空管自動化系統分析與設計探討

王 琪

（中國民航西南地區空中交通管理局重慶分局 重慶 渝北 401120）

空管自動化系統分析與設計探討

王 琪

（中國民航西南地區空中交通管理局重慶分局 重慶 渝北 401120）

在空中流量快速上升的背景下，空中交通管制工作也開始面臨繁重的任務，對交通流量的控制與飛行安全的保障都提出較多要求。盡管目前空管自動化采用了主備用系統，而且各自保障雙機處理信息，已經對管制工作作了充分的保障，但是如果雷達源信號處理服務器、雷達鏈路傳輸等造成雷達信號實時缺失，系統面臨降級使用，不再提供雷達航跡，新起飛航班沒有直觀的航跡。此時的應急狀態，對管制員造成的壓力不言而喻。

空管自動化；系統分析

隨著我國民航業近幾年的不斷發展，空中交通運輸越來越活躍，我國民航飛行流量不斷增多，空管設施也不斷發展，空管自動化系統作為管制中心對空交通指揮的核心系統，能夠對飛機進行雷達監測以及雷達數據的處理，并且為管制中心提供飛機的飛行態勢狀況報告，便于對飛機的異常情況預警。我國的民航交通管制從程序管制過渡到雷達管制工作，使得空管中心原有的雷達信號顯示和處理終端，轉變成目前需要對飛行大數據進行處理的數據中心，這就不斷增加了空管應急自動化系統的復雜性，空管應急自動化系統一旦出現部分功能失效或者運行速度變慢等故障，都會給正常的空域交通指揮帶來巨大的影響。

一、管制自動化應急系統現狀分析

中國民航空管局從2002年開始為全國區域和分局/站管制中心配備空管自動化應急系統，作為本地應急設施,即在每個管制現場除了配置一套主系統值班外，再安裝一套應急系統，通過KVM/S共享器與主系統共用管制席顯示器、鍵盤、鼠標和進程單打印機，在主用系統故障時可以“一鍵切換”到應急系統，由應急系統承擔值班任務，待主用系統恢復正常后，再“一鍵切換”回到主用系統，由主用系統繼續承擔值班任務。目前管制自動化應急系統的運行方式任然存在一定的安全風險和不足之處，這種運行方式未能實現滿足空管安全連續運行的“一鍵切換”能力。究其主要原因，出于安全因素的考慮，主/備系統由不同供應商提供，其系統設計、數據處理方式不同[2]，在管制運行時主備系統獨立運行，且管制自動化應急系統無人職守，因此主備系統的飛行態勢顯示存在差異。當這種差異達到一定程度時，系統切換的縫隙會影響管制安全。為消除這一安全隱患、完成空管自動化應急系統到備份系統的升級、實現空管自動化主/備系統間的“快速切換”，空管自動化主備系統的數據同步是必需解決的關鍵技術問題。

二、空管應急自動化系統運行環境特點

空管應急信息自動化系統需要兼容處理雷達航跡和航跡，空管應急自動化系統的運行環境特點和技術需求，就和空管信息自動化系統所處理的內容完全不同。筆者認為，空管應急自動化系統就是為了補充現有空管信息自動化系統發生故障而設計的系統，所以在設計的時候，考慮的運行環境特點和技術需求，就和空管信息自動化系統不同。目前，我國的很多民航機場都部署“切換式”應急系統。機房內，空管應急自動化系統與空管信息自動化系統同時運行，并能夠共享信息資源以及管制席位設備等。在管制中心需要的時候或者空管信息自動化系統發生系統故障的時候，就可以充分利用原有系統設備，但基本功能還可以采取應急體系。同時，空管應急自動化系統還能對空域交通管理起到正常的管制作用，不僅可以給管制中心提供雷達信號以及飛行數據的監測預警功能，還需要使管制中心能夠在此基礎上，進行更好的空中交通管制調配工作。在平時，還能夠滿足管制中心的日常培訓需求，并且滿足管制工作人員正常時的安全值班和管制需要時的模擬訓練。所以根據我國空管應急自動化系統的實際情況，綜合考慮各種可能突發情況的運行環境特點和技術需求設計空管應急自動化系統。

三、空管自動化系統的具體思路

3.1 飛行計劃航路模塊設計要點

系統設計中首先保證飛行計劃航路模塊同步到原來的系統之中，握手模塊來判斷切換條件。處理模塊進行航路數據計算更新。充分利用飛行計劃實時數據、靜態數據庫的數據著手。每一航空器的飛行計劃之中，起飛機場、目的機場，時間、機型、航路、報告點、高度、速度、飛行程序等一系列數據，建立相應的靜態數據庫，處理模塊利用此信息，推演出計劃航跡模型，隨時根據報告點的實時數據，進行更新。

3.2 計劃航跡的處理

空管自動化系統降級設計中，計劃航跡模塊可作為核心模塊之一，其能夠形成航跡數據，并做出相關的告警處理工作。設計過程中，要求其根據起飛報、落地報或用戶界面確認起飛、落地、高度變化、飛行進程等相關數據進行預處理，在此基礎上完成計劃航跡的創建與更新，并使計劃航跡以平滑、連續的形態呈現出來。具體設計中，計劃航跡標牌要素，主要以高度為基準。計劃航跡首先根據飛行計劃和靜態數據庫的基礎數據，形成粗略的航跡模型，其次根據管制員的指揮信令，綜合報告點、時刻、進程等動態數據，以加權計算形式引入到模塊中，并不斷根據指令，更新計劃航跡。另外，在管制席位指揮界面，設置進程窗口等，多要素標注航跡當前狀態。此模塊的引用，可提高計劃航跡的準確性。

3.3 告警機制

自動化系統設計中，除了滿足航跡顯示的直觀性能，數據處理工作的基礎上，還應在相關的預警處理機制有所完善。系統應急狀態具體設計時，主要從兩方面進行了考慮。第一，短期沖突告警方面。航空器之間必須保持一定間隔。由于計劃航跡主要利用高度值形成標牌，其告警設計中，同樣采用的是高度值作為參數，參考航線位置進行告警。此時系統對水平間距進行預測，并在一定預測參數范圍內發出預警信息。預警信息參數等標準，可考慮采用離線編輯參數的方式，設置在靜態數據庫中。第二，最低安全高度方面。一般由于地物方面的影響，一定區域具有特定的參考范圍，該告警可以參考原系統中告警原則。但進行的仍然是預警。

四、結語

隨著空管運行保障對空管部門裝備的現代通信、導航、監視設施和空管應急自動化系統的依賴程度越來越深，管制指揮對空管自動化系統的依賴將越來越高，將大大提高管制員的管制能力，增加空域系統的容量，但是需要看到的是我國空管應急系統設施設備，在目前的設計中，主要考慮抵御系統內風險，極少在設計中考慮防御系統外風險，一旦發生外部的突發事件，就會直接影響系統的運行。

[1]田莊.民航空管自動化應急系統的設計與實現——方案設計與雷達數據處理子系統[D].廣州:中山大學,2009.

[2]王詠磊.空管應急自動化系統的分析與設計[D].成都:四川大學,2005