Sprejem ACARS - VHF signalov

Vzporedno z govornimi načini komunikacije poteka v letalstvu tudi vedno bolj živahen 
podatkovni promet, od tega pa je nekako najenostavnejši za sprejemat način, imenovan 
VHF data link (VDL, ACARS-VHF). Ta deluje v sklopu sistema ACARS (aircraft 
communications addressing and reporting system), katerega del sta še sistema za digitalno 
komuniciranje preko kratkih valov (HFDL) ter satelitov (SATCOM).

VDL deluje na določenih kanalih v VHF letalskem frekvenčnem pasu. V Evropi je primarna 
frekvenca 131,725 MHz, sekundarna 131,525 Mhz, na največjih letališčih oz. kjer je 
gostota prometa zelo velika pa imajo še dodatne. Modulacija je AM-MSK z zamikom 
1200Hz/2400Hz ter hitrostjo 2400 bps, CSMA dostop. 1200Hz pomeni spremembo bita, 
2400Hz pa njegovo ohranitev. Koda znakovno orientiranega protokola je 7 bitna ASCII s 
paritetnim bitom.

Kaj potrebujemo za sprejem? Ker je že skoraj vsaka ročna radioamaterska UKV postaja 
razširjena z AM sprejemom na pasu 118-136 MHz, se za začetek zadovoljimo s tem. Tudi 
antena bo za prve poskuse dovolj GP za  dvometerski band. Če postajo naravnamo na 
131,725 MHz, lahko tu občasno slišimo packetu podobno žvrgolenje. To so podatkovni 
paketi, ki jih letala pošiljajo zemeljskim postajam. Sedaj potrebujemo še PC računalnik z 
zvočno kartico ter ustrezno programsko opremo in seveda kabel za povezavo audio izhoda 
UKV postaje z vhodom zvočne kartice.

Poleg variante, da osvežimo naše programersko znanje in kaj sami napišemo, lahko 
programe za dekodiranje (brezplačno) dobimo na internetu. WACARS avtorja M. Robertsa 
deluje pod Windows-i in vsebuje tudi (povprečno založeno) bazo podatkov (letal, letališč, 
letalskih družb,...) s katero zna dodatno interpretirati podatke. Drugi program, KRACARS 
(avtor K. Rafiq) pa je narejen za DOS, je precej kratek (50K) in nezahteven do procesorja. 
Je res enostaven za uporabo, podatke le prikazuje na ekran in jih zapisuje v datoteke tako v 
"surovi" kot v interpretirani obliki. Enostavno zaženeš ga in to je vse.  

Zaradi vrste modulacije je sprejem precej občutljiv na motnje, oba omenjena programa pa 
zahtevata tudi dokaj natančno nastavitev jakosti signala (z nastavitvijo glasnosti radijske 
postaje ter nastavitvami v "mikserju" zvočne kartice). Sprejem lahko izboljšamo z uporabo 
boljšega sprejemnika, antene ter ustreznih filtrov. Za silo pa lahko uporabimo v povezovalni 
kabel zaporedno vezan kondenzator npr. 100nF, da grobo filtrira ter oslabi signal. Ta 
kondenzator je ob mojem Kenwood-u TH28E obvezen del opreme za sprejem. 

Gornja programa seveda nista edina na voljo, obstaja še cel kup bolj ali manj ustrezno 
dragih pripomočkov za nadzor nadglavnih prostranstev. Airmaster, SkySpy, ACT-1, Dacars, 
AirNav so nekatera imena več ali manj kompleksnih kosov opreme, ki pa tudi precej 
zmorejo.

Poglejmo si še sestavo podatkovnega paketa (izkušeno oko bo prepoznalo BSC format):

*do 16+11 znakov začetne sekvence za "ogrevanje" na 2400Hz (preklop TX, squelch,AGC)
2+2 znaka za sinhronizacijo na bit ter sinhronizacijo na znak
1 SOH znak za začetek glave
1 znak - način,zemeljska postaja
7 znakov - naslov,reg.št. letala
1 znak - ack/nak  za potrditev sprejema 
2 znaka - oznaka tipa sporočila 
1 znak - ID bloka - poveča se za 1 pri vsakem uspešnem prenosu
1 STX znak - začetek teksta
4 znaki - zaporedna oznaka sporočila
6 znakov - oznaka poleta 
do 220 znakov - tekst - sporočilo
1  ETX znak - za konec sporočila oz. ETB če je sporočilo daljše od 220 znakov in se 
nadaljuje v naslednjem paketu
2 znaka -  sekvenca za ugotavljanje napak
1  DEL znak -  marker konca paketa

na konkretnem primeru bi izgledalo takole:

*<SYN><SYN><SOH>B.HB-IOK<NAK>Q01<STX>M81ASR0306<ETX>=L<DEL>

oziroma če podatke nekoliko uredimo:

ACARS način: B (zemeljska postaja v Milanu)
Reg. št. letala: HB-IOK  (Airbus 319)
Tip sporočila: Q0 (link test)
ID bloka: 1
Št. sporočila: M81A
Št. poleta SR0306 (Swissairov polet 0306)
Sporočilo: (brez sporočila)

Sporočilo (če je) je lahko v različnih oblikah - od odprtega teksta, standardnih kratic pa do 
nizov navidez povsem naključnih znakov, največkrat pa kombinacija vsega omenjenega. 
Domala vsaka letalska družba ima svojo, značilno obliko sporočil in z malo prakse se da iz 
njih izluščiti marsikatero zanimivo informacijo, tudi če ne uporabljamo kakšnega 
višjenivojsko - dekodirnega programa. Posadke in letalski računalniki si tako (ročno ter 
avtomatsko) izmenjavajo podatke z operativnimi službami letalske družbe oziroma 
(zaenkrat še v manjši meri) s kontrolo letenja. Tako je lahko v sporočilu pozicija letala, 
meteorološki podatki, razna druga telemetrija (stanje goriva, motorjev, spisek okvar, ...) 
oziroma zahteve po npr. vremenskem poročilu ali pa kakšna druga informacija.

Kateria letala lahko detektiramo?  Pogoj je, da ima letalska družba letala opremljena s tem 
sistemom ter je uporabnik omenjene storitve (katero skoraj izključno ponujata korporaciji 
ARINC ter SITA). Tako ima recimo Adria Airways operativno opremljena le letala Airbus 
320. Od večjih družb pa zaenkrat še ni uporabnik npr. Alitalia (no, imeli naj bi nekaj letal v 
fazi preizkušanja).
Če pa se nahajamo v bližini ustrezne zemeljske postaje, lahko zaznavamo tudi "uplink" 
pakete. V Sloveniji imamo tako postajo na Brniku, v naši soseščini pa so postaje v Zagrebu, 
Gradcu, Benetkah, ...

  Poglejmo si še , do katere razdalje lahko sledimo letalu. Recimo, da leti na višini 11 km, 
kilometer več, kilometer manj. Če številko vstavimo v enačbo, dobimo ob običajnih pogojih 
razširjanja radijsko vidljivost reda 400 - 500 km, odvisno tudi od naše nadmorske višine. 
Vsak pa naj sam presodi ter preizkusi, kako in koliko vpliva konfiguracija terena. Podatka o 
moči VDL oddajnikov na letalih sicer nisem nikjer zasledil, a QRP zagotovo niso (večinoma 
naj bi uporabljali eno izmed standardnih rezervnih VHF postaj na krovu). 
             

Še par besed o nekaterih ostalih "letalskih" digitalnih povezavah:

Že v uvodu omenjeni HFDL ali ACARS - HF je podobna zadeva, le da deluje na kratkem 
valu ter z nekoliko drugačno modulacijo (8PSK, različica standarda MIL-188-110A), hitrost 
prenosa pa gre adaptivno od 150 do 1800 bps, odvisno od kvalitete zveze. Čeprav se sliši 
nekoliko staromodno, je relativno nova ter uporabna tam, kjer ni VHF pokrivanja. Je tudi 
precej cenejša za postavitev in uporabo od satelitov, čeprav so le-ti priporočeni kot 
primarno sredstvo za komuniciranje na takih področjih.

SSR oziroma sekundarni nadzorni radar pa je v pomoč kontrolorjem za radarskimi zasloni.. 
To je oddajnik na krovu letala ("transponder"), ki na zahtevo odda identifikacijsko kodo 
(način A) ter višino letala (način C).  Zahtevo odda zemeljska postaja preko antene, ki se 
vrti skupaj z anteno primarnega ("pravega") radarja. Identifikacijska koda ter višina pa se 
prikažeta kontrolorju na radarskem zaslonu poleg "pikice" primarnega radarja. "Uplink" 
poteka na 1030 MHz , "downlink" pa na 1090MHz. Sistem je v bistvu skoraj identičen 
vojaškemu "IFF" - identifikacija naš - tuj.  Novejši način "S" pa lahko poleg omenjenih 
podatkov prenaša še kup drugih parametrov oziroma lahko služi tudi kot nižji nivo raznih 
drugih sistemov. Zadeva zna postati zelo zanimiva čez kakšno leto (2005?), ko naj bi se 
začelo v večji meri uporabljati avtomatsko oddajanje točne pozicije letal prav preko tega 
sistema. Za razliko od VDL-ja , ki ga uporablja le določena podmnožica letal, je s SSR 
transponderji opremljeno praktično skoraj vse, kar leti.

Omeniti bi veljalo še VDL način 2, ki je v razvoju kot posodobitev opisanega VDL sistema. 
Zmogljivost je 31,5 Kbit/s, modulacija  D8PSK in za začetek naj bi deloval okoli 136,975 
MHz. Trenutno je v fazi razvoja in preizkušanja tako v Ameriki kot v Evropi. Sicer je tu prišlo 
do manjše zmešnjave pri poimenovnajih: prvotni VDL je pomenil VHF data link, ob pojavu 
novega načina so temu dali ime spet VDL, a kot VHF digital link, končno pa so se dogovorili 
in tako se starejši način sedaj imenuje VHF digital link 1 (VDL1), novejši  VHF digital link 2 
(VDL2), snujejo pa že tudi VDL3 in 4.

Tako bo v prihodnosti tudi v letalstvu vedno več radijskega prometa potekalo po digitalnih 
poteh in vse bolj zanimivo bo to detektirati. Za konec pa še nekaj internet naslovov na to 
tematiko:

http://patriot.net/~acars/index.htm
http://home.kabelfoon.nl/~pdw/alp/
http://www.arinc.com/Products_Services/acars.html
http://www.sita.int/index.htm
http://www.tardis.ed.ac.uk/~kr/kracars/index.html
http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Cockpit/9870/acars.html

Gregor Požar, S53RA