模擬/計劃航跡在空管自動化系統中的設計與應用淺探

摘 要：在空管自動化系統中，有時會因為飛機處于雷達/ADSB盲區或通信設備原因導致在空管自動化系統中無法看到該架飛機的航跡，這種情況會對管制員的指揮帶來很大的不便和壓力，管制員此時一般只能依靠通過飛行員報告的飛機位置再在紙質地圖上相應處擺放棋子的方式來彌補視覺上的不足，但幾乎無法預估飛機在下一個時段的大概位置。為此，作者提出在自動化系統中增加一種模擬航跡的功能設計，由管制員可自由生成模擬航跡，模擬航跡的航路、高度、速度、位置、上升/下降率等各類參數均可隨時根據飛行員報告情況再次調整修正，模擬航跡會根據航路、速度自動判斷飛行方向，從而為管制員提供出較可靠的飛機位置和高度，且模擬航跡可進一步演變成純計劃航跡的功能。

關鍵詞：模擬/計劃航跡；空管自動化系統；設計；應用

1 功能總體設計

在進行系統設計時，我們把這個功能模塊設計在自動化顯示終端（席位）中。其采用MVC軟件分層模型，將其分為數據模型、事務邏輯、視圖三層。這樣我們需要大體確定如下幾個代碼模塊：1、模擬航跡數據模型：為其增加模擬航跡標識、速度、高度、航路、上升/下降截止高度等屬性；2、模擬航跡線程：用于計算確定和輸出模擬航跡的飛行方向和下一個更新位置點；3、模擬航跡生成＼編輯窗口：用于創建和編輯模擬航跡。

2 詳細設計

2.1 提供給用戶的創建、編輯界面

系統設計的核心在創建模擬航跡線程這個類，在其中保存著已生成的模擬航跡列表，并由此線程計算各模擬航跡下一個輸出周期狀態。我們先設計出模擬航跡的生成/編輯窗口：

創建模擬航跡時，在窗口中可輸入模擬航跡的航跡號、二次代碼、當前速度、高度、上升/下降率、上升/下降截止高度、并可用鼠標在顯示終端屏幕上選擇或用經緯度方式輸入航路點，點擊窗口的DONE按鈕可生成模擬航跡，此時在程序中創建出一個模擬航跡對象，并將其加入到模擬航跡線程的航跡列表中。其出發點（當前位置）為航路點中的第一個航路點。

2.2 模擬航跡的飛行策略

模擬航跡線程是個定時器線程，每4秒（雷達融合周期）遍歷一次模擬航跡列表，確定各航跡的飛行方向，我們只需要確定航跡應該飛向哪個航路點，則可通過計算得出此次更新周期要輸出的航跡的當前位置、高度、速度，并輸出航跡。將確定航跡的飛行方向設計成一個方法（函數），其邏輯流程如下圖所示。根據此邏輯流程，航跡會確定出要飛向的下一個航路點，并在下一個航路點處自動拐彎飛向再下一個航路點，最后在航路末點消失刪除。

當管制員剛報告飛機真實的位置、高度、速度、爬升率后，我們需要編輯模擬航跡，此時彈出模擬航跡編輯窗口，將窗口中的參數重新賦值給已存在那架飛機數據模型（不填寫某項即表示仍然使用當前值）即可。這樣在模擬航跡線程中的下一次定時器觸發時間到來時，由于會再次調用上述的確定航跡飛行方向方法（函數），因此模擬航跡總是會更新時直接得到調整后的狀態，如下圖所示，標牌中的SIM表示其為模擬航跡。

為了方便管制員調整飛機的位置，我們設計自動化顯示終端支持讓管制員直接通過拖拽模擬航跡的航跡符到指定地點的操作。該功能只需要在顯示終端的雷達畫板鼠標移動事件監聽器中重新為飛機設定當前位置即可。

在模擬航跡編輯窗口中，再設計刪除、暫停、恢復模擬航跡的功能按鈕，點擊相應按鈕后，模擬航跡會相應的被刪除顯示、停止懸掛不動（此種情況被用于模擬直升飛機等通航航跡在火場附近打水救火的懸停狀態）、恢復停止狀態。

2.3 顯示終端的更新策略

在自動化顯示終端的航跡更新策略中，還應增加對模擬航跡的處理：真實航跡直接替換掉模擬航跡并不再更新模擬航跡；模擬航跡生成時若已存在真實航跡，則模擬航跡不生成，直接返回。

3 模擬航跡功能擴展為計劃航跡

最后，如果將顯示終端中的模擬航跡生成邏輯寫成單獨的程序模塊，放到雷達處理服務器上，再經過進一步的完善即可用作計劃航跡生成/管理服務。計劃航跡中的航路使用飛行計劃中的進場、離場程序和航路點，速度使用航路點之間的距離除以航路點之間的預計到達時間差，高度使用飛行計劃中的剖面計算高度。計劃航跡也應可由管制員在席位上生成：本場起飛的飛機應從本場飛出，飛越及降落本場的飛機應從本管制區的入界點飛出。計劃航跡也可由管制員隨時調整/修正其位置、高度、速度、上升/下降率等信息。計劃航跡也應可以自動觸發生成：本場起飛飛機在收到起飛報后2分鐘仍未出現航跡顯示時即可飛出，飛越及降落本場的飛機在實際入界時間后2分鐘仍未出現航跡顯示時即可飛出。另外，當系統中帶有飛行計劃的真實航跡消失在管制區內消失時，計劃航跡也根據本文中的模擬航跡生成邏輯自動從消失點處生成出來。計劃航跡在服務器端由單通道的方式輸出，可參與自動化系統中的各管制功能及融合、告警服務，具體細節不作過多介紹。作者現已將本文所述的模擬/計劃航跡功能工程化到了作者單位所開發的空管自動化系統中，模塊中的功能還需在管制員的未來使用中進一步完善、擴充。

參考文獻

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