淺析空管自動化系統效能評估方法

孔嚴吉

摘 要：近年來，我國的航空業發展十分迅猛，而在航空業發展中，空管是運營和發展中的重點部分，其直接影響到航空的安全性。新時期環境下，自動化技術的發展為了空管提供了良好的條件，航空也逐漸實現了空管的自動化，且對空管的自動化系統需求也在不斷增加，為了保證其系統具有良好的效能，就需要對其效能進行準確評估，下面，本文就針對空管自動化系統效能評估方法進行分析，來對其系統效能評估進行深入的了解。

關鍵詞：空管;自動化系統;系統效能;評估方法

中圖分類號：TJ301 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）09-0234-02

0 前言

在航空也業發展中，空管自動化的系統逐漸得到了廣泛應用，其系統能夠實現對飛行員飛行狀態以及飛行沖突和異常情況的監視，還能夠對管制員進行飛行計劃的確定，從而實現對飛行狀態的動態化管理。此系統為空管部門進行空中指揮和管理的關鍵系統，為了保證其系統具有良好效能，就需要采取有效的評估方法來對其系統效能進行評估，本文就通過層次分析評估方法來對空管自動化系統效能進行評估。

1 空管自動化系統概述

此系統主要包括了雷達數據的處理、航空飛行數據的處理和動態性顯示、飛行數據的記錄與回放、系統的監控與管理以及容災的備份等功能，其各個功能實體是通過網絡的交換機進行互聯的。此系統核心的功能就是能夠實現對多種雷達信號的融合性處理，把雷達信號和飛行的計劃以及動態電報實現有效的關聯，讓空中交通的管制人員能夠對空中交通的態勢和航空器管制的位置、高度與飛行的方向等飛行狀態實現實時的掌握，同時此系統還能夠為管制人員提供飛行沖突和異常告警等信息，從而為飛行決策提供良好的幫助[1]。

雷達數據的處理主要是對多種雷達信道的信號進行接收、對其數據進行融合以及實現航跡和飛行計劃的自動化相關等，其需要具備高性能的處理能力以及可靠性。航空飛行數據的處理主要是對電報進行自動化的處理、對飛行計劃的管理、對飛行軌跡的估算以及飛行計劃的沖突實施探測等，航空飛行數據的動態性顯示主要是對飛行的態勢進行實時的顯示，涉及雷電的數據以及飛行的數據等，并提供相應人機的接口，為管制員對空中交通的監視以及指揮具有幫助作用。系統的監控與管理主要是進行系統自身運行情況的監視與管理，主要涉及接口運行、設備的運行以及應用軟件等運行的狀態[2]。飛行數據的記錄與回放主要是進行雷達航跡、各個席位的管制員操作的畫面和指令等數據的記錄，同時還包括對一些告警信息的記錄和存儲，還支持記錄的回放和查看。容災的備份主要是進行系統核心功能的實體、網絡以及數據要素等進行冗余的設計與備份。

2 層次分析評估方法概述

本文對空管自動化系統的效能評估主要就是采用層次分析評估方法，此方法是由美國的學者所提出的把定性與定量分析進行有效結合的分析法，其能夠對多指標的復雜性系統進行分析和評價。此方法是把復雜性問題通過逐層進行分解，后于每一層次來把分解后問題進行逐步的分析，每一個層次內每個因素都對總體的結果影響程度進行量化。此方法能夠用在對多個目標、多個準則以及多個時期系統的評價中，特別適合用在具備分層交錯性評價指標類型，且其目標值又具有難以進行定量描述的系統[3]。

通過層次分析評估方法來進行綜合評估數學模型的建立以及分析計算的過程，可以分成6步驟。按照系統評價指標的體系，來進行系統評價相關指標體系層次結構建立;構造出同一層次的某一個評價準則下的各評價指標中，兩兩比較性相對重要判斷的矩陣，同時對其實施量化和標度;通過判斷矩陣中相對重要標度來計算出各個比較指標其相對此準則權重的向量;按照各個基本指標性質來建立規格性評價函數的模型;按照各個基本的指標值以及評價的函數，來計算出其相應指標評價函數的向量;最后根據評價函數的向量以及權重向量進行單一準則條件下評價值的計算，后逐層依次進行計算，直到完成目標層的計算，計算系統總的評價值[4]。

3 基于層次分析評估方法的空管自動化系統效能評估

3.1 確定評估指標體系

信息處理的能力：主要包括對監視數據、飛行的數據、航行的情報、氣象的信息等的處理，還包括信息相關的能力以及輔助決策的能力等。監視數據的處理主要分解成范圍、連續性能、精度、更新、最大的雷達能輸入的數量、最大能夠接入的ADS-B（廣播式的自動化相關監視）數量、能夠處理的每部雷達在每次掃描最大的點劑和航跡數量、單個ADS-B能夠處理最大的航跡數量、同時具有最大系統的航跡數量等9項指標;而飛行數據的處理主要分解成飛行的情報、空域的狀態、飛行的計劃以及飛行基計劃的最大處理數量等4項指標;其航行情報的處理主要分解成靜態航行的資料、雪情的報告和動態航行的通告等3項指標;其氣象信息的處理主要分解成雷雨、風、云層、溫度、濕度以及能見度等6項指標;其信息相關的能力主要分解成系統航跡和飛行計劃的自動化相關、其人工相關和地址碼在內的諸多相關與保持以及去相關等指標;其輔助決策的能力主要有進港排序、航班沖突調配和建議、飛行計劃沖突與調配以及危險的避讓和提示等指標[5]。

系統監控的能力：主要包括有狀態的監視、告警的功能、日志的管理以及記錄的回放等中間層的指標，其中狀態的監視可以分解成網絡、接口、設備以及應用程序的狀態監視指標;其日志的管理可以分解成系統內的數據保留最短的時間、AFTN報文記錄、歷史飛行的計劃、管制員操作的記錄、重放的記錄介質的時間、離線的數據管理指標;其告警功能主要有緊急性、區域的侵入性、最低的安全高度、重復代碼、飛行的航路是否一致性、運行許可、下滑道的監視等告警指標;其記錄的回放能夠分解成雷達航跡的數據、管制員操作的畫面與指令以及故障報警等回放指標。

可靠性指標：主要分解成固有的可用度、數據的過載處理、系統的降級處理、冗余的設計、對數據處理的平均沒有故障時間監視、單臺的工作站其平均沒有故障的時間等指標。

操作和維護性能：主要有人機界面、軟件配置相關管理、運行和維護、開放性體系的結構等中間層指標。人機的界面可以分解成相應時間、錯誤提示、幫助機制、美觀規范等指標;其運行和維護可以分解成單工作站其冷啟動的時間、系統完成冷啟動的時間、工作站和服務器CPU的平均性占有率以及最大時間的同步誤差指標;其軟件的配置管理能夠分解成版本的管理、維護和升級、運行的管理和裁剪性等指標;其開放性體系的結構能夠分解成硬件、軟件、中間件等模塊化的程度等指標[6]。

經濟性指標：主要可以分解成研制、生產、使用和保障、建設等費用以及建設的周期等指標。

3.2 績效評估的步驟和方法

根據層次分析評估方法思想來對空管的自動系統實施效能的該評估，主要可以將其分成4個步驟，首先需要進行遞階層次化結構提供的評價指標相關體系建立，后對各個評價指標權重進行逐層的計算，再按照各個基本指標性質來建立出相應規格評價函數的模型，并計算出指標的評價值，最后按照指標的權重以及評價值來逐層進行計算到目標層，并計算系統總的評價值。在本文中就主要重點對系統評價指標的體系進行討論。通過評價指標的體系建立，能夠將問題進行層次化和條理化，從而構建出系統評價的指標層次分析的結構式模型。此結構中，復雜的問題被進行分解成不同評價的指標組成性部分，這些指標按照屬性又分為若干個組，產生不同層次，在同一層次指標相應準則來對下一層的指標發揮支配效果，且又受到上一層的指標所支配，通過這種逐層分解的過程，加工系統直到分解為基本的指標。基本指標主要是直接用在規定與考核系統的性能相關技術的指標，此類指標具有相應指標的量值，此基本指標量值可以為設計值，也可以是試驗的測量值以及直觀的評價值[7]。

此層次結構的模型主要分作3-4層，第一層為最高層，其內只有一元素，為系統綜合性評價最終的結果，也是目標層，而第二層為準則層，此層次把系統評價的指標根據技術屬性分成諸多類別，且每一類也代表了系統內某一方面特性，構成不同性評價的準則，其第三層為中間層，要求每層的某一指標下每一組的指標個數要不超過9個，若其指標的個數超過9個，就需要繼續進行分層，一直到滿足其要求就可以了，其第四層為最低層，就是指基礎的指標層。

因為各個評價的指標具有對系統不同的重要性，就要對每層的各個單一準則條件下的一組指標實施權重的賦值，進而才能夠對評價值進行合理的計算。對指標評價權重的因子主要借助評價判斷的矩陣量化的標度進行實現，而判斷矩陣則為層次法核心，判斷矩陣指標元素相對的重要性相關標度，一般通過德爾菲法來把判斷矩陣的表格發于9位以上的相關領域專家實施標度的打分，并進行綜合統計的處理，來進行權重因子統計的平均值計算，對指標權重的計算方法主要有和積法、冪法和方根法等，且不同的方法也具有不同優點。

4 結語

綜上所述，本文對層次分析評估方法進行了分析，并對其在空管的自動系統效能評價中的指標體系建立和評估方法與步驟等進行了闡述，為了促進其方法更好的應用，還需要對其方法繼續不斷的進行探索和研究，來對其進行改進和完善。

參考文獻

[1] 張少軍.淺析空管自動化系統的分析與設計[J].科技展望，2016，26（15）.00037-00037.

[2] 師衛波.淺談INDRA空管自動化系統單機故障快速恢復的方法[J].科技創新與應用，2016（21）：97-97.

[3] 周銳銳.空管自動化系統效能評估方法研究[J].空中交通，2016（1）：00008-00010.

[4] 景軒宸.淺談空管自動化系統[J].科技致富向導，2015（17）：00038-00038.

[5] 李卓珩.空管自動化系統應用與維護分析[J].科技創新與應用，2017（20）：133-134.

[6] 李峰鶴.空管自動化系統的可靠性分析[J].軍民兩用技術與產品，2016（18）：21-33.

[7] 余建平.基于層次分析法的指揮自動化系統綜合效能評估研究[J].電子測試，2015（8）：73-76.