淺析航管自動化系統中的二次應答機代碼與雷達目標關聯錯誤問題

黃 騰

（民航中南空管局，廣東 廣州 510406）

二次監視雷達(Secondary Surveillance Radar)廣泛用于民用航空空中交通管制領域，為管制員實時提供空中飛機的位置、高度、速度、以及飛機的二次應答機代碼。航管自動化系統通過飛機的二次應答機代碼可向管制員提供飛機的航班號、所屬航空公司以及該架航班的航路等信息。這個過程，在航管自動化系統中稱為飛行計劃與二次應答機代碼的關聯。

二次監視雷達的工作原理是，地面二次雷達周期性發出詢問電脈沖，飛機上的二次雷達應答機收到該詢問脈沖后，向地面二次雷達發回一組數據，其中包括飛機的飛行高度、飛行速度和飛機二次應答機代碼等信息。目前飛機的二次應答機代碼為一個4位的8進制數（0000-7777），根據國際民航組織（ICAO）的規定，分配給我國可以使用的二次代碼為1633個，具體到每一個管制區，如廣州區域管制中心，在本情報區內可以使用的二次應答機代碼為65個。隨著我國各地機場航班量的快速增長，上述的二次應答機代碼數量早已不能滿足中國民航的需求，二次應答機代碼的重復使用率在目前的航管自動化系統中逐年增加，而由二次應答機代碼重碼引起的飛機關聯錯誤的問題也呈逐年增加的趨勢，這將對飛行安全及管制工作造成一定的影響，下文對該問題危害、出現的原因及解決方法進行詳細的分析。

1 關聯錯誤對管制員的影響

1.1 增加管制員的工作量

當出現關聯錯誤的問題時，管制員需要進行較繁瑣的操作，通過修改飛行計劃等措施使航班關聯正確。在由于系統限制等原因無法自動關聯時，管制員還需要電話通知所有相關管制單位，塔臺管制員甚至還需要電話通知站調取消錯誤關聯航班的起飛報，大大地增加了管制員的工作負荷。

1.2 可能帶來潛在危險

首先，進近、區調管制員對電子進程單的依賴性很強，管制員若不能及時發現航班關聯錯誤有可能導致其掌握的航班信息有誤，會造成進近、區調指揮錯誤，導致出現管制差錯。其次，管制員在進行處理關聯錯誤的操作時，注意力會被分散，削弱其對飛行動態的監控能力，導致管制員工作出現嚴重的安全隱患。

2 關聯錯誤原因分析

目前在中國地區，幾乎90%以上的地區采用的都是根據飛機提供的二次代碼和航管自動化系統中的飛行計劃進行相關聯。本文就以北京、上海和廣州三大管制中心目前使用的的歐洲貓航管自動化系統為例子，分析航班關聯錯誤的原因。

2.1 在歐洲貓自動化系統中，航班如果要在自動化系統中相關聯，該架航班就必須滿足以下條件：

（1）航班生命周期正確。歐洲貓系統依據該架航班的FPL報文進行推算，會在該架航班進入本管制區域/起飛前30分鐘前，將該架航班的飛行計劃變為預激活(Preactive)狀態，該狀態可以保持4小時，只有飛行計劃為預激活狀態時，才可以和飛機的二次代碼進行相關。

（2）航班高度、速度有效。歐洲貓系統根據二次監視雷達傳送過來的該架航班的數據（如飛機的高度，速度等）和下線數據進行對比，確認該架航班的高度和速度都是有效值，即高度和速度都在歐洲貓系統設置的合理范圍內。

（3）二次代碼與飛行計劃相符，該航班所開的二次代碼和飛行計劃中的二次代碼必須相符。

（4）航路一致。該航班所處的位置必須和飛行計劃中的航路一致，如果該架航班位置不在該飛行計劃中的航路內，該二次代碼將不會和飛行計劃進行相關。

如果上述條件皆能滿足，那么一個二次應答機代碼就能和一個飛行計劃進行相關聯。

通過上述描述，我們可以了解到，發生關聯錯誤的情況大部分都發生在起飛時間間隔不大（飛行計劃生命周期一致），飛行航路大體一致（航路一致），而且二次代碼相同的二架飛機上。由于飛機的起飛時間、飛行航路無法隨意改變，因此，減少錯誤相關的主要措施就是通過盡量減少多個飛機的二次代碼與同一個飛行計劃相同出現的概率。

2.2 歐洲貓自動化系統二次編碼分配周期

如下圖所示，歐洲貓可用編碼分為三種狀態：空閑（FREE），已分配（ASSIGNED），凍結（FROZEN）。一個編碼無航班使用時，它的狀態為空閑，然后當飛行計劃進入預激活狀態后，歐洲貓將會自動給該飛行計劃分配一個二次代碼，此時，該代碼的狀態為已分配，當該架航班飛出本管制區/降落后，該二次代碼變為凍結狀態。凍結狀態的代碼經過一段時間可以自動轉化為空閑狀態。

圖1

經總結，歐洲貓自動化系統二次應答機代碼分配原則為：

（1）首先，最早空閑的代碼

（2）其次，選最早凍結的代碼

（3）再次，選最早被分配的代碼

如果一個管制情報區的二次編碼數量不夠，就會出現兩架甚至更多的航班同時分配到一個二次代碼的現象。如果兩架航班同時分配到一個二次代碼，并且這兩架航班起飛的時間、和起飛的航路相似，那么在航管自動化系統里就有可能會出現關聯錯誤的現象。由此可見，二次代碼的頻繁重復使用是造成關聯錯誤的最重要的原因。

根據《中國民用航空二次代碼使用管理規定》，在廣州情報區內可以使用的二次代碼數量為65個，據統計，目前廣州一天出港航班最高可達500多架（如圖2所示），導致在廣州區域管制中心內可使用的二次代碼數量嚴重不足。如遇雷雨天氣，航班大面積延誤，單架航班占用二次代碼時間大幅度上升，因二次代碼數量不足導致航班相關錯誤、報文時間錯誤等現象頻繁出現。

圖2

3 解決辦法

（1）嚴格按照規定拍發延誤報，加快二次應答機代碼分配周期。如果一架航班延誤超過半小時，應嚴格按照規定拍發延誤報，歐洲貓自動化系統收到該架航班的延誤報后，會根據延誤報中的預計起飛時間重新為該架航班分配二次代碼，從而減少重碼的概率。

（2）管制員在航班起飛時進行二次代碼校對，避免在短時間內多個重碼飛機起飛。該項措施可以有效的改進飛機的二次應答機重碼問題，但會極大的增加管制員的工作量。

（3）使用新一代雷達MODE_S模式（歐洲貓自動化系統V6版本支持）來相關飛機。新一代雷達的MODE_S模式可以支持24096個編碼，完全能夠滿足目前民航系統的需求。此項技術已經在北京、上海初步進行了驗證。在MODE_S模式下可以完全解決二次應答機重碼問題。但是由于該項技術在我國投入使用的時間比較短，MODE_S模式雷達距離全面覆蓋我國尚需要一定的時間。

隨著各地航班量的日益增加，關聯錯誤的危害將日趨明顯，為空管運行埋下安全隱患，解決或減少關聯錯誤的問題迫在眉睫。根據目前的條件和運行情況，采取拍發延誤報和起飛前校對是比較切實可行的方法，通過該兩種方法盡量地減少關聯錯誤的幾率，降低運行風險。但從長遠的角度，還需使用新一代的雷達技術，可從根本上解決關聯錯誤的問題。

［1］Thales ATM Pty Ltd.Eurocat-x system/segment specification[Z].

［2］Thales ATM Pty Ltd.Eurocat-x DPR offline data specification[Z].