转变成为一个个移动信息交互平台，构造一个移动通信专用信息网络，为指挥调度及时提供必要的信息支持。同时为加强民航各机场之间的直接联络通信，可以考虑将各机场之间的数字集群系统进行联网对接，做到不同地域机场之间也可以通过集群终端进行语音通信、信息通报等，为民航业内联合处置紧急情况、航班调度、及时通报航班信息、协调航班延误等方面提供及时高效的通信手段。
5 结束语
本文主要对我国民航空管数字集群系统进行了分析和研究，通过本文的探讨，我们了解到民航空管数字集群处于发展的阶段，仍然有很大的发展空间，还存在很多问题需要解决，相信随着我国民航空管通信的不断发展，民航空管数字集群系统应用一定会有一个更大程度的提高。
参考文献
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3GPP的基本情况、工作流程及相关技术文档管理方式
3GPP，即第三代合作伙伴计划（The 3rd Generation Partnership Project），是由多成员组成的通信标准化组织。在其官方网站（）上可以了解该组织的基本情况、工作流程和相关技术文档的管理方式。
3GPP于1998年成立，旨在研究制定并推广基于演进的GSM核心网络的3G标准。作为全球无线通信标准领域主要的标准组织之一，3GPP标准提供的是一种统一的技术规范，目的是保障通信产品或服务的互换性、兼容性和通用性，这些技术规范对于通信领域的生产企业具有指导作用。因此，为了把握技术发展方向，同时指导本公司产品开发，通信行业的主要企业都已加入3GPP，并积极参与3GPP标准的讨论和制定。目前作为通信标准制定的积极参与者的3GPP个体会员已有有300多家。
3GPP的组织结构中，最上面是项目协调组（PCG），由ETSI、TIA、TTC、ARIB、TTA和CCSA等6个组织伙伴（OP）组成，对其下的技术规范组（TSG）进行管理和协调。每个技术规范组下面有数量不等的工作组（WG）负责该技术规范组各个方面的工作。企业则以工作组成员的身份进入标准制定流程。3GPP的组织架构决定了那些具有技术研发优势和市场竞争力的企业，对标准的制定势必产生重要影响。
3GPP对标准讨论和制定的流程有详细的规定：其标准化工作通过会议讨论的方式推进。会议的日程及地点会提前在3GPP官方网站的“3GPP calendar”栏目中公布。在两次会议的间隙，各个会员会对上次会议中经讨论发现的现有标准中某个具体需要改进的问题进行研究，在接下来的会议中，拥有提案权的成员将上述解决方案形成提案（CR）递交，成员在递交提案之前，往往提前将其中记载的技术方案作为专利进行申请。提案经过小组会以及技术规范组全会讨论通过后，就会正式被接收成为3GPP标准，形成标准协议（TS）或研究报告（TR），否则工作组需要对持不同观点成员的问题进行进一步研究。在整个过程中，会形成很多形式的文档，包括各种标准协议、研究报告、会议报告、提案等，对于上述文档，3GPP都会在其服务器中存档且在官网公开，上述文档的时间均由系统自动生成，不能被擅自改动。其中，有正式3GPP版本编号的标准协议和研究报告会存放在3GPP官网的FTP服务器上，其他文档会存放在3GPP官网的邮件服务器上。每次会议形成的会议报告还会以秘书邮件的形式向参与该次会议的会员群发。此外，上述文档在3GPP官方网站上后，任何人只需提供电子邮件地址，通过订阅相关邮件讨论群组就可以免费在3GPP官方网站上无限制地查阅并下载获得。
3GPP相关技术文档是否属于“现有技术”
在一些通信领域的专利无效宣告案件中，当事人提供3GPP技术文档，将上述文档中记载的技术方案作为评价涉案专利新颖性或创造性的现有技术。如在华为技术有限公司（简称“华为公司”）针对中兴通讯股份有限公司（简称“中兴公司”）的“下行导频初始位置的映射方法及装置”专利所提的无效宣告案（国家知识产权局专利复审委员会第23839号决定）、华为公司针对艾利森电话股份有限公司的“柔性无线电链路控制协议”专利所提的无效宣告案 [国家知识产权局专利复审委员会第15871号决定，北京市第一中级人民法院（2011）一中知行初字第2254号行政判决书]，以及中兴公司针对美商仁位科技公司的“高速共享控制信道的扰频使用者设备”专利所提的无效宣告案 [国家知识产权局专利复审委员会第18644号决定、北京市第一中级人民法院（2013）一中知行初字第246号行政判决书、北京市高级人民法院（2013）高行终字第2291号行政判决书]等案件中，无效请求人据以评价涉案专利新颖性或创造性的现有技术均包括3GPP技术文档。上述案件中均涉及上述文档能否被认定为“现有技术”的问题。
要解决这个问题，先要明确专利法意义上“现有技术”的含义。《专利法》第二十二条第五款规定：现有技术是指申请日以前在国内外为公众所知的技术。《专利审查指南》第二部分第三章2.1中进一步规定：现有技术包括在申请日（有优先权的，指优先权日）以前在国内外出版物上公开发表、在国内外公开使用或者以其他方式为公众所知的技术。现有技术应当在申请日以前为公众能够得知的技术内容。即在申请日以前处于能够为公众获得的状态，并包含有能够使公众从中得知实质性技术知识的内容。
根据上述规定可知，专利法意义上的“现有技术”应该符合以下三个条件：1.完整记载技术方案；2.记载相应技术方案的材料处于任何人想获得就能够获得的状态，获得上述材料的主体是不特定的公众或非特定人；3.记载相应技术方案的材料处于“为公众所知”状态的时间应早于申请日（或优先权日）。
明确了专利法意义上“现有技术”的定义，我们来看3GPP相关技术文档是否满足上述三个条件：
首先，当事人使用3GPP相关技术文档来评价涉案专利的新颖性或创造性，必定是因为上述技术文档中记载了完整的技术方案，并以该技术方案与涉案专利的技术方案进行比对。因此，上述技术文档满足被认定为现有技术的第一个条件。
其次，对于上述技术文档，3GPP都会在其服务器中存档且在其官方网站公布。上述文档后，任何人只需提供电子邮件地址，通过订阅相关邮件讨论群组即可在3GPP官方网站上无限制地查阅并下载上述文档，也就是说，上述文档一经就处于任何人想获取就可以获取的状态。因此，上述技术文档满足被认定为现有技术的第二个条件。
再次，3GPP是全球无线通信标准领域主要的标准组织之一，其官方网站是通信领域的权威网站，可信度较高。上述文件的上传时间均由系统生成，且不能被随意修改。因此，上述文档为公众所知的时间是可以确定的，可以根据这个确定的时间判断上述文档公开的时间是否在涉案专利申请日（或优先权日）之前。
综上可知，只要当事人能够证明其提交的3GPP技术文档中记载了完整的技术方案，且上述文档能够为公众所知的时间早于涉案专利的申请日（或优先权日），则上述文档中记载的技术方案可以被认定属于现有技术。
在本文之前提到的相关案件中，专利行政管理机关和司法机关基本都认可了上述判断标准。但其中两起案件中的相关认定值得注意。
其一，在第23839号决定中，对于中兴公司作为对比文件提交的Draft Change Request 36.211 v8.1.0和Draft Change Request 36.211 v8.0.0两份3GPP技术文档，专利复委员会认为，上述文档来源于http：//网站邮件列表中的邮件附件，其本身没有标明公开时间，中兴公司通过公证上述文档作为邮件附件发送的时间的方式以证明其公开时间，但该时间仅仅是邮件发出者发出该邮件的日期，并非公众能够接受到该邮件的日期，亦非上述文档上传到公共服务器可供公众获取的日期。而且中兴公司仅能举证证明公众于涉案专利申请日之后可以通过获取群组邮件的方式获得该邮件群组中的多个人向其发送的邮件。专利复审委员会据此对中兴公司主张的上述文档的公开日期未予认可，即认为上述文档不能作为评价涉案专利新颖性和创造性的现有技术。
其二，在中兴公司与美商内数位科技公司专利无效一案中，北京市高级人民法院认为，由于中兴公司提交的用以证明相关3GPP文档公开时间的材料（附件4）为外文证据，且该证据对应的公证书（附件5）中有关其保全的证据的内容为外文证据，故根据专利法实施细则第四条的规定，上述证据中的外文部分，应当视为未提交，不能作为证据使用。虽然通过附件5能够确定附件4真实存在各方当事人均认可“last modified”应翻译为“最后修订日”，但在专利法实施细则已作出明确规定的情况下，无效审查程序和后续诉讼程序不应对证据的形式要件予以突破。二审判决据此认定中兴公司提交的3GPP文档的公开时间无法确定，故上述文档不能作为评价涉案专利创造性的对比文件。
从上述两起案件不难看出，专利行政管理机关和司法机关均未否定本文之前所述的判断标准，即3GPP文档在能够被证明其记载了完整的技术方案且其为公众所知的时间早于涉案专利的申请日（或优先权日）的情况下，可以作为现有技术评价涉案专利的现有技术。但是，当事人必须以符合法律法规规定的证据充分证明相关技术文档确实已经在某一时间节点能够为公众所知晓。如果当事人没有完成对此充分举证的责任，则将承担不利的法律后果。
3GPP技术文档是否属于“公知常识”
除了将3GPP技术文档作为评价涉案专利新颖性或创造性的现有技术提交之外，当事人在一些通信领域的专利授权确权案件中，还会将3GPP技术文档作为证据提交以证明某项技术系所属领域的公知常识。
如中兴公司针对华为公司的“一种CS域呼叫终结系统和方法”专利的无效宣告请求案 [国家知识产权局专利复审委员会第23047号决定，北京知识产权法院（2014）京知行初字第78号行政判决书、北京市高级人民法院（2016）京行终2661号行政判决书]中，中兴公司将公开日为2005年6月21日的3GPP标准文档TS29.0787.0.0作为公知常识性证据提交用以证明涉案专利相对于对比文件的区别技术特征为所属领域的公知常识。又如华为公司在有关“一种彩铃选择方法、系统及相关装置”专利的驳回复审案 [国家知识产权局专利复审委员会第83552号决定，北京知识产权法院（2015）京知行初字第3495号行政判决书]中，华为公司提交了相关3GPP标准文档，并以涉案专利申请相对于对比文件的区别技术特征1、2并未被载入上述3GPP标准文档为由主张区别技术特征1、2并非所属领域的公知常识。
不同于《专利法》及《专利审查指南》对“现有技术”的明确界定，在我国现行的专利法律法规及规章中，均没有对公知常识这一概念进行明确的定义。此外，对于公知常识的判断主体，即所属领域的技术人员这一拟制的“人”的认知水平和判断能力，也没有一个客观明晰的界定。正是由于客观统一标准的缺失，对公知常识的内涵及其适用往往引起争议。在目前的行政裁决和司法审判的实践中，一般认为，某项技术当在其所属领域基于申请日（或优先权日）前的该领域技术发展水平及该领域技术人员而言，已经被广泛的接受并应用，以至于该技术在该领域已经到达了“公知化”的程度，就应被认定为公知常识。
在《专利审查指南》中，除了对公知常识的主张、适用及认定做了相应规定外，还对公知常识性证据进行了有限列举，即教科书、技术手册、技术词典三种形式。一般而言，如果某项技术已经被载入上述文献，就可以认定该项技术属于公知常识。这种对于公知常识性证据的形式要求固然为公知常识的判断提供了比较客观公允的依据，但对于如通信等技术更新极快的领域而言，这种形式的要求无疑过于刻板，因为许多新出现的技术会迅速地在产业中大量应用，很可能未等到该项技术被教科书、技术手册、技术词典收录，该项现有技术已经被通信领域的技术人员广泛接受并应用进而成为本领域的公知常识。在此情况下，当事人只能通过充分说明理由或者提交其他的证据用以说明某项技术在申请日（或优先权日）之前已经被所属领域技术人员广泛应用，已经达到“公知化”的程度，属于该领域的公知常识。
毫无疑问，“公知常识”包含在“现有技术”的范畴之内，但其属于更特殊的一种现有技术。对公知常识进行认定时，不仅要考虑时间因素，还要结合其所属技术领域的技术发展水平，确定该项技术的公知化程度。
由于3GPP相关文档不属于教科书、技术手册、技术词典中任何一种，故其形式上其并不符合专利法意义上公知常识性证据的条件。同时，由于并非所有的现有技术都是公知常识，故3GPP标准文档所记载的技术内容与公知常识并非一一对应，其记载的技术内容是否属于公知常识需要根据个案具体情况判断该项技术是否已经为通信领域的技术人员所广泛接受以至于到达了“公知化”的程度。
当然，考虑到3GPP标准对于通信领域的生产企业的指导作用，3GPP技术文档在一定程度上可以佐证其记载的技术方案经过行业内一段时间的广泛使用之后已经成为本领域的公知常识，但不能仅依据某项技术内容已经被纳入3GPP技术文档这一事实本身，证明其记载的技术内容就当然属于本领域的公知常识。同样的道理，也不能仅凭某项技术内容没有被纳入3GPP技术文档这一事实本身，证明其记载的技术内容必定不是本领域的公知常识。在之前例举的两起案件中，司法机关在生效的裁判文书中均明确了上述标准。
关键词：航空电子；机载数据总线；数据传输；429总线
中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)18-4350-04
Implementation of ARIINC 429 Buses
LING Bo1, ZHAO Jing1, LIU Shan-shan2
(1. Shaanxi Branch Economic Information Center, China National Tobacco Corporation, Xi’an 710061, China; 2. China Eastern Airlines Corporation Limited (CEA) Engineering &Technic,Shanghai 200355, China)
Abstract: In the avionics technology development trend, Airborne data bus technology occur in the prominent place, it is mainly responsi ble for the aircraft each information system between information integration and resource sharing. Therefore, user of the demand to reli able, efficient data transmission requirements, makes bus technology has become one of the key technologies of airborne equipment integra tion. This paper firstly analyzes the concept of airborne data bus, and then introduces the arinc429 bus communication realization, including hardware design and software design.
Key words: aviation electronics; airborne data bus; data transmission; 429 bus
ARINC429数据总线定义了机载电子系统之间的通信规范，是美国航空无线电公司制定的数字总线传输标准，在微电子技术发展的影响下，机载设备的性能要求也日益提高，机载设备通信方式发生了彻底的改变，越来越多的航空电子设备已经采用了数字化技术，使得数字方式的信息传输成为通信的主要手段。相对于模拟传输具有低成本、逻辑简单、高可靠性等优点，既减轻了飞行器设备重量和体积，有提高了信息的传输精度。航空电子系统之间目前最常用的通信标准之一就是ARINC429。
1 ARINC429规范
ARINC429规范又称为MARK33数字信息传输系统，广泛应用于商用和军用飞机上。主要规定所有系统间和系统内部通讯所使用的标准。ARINC429协议分别规定了其电气标准、编码格式、信息传输特性等。
1.1编码格式
通过数字数据总线以串行的方式传输数字数据信息，在每个方向上用一根独立的数据总线，传输介质一般为STP，总线上只允许有1个发送设备，有多个接收设备（
摘要：本文结合220kV 智能变电站对站内设备进行在线监测的需求，提出建立基于IEC61850 标准的全站统一平台在线监测系统的技术方案，对各在线监测装置前端数据采集输出进行规范，建立了由智能单元和监测单元组成集成智能组件的智能设备模型，并在集成智能组件将在线监测信息与测控信息分开上传。设计了基于IEC61850通信标准并统一后台的全站在线监测系统网络框架。
0引言
智能变电站以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，不仅需要完成信息采集、测量、计量、控制与保护等常规功能，还必须在线监测站内设备的运行状态，智能评估设备的检修周期，从而完成设备资产的全寿命周期管理。近年来，国内外变电站状态监测技术得到了迅猛发展，各单位相继研制了不同类型的监测装置，包括容性设备监测装置、油中溶解气体分析（DGA）监测装置与局部放电监测装置等。本文对智能变电站的体系结构以及IEC61850的应用进行分析，给出智能变电站中状态监测系统面临的问题。结合状态监测的实际特点与功能需要，提出了现阶段切实可行的状态监测系统设计方案。
1 智能变电站在线监测技术方案
智能变电站要实现各类设备在线监测系统的有效整合，必须采用IEC61850 标准统一建模。虽然目前尚无人建立基于IEC61850 标准的对上述几种设备在线监测的统一模型，但就单种设备在线监测而言，已有工程实现了将前端数据统一为4 ~ 20 mA 标准电信号，有的还建立了IEC61850 标准模型，下面分别简述之，并提出上述几种设备在智能变电站中在线监测的技术方案。
1.1 变压器在线监测
在220kV变电站采用气相色谱原理实现主变油中溶解气体在线监测，可以将传感器输出转换为标准的4 ~ 20 mA 电信号并直接接入主变本体智能组件。
1.2 GIS 微水在线监测
GIS 微水在线监测装置的传感器主要有湿度传感器、温度传感器及压力传感器3 类。湿度传感器是信号采集的核心部分，目前大多数选用低湿环境测量的电容型湿度传感器。湿度传感器输出为常规电信号，而温度传感器、压力传感器输出均为常规电信号，可以规范这些传感器输出为统一的4~20 mA 电流信号，直接接入相应间隔集成智能组件，从而省略GIS 微水线监测单元。
1.3 断路器在线监测
断路器在线监测分为机械状态监测和电寿命监测2个方面。目前，断路器在线监测原始信息采集量主要有以下内容：主回路电流及电压、开断电流、合分闸线圈电流、断路器动触头行程及速度、断路器的操动次数、储能电机打压信号和开关位置状态信号等。其他采集量如合分闸线圈电流（采用霍尔传感器采集）、断路器动触头行程及速度等目前均由在线监测单元采集，在技术条件成熟后这些采集量也可以直接由集成智能组件采集。
2.4 避雷器在线监测
避雷器在线监测包括全电流、阻性电流及动作次数。由于避雷器监测会受到系统电压、环境温度、湿度、避雷器外表面污秽、安装位置及电磁干扰等多种因素的影响，因此，应注意结合这些因素综合监测。目前大多数避雷器在线监测系统原始数据采集主要是电流信号、放电次数及温度，虽然这些都是常规信号（可接入集成智能组件），但由于电流传感器输出信号微弱，且离集成智能组件较远，考虑抗干扰等因素，均由就地在线监测单元转换为数字信号后上传。数据上传方式主要有有线和无线2种，其中有线传输方式主要为RS- 485 总线和CAN 总线，无线传输方式主要有FM 调频发射、GSM及GPRS。由于变电站占地面积不很大，采用有线传送方式成本很低，无线传输方式适用于偏远山区线路且避雷器监测仪均安装在杆塔高处场合。本文推荐220kV智能变电站避雷器在线监测采用就地在线监测单元采集前端数据，然后采用有线方式以IEC61850 通信标准上传。
3 智能变电站在线监测系统的设计
3.1 在线监测单元与智能组件的集成
根据IEC62063 理论，智能设备有以下3 种主要实现方式：a. 一次设备机构+智能单元＋监测单元；b. 一次设备机构+集成智能组件（智能单元兼监测单元）；c. 一次设备机构本体内嵌集成智能组件（智能单元和监测单元。现阶段，一次设备机构本体内嵌集成智能组件方式技术上尚未实现，市场也无相应的成熟产品供应，已投运或在建的数字化变电站均采用一次设备机构+智能单元＋监测单元的方式。
3.2 集成智能组件在线监测信息上传
集成智能组件需将采自传感器的信息处理后上传，该部分信息数据连续采集，数据量很大，但实时性要求相对较低，同时集成智能组件通过光纤以太网口和光缆与间隔层设备连接，接收来自保护测控等二次设备的面向通用对象的变电站事件GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event）下行控制命令，以GOOSE 方式上传一次设备的状态信息，该部分上、下行信息实时性要求高。为避免大量在线监测信息造成网络拥堵，影响一次设备的正常操作，建议集成智能组件将上述两部分信息加以区分处理，以不同的光纤以太网口上传，状态监测信息以制造报文规范MMS（Manufacturing Message Specification）报文上传。
3.3 基于IEC61850 的在线监测系统整合
IEC61850 有助于形成统一的在线监测系统通信规范。所有的在线监测信息均转换成数字信号后上传至站内统一的在线监测后台系统，在线监测终端和站内统一的在线监测后台系统的数据通信就采用IEC61850 标准。
