空管飛行沖突與低高度報警系統的設計與實現思考

王心路

摘 要：文章以空中管制工作為切入點，首先概括了空中管制的意義，其次對用于檢測沖突、低高度報警的系統進行了設計，最后圍繞該系統的實現展開了討論，希望可以在某些方面給人以啟發，為航空運輸業的進步提供有力支持。

關鍵詞：空中管制;飛行沖突;低高度報警

引言：研究表明，快速發展的航空運輸業，無形中增加了空中交通的流量，由此而帶來的一系列連鎖反應，包括飛機間距縮小、密度增加，出現安全問題的幾率有所增大。由此可見，對空管系統加以設計，防止飛機、障礙物發生沖突很有必要，在此過程中需要引起重視的部分，則是對檢測沖突、發出警報的模塊的設計。

1空中管制的意義

空中管制是保證航空運輸安全性的關鍵，空中管制系統的作用，則是向管制員提供目標飛機的信息，再由管制員對交通進行指揮，避免出現飛機、障礙物碰撞的情況。以自動管制方法為依據，空管系統被分為兩部分，即雷達管制、程序管制。近幾年，民用航空雷達得到了快速的發展，無論是性價比、可靠性，還是覆蓋范圍，較之前相比均有所提高，出于提高交通安全的考慮，利用雷達完成相關工作，成為提高空中管制有效性的首選，程序管制逐漸退出歷史舞臺[1]。導致地位被雷達管制取代的原因，主要是基于程序管制所開展工作，需要機組人員對飛機位置進行報告，除此之外，管制員僅能夠以飛機型號、高度和配載情況為依據，對其安全性加以判斷，如果受特殊情況影響，飛機出現飛行變化，較易由于調配不及時，導致危險發生。

2飛行沖突及低高度報警系統的設計

空管系統進行管制所借助的力量以電子技術為主，目的是避免飛機、障礙物發生碰撞，保證空中交通的有序性。要想使該系統的作用得到充分發揮，以下內容需要引起重視：

2.1系統結構

該系統核心模塊的功能，主要是檢測沖突、發出警報，除此之外，還包括數據融合、終端顯示等，均需要引起重視。首先，負責檢測沖突、發出警報的模塊，需要在以太網上，對經過融合處理的數據進行接收，再根據計算結果，向以太網傳遞警報信息。另外，該模塊的功能，還包括生成模擬數據，檢測系統運行是否正常。其次，數據融合模塊負責對雷達數據信息進行處理，該模塊先實時融合數據信息，再生成綜合數據，通過向其他模塊傳遞所生成數據的方式，達到對短期飛行沖突進行探測與處理的目標。最后，告警顯示終端需要對所接收信息，進行動態顯示，該模塊還被賦予了管制員日常工作所需的全部功能，例如，可以手動對飛行計劃進行處理。

2.2系統功能

要想避免飛行沖突出現，保證飛機、障礙物始終保持安全距離，負責檢測沖突、發出警報的系統模塊，應當具備以下功能：其一，檢測沖突。以民航進近、航路沖突標準為依據，檢測沖突并發出警報。對飛行軌跡進行推測，如果存在發生沖突的可能，及時發出警報，避免引發不必要的問題。其二，低高度報警。對飛機、地面障礙的距離進行計算，如果存在危險接近的情況，將警報信息傳遞給管制員、目標飛機，由管制員、飛行員協調處理。

2.3系統的實現

2.3.1處理流程

系統啟動后，先進行初始化，加載計算所需參數和地圖，接收融合信息，再判斷所接收信息性質，判斷是否有沖突存在，待上述環節告一段落，方可向顯示終端發出警報，同時維護雷達數據，為后續工作的開展提供便利。其中，信息融合需要引起重視，這是因為即使目標飛機相同，經由不同雷達處理所得結論，往往也會存在一定的差異，只有融合多部雷達所提供信息，才能獲得準確的結論[2]。正常情況下，以功能為依據，可將信息融合模式分為以下幾個層次：首先，一級處理。作為系統基本需求，一級處理指的是以雷達檢測信息為依據，對目標航跡、數據進行辨識，包括數據互聯、歸一處理和跟蹤識別。其次，二級處理。處理對象以位置為主，需要借助目標、目標數據的關系，獲得最終結論。最后，三級處理。其作用主要是估計空間態勢、輔助決策制定，具體來說，就是根據信息融合所得出目標運動態勢，展開更加系統、深入的分析。

2.3.2初始化

啟動后，系統就應當自行初始化，對參數、地圖進行加載。參數以沖突高度、抑制高度、告警間隔和預警時間為主。另外，報警區地標也是需要加載的對象，該系統包含大量地圖文件，地圖文件的標高和位置，便是確定地標參數的主要依據。

2.3.3數據處理

數據處理是指接收、提取數據信息，對航跡位置進行預測。接收融合信息后，系統需要對信息性質進行判斷，正北信息的處理重點，在于將丟失目標刪除，航跡信息的處理重點，則是提取數據、預測航跡位置，為檢測沖突、發出警報提供參考。在完成航跡數據幀的接收工作后，該系統可對航跡信息進行提取并判斷，如果所提取速度、坐標等信息為舊目標信息，對其進行更新即可，如果所提取信息為新目標信息，則需要對數據結構進行創建，將所提取數據加入列表[3]。

2.3.4沖突檢測

沖突檢測的作用，主要是提前管制員、飛行員發現沖突的時間，及時修改機動飛行，使飛行流量更加均衡。在實際工作中，系統應具備根據雷達信息，對目標飛機是否存在航跡沖突加以判斷的功能，如果兩條航跡的間距不在規定范圍內，則需要發出警報，以便于管制員對飛行員加以引導，通過及時調整機動飛行的方式，將可能發生的沖突解決。

2.3.5低高度報警

初始化的系統，往往需要對標高、位置等地標參數進行加載，只有這樣才能以雷達信息為依據，判斷目標飛機是否需要發出低高度報警。可用于發出警報的類型，分為預警、告警兩種，預警所對應情形是飛機和地面障礙物的相對高度，在需要預警的范圍內，而告警所對應情形是飛機低于障礙物高度。

2.3.6數據維護

數據維護模塊的功能，主要是記錄并顯示報警信息、雷達數據和時鐘信息。如果出現取消報警、發生報警等情況，系統將會在硬盤上對相關信息進行自動記錄，按照日期生成文件名稱，便于日后的查找及瀏覽。點擊系統界面的記錄按鈕，在彈出的對話框中，對所需文件進行選種，即可獲得相應的歷史報警記錄。

2.4抑制航跡

本文所設計系統的功能，除了檢測沖突、發出警報外，還包括航跡抑制，即：對航跡呼號、二次代碼進行設置，以此來達到抑制的目的。在對航跡呼號、二次代碼進行設置時，可供選擇的設置方式有兩種，其一，全名稱設置，航跡呼號是CA2102，二次代碼是4002，此時，所設計系統不進行報警處理;其二，通配設置，將航跡呼號設為SZ*，二次代碼設為4*，此時，SZ*的全部航跡、4*的所有二次代碼，均不在報警處理的范圍內。事實證明，作為保證空中運輸安全性的主要單元，飛機沖突及低高度報警系統，能夠高效完成檢測沖突、發出警報的任務，管制員可以根據工作要求，對抑制區進行自定義，管制方式的靈活性，因此而得到了大幅提高，工作效率自然會得到保證。

結論：上文所設計系統的作用，主要體現在三個方面，首先提高空管工作的自動化水平，其次避免飛機、障礙物發生碰撞，最后需保證空中交通運輸可靠、安全。分布式的處理結構，賦予了該系統便于維護及擴充的優勢，滿足不同規模機場的需求，這樣做既能夠使空域利用率得到提高，還可以減少管制員的工作量。

參考文獻：

[1]廖晨曦.空管信息一體化下飛行服務管制工作的研究[J].農村經濟與科技，2018，29（16）：263-264.

[2]呂鑫，王鴻羽，潘宏達.空管自動化系統短期沖突告警水平距離參數設置分析方法[J].民航學報，2017，1（01）：36-43.

[3]高春鋼.空管自動化系統雷達航跡與飛行計劃無法自動相關案例淺析[J].科技廣場，2016（12）：24-27.