空管自動(dòng)化系統(tǒng)中飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理的研究與應(yīng)用

竇榮

摘 要：目前，飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)已成為新一代空中交通管制系統(tǒng)的一項(xiàng)重要支持系統(tǒng)，其在空管自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用對于保障飛行器安全、維護(hù)空中交通秩序具有重要意義?；诖?，本文首先介紹了空管自動(dòng)化系統(tǒng)和飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理兩者的概念，并以目前上海區(qū)域管制中心使用的飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為例，對空管自動(dòng)化系統(tǒng)中飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究。

關(guān)鍵詞：空管自動(dòng)化系統(tǒng)；飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理；概念；應(yīng)用

1空管自動(dòng)化系統(tǒng)和飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理的概念

1.1空管自動(dòng)化系統(tǒng)

空管即空中交通管制，其主要是通過對航空器的空中活動(dòng)進(jìn)行有效管理，以達(dá)到保障飛行器安全、維護(hù)空中交通秩序、保障空中交通順暢以及預(yù)防航空器相撞的目的。空管自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的復(fù)雜的分布式處理系統(tǒng)，它接收和處理來自各個(gè)雷達(dá)頭和飛行計(jì)劃的數(shù)據(jù)，通過人機(jī)界面給空中交通管制員提供對整個(gè)管制區(qū)內(nèi)飛行活動(dòng)的監(jiān)視、預(yù)測和告警信息，協(xié)助管制員對空中交通進(jìn)行安全有序的管理。

1.2飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)作為整個(gè)空管中心系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理核心之一，任務(wù)主要是以飛行計(jì)劃處理、飛行情報(bào)傳輸和處理為核心，完成與飛行有關(guān)的數(shù)據(jù)和飛行情報(bào)的接收、發(fā)送、驗(yàn)證和自動(dòng)處理等工作，并向管制員提供實(shí)時(shí)更新的飛行計(jì)劃等。

為了使飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯編碼獨(dú)立，提高代碼重用率，目前上海區(qū)域管制中心使用的飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（FDP）都具有模塊化的設(shè)計(jì)，應(yīng)用系統(tǒng)分為應(yīng)用層和基礎(chǔ)類層，應(yīng)用層再劃分為電報(bào)接收子系統(tǒng)（ARSS）、電報(bào)解析子系統(tǒng)（AAS）、航路解析子系統(tǒng)（RAS）、數(shù)據(jù)歸檔子系統(tǒng)（ARC）、前臺(tái)響應(yīng)子系統(tǒng)（RFS）等多個(gè)子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)對應(yīng)一個(gè)線程，各個(gè)系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)完成對飛行情報(bào)的處理。應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2空管自動(dòng)化系統(tǒng)中飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理的具體應(yīng)用

2.1飛機(jī)情報(bào)處理

2.1.1飛機(jī)情報(bào)處理流程

飛行情報(bào)處理流程主要分為與飛行情報(bào)網(wǎng)連接、飛行情報(bào)的接收、飛行情報(bào)的發(fā)送三部分。飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)（FDP）并不是直接與飛行情報(bào)網(wǎng)相連接，而是通過前端通訊處理機(jī)間接與飛行情報(bào)網(wǎng)連接。飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)與飛行情報(bào)網(wǎng)之間的情報(bào)傳遞是通過前段通訊處理機(jī)這一中介來實(shí)現(xiàn)的。

2.1.2飛機(jī)情報(bào)組報(bào)

電報(bào)均由一些報(bào)文分組組成，不同的報(bào)文分組經(jīng)過不同的組合方式，會(huì)形成多種類型的飛行情報(bào)，而組報(bào)的過程就是根據(jù)不同的報(bào)文分組生成一條符合電報(bào)格式要求的飛行情報(bào)的過程。飛機(jī)情報(bào)組會(huì)向飛行數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)（FDP）發(fā)送組報(bào)請求，組報(bào)請求分為三種類別：一是根據(jù)分組報(bào)文組報(bào)；二是根據(jù)計(jì)劃ID組報(bào)；三是根據(jù)計(jì)劃ID與相關(guān)信息組報(bào)。

2.1.3飛機(jī)情報(bào)存檔

飛機(jī)情報(bào)存檔就是將接收成功的報(bào)文保存在系統(tǒng)中，并在經(jīng)過一段適應(yīng)性時(shí)間之后將其轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)庫，這樣能夠保障系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。保存在本地的信息允許席位進(jìn)行各種查詢操作；轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)允許在支援工作席上進(jìn)行各種查詢操作處理。

2.2飛機(jī)計(jì)劃處理

2.2.1飛機(jī)航線處理

飛行航線描述了飛行過程的軌跡，其是后續(xù)飛行計(jì)劃相關(guān)計(jì)算的重要數(shù)據(jù)參考。飛機(jī)航線處理分為三部分內(nèi)容：一是解析航線，即根據(jù)飛行計(jì)劃中的航線來確定所有要飛越的固定點(diǎn)、管制區(qū)段間的移交點(diǎn)和管制中心間的移交點(diǎn)，并應(yīng)根據(jù)航線、飛行速度和飛機(jī)性能估算出到達(dá)每點(diǎn)的時(shí)間和高度，用于處理飛行計(jì)劃中的航路信息；二是出入界點(diǎn)與飛行類型，就是根據(jù)航線以及本管制區(qū)邊界數(shù)據(jù)，計(jì)算出入界點(diǎn)，設(shè)置飛行類型應(yīng)緊密結(jié)合管制區(qū)內(nèi)出界點(diǎn)的個(gè)數(shù)，從而確定飛行類型；三是估算軌跡，即根據(jù)飛行計(jì)劃的開始時(shí)間、預(yù)計(jì)到達(dá)邊界的時(shí)間、航線數(shù)據(jù)，估算后續(xù)預(yù)計(jì)飛行軌跡。

2.2.2過點(diǎn)計(jì)算與計(jì)劃軌跡

第一，過點(diǎn)計(jì)算運(yùn)用了“點(diǎn)到線段的距離”這一概念，不考慮垂直方向飛機(jī)高度的變化，只在水平方向上計(jì)算，將航線直接看作是由多個(gè)航路段順序連接起來的一條線，隨后依次求出當(dāng)前位置點(diǎn)距各個(gè)航路段的距離，由此可得當(dāng)前位置點(diǎn)就落在與之距離最近的航路段上。第二，計(jì)劃軌跡具有一定的局限性，僅僅對于FPT、FPF、FPL及TPO計(jì)劃在航線上飛行時(shí)才有效。

2.3飛行計(jì)劃沖突預(yù)調(diào)配

2.3.1飛行沖突探測

空中交通管制的一項(xiàng)重要工作就是探測飛行沖突。特別是像上海這樣空中航線十分發(fā)達(dá)的城市，如果交通管制工作存在問題，極易發(fā)生飛行沖突事件。因此，對于航空器的飛行，需要在實(shí)施前預(yù)先制定飛行計(jì)劃，每次增加新飛行計(jì)劃或修改計(jì)劃時(shí)，工作人員就需要仔細(xì)檢查是否會(huì)與其它飛行計(jì)劃相沖突，解決一切威脅飛行安全的沖突，這就是飛行計(jì)劃的預(yù)調(diào)配工作。而通過飛行處理數(shù)據(jù)的分析，建立飛行計(jì)劃沖突預(yù)調(diào)配的模型，可以在飛行計(jì)劃顯示操作席位上自動(dòng)對飛行計(jì)劃的沖突進(jìn)行探測，輔助調(diào)配消除沖突。

2.3.2飛行安全間隔標(biāo)準(zhǔn)

飛行間隔是為了防止飛行沖突、保證飛行安全、提高飛行空間和時(shí)間利用率所規(guī)定的航空器之間應(yīng)當(dāng)保持的最小安全距離。飛行間隔包括垂直間隔和水平間隔。水平間隔分為縱向間隔和橫向間隔。在我國，航行調(diào)度手冊中對間隔標(biāo)準(zhǔn)有明確規(guī)定，但是隨著時(shí)間的推移，間隔標(biāo)準(zhǔn)可能發(fā)生變化。

2.3.3飛機(jī)計(jì)劃沖突的調(diào)配與解決

在空域管制過程中飛機(jī)處于一個(gè)四維空間之中，飛行目標(biāo)在處于相同的地理位置、相同的高度、相同的時(shí)間時(shí)就會(huì)發(fā)生沖突，這也就要求我們從位置（X、Y）、高度、時(shí)間這個(gè)四維空間去探測飛行沖突。第一步，在探測飛行計(jì)劃沖突計(jì)算的過程中，首先要通過對航線、高度、時(shí)間三者進(jìn)行比較來檢測飛行計(jì)劃間的潛在沖突；其次就是在有沖突的這些飛行中，找出沖突的開始點(diǎn)，以便在沖突開始前就解決完沖突。通過飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對飛行計(jì)劃的潛在沖突進(jìn)行預(yù)探測，輸出包含沖突點(diǎn)、段和沖突時(shí)間的飛行計(jì)劃調(diào)配圖，使計(jì)劃制定者有更多的時(shí)間和精力來解決飛行沖突，從而更加快速、科學(xué)地對飛行計(jì)劃沖突進(jìn)行調(diào)配與解決。

結(jié)束語

通過對目前上海區(qū)域管制中心應(yīng)用的飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的研究，我們可以看出飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理在飛機(jī)情報(bào)處理、飛機(jī)計(jì)劃處理、飛行計(jì)劃沖突預(yù)調(diào)配中發(fā)揮著重要作用。當(dāng)然，其應(yīng)用過程還存在一些不足之處，這就需要后繼研究者多多改進(jìn)與優(yōu)化，以便促進(jìn)其在空管自動(dòng)化系統(tǒng)中更好地發(fā)揮其價(jià)值，以確保空中交通管制的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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