萊斯自動化系統備份同步模式下航跡不正常相關的案例

周君

（民航中南空管局空管設備應用技術開放實驗室 廣東省廣州市 510405）

1 萊斯自動化系統飛行計劃相關機制

自動化系統的飛行計劃相關是指將航班的飛行計劃信息與融合航跡信息按照一定的配對規則進行比對，當飛行計劃與航跡滿足一對一配對時，即完成計劃與航跡的相關，此時，在管制界面上的融合航跡將掛上帶有航班信息的標牌。

在萊斯自動化系統中，MSDP（監視數據處理服務器）負責生成融合航跡并完成航跡與飛行計劃的相關處理；FDP（飛行計劃處理服務器）負責飛行計劃的生成及航班4D飛行軌跡的更新。當處于非備份同步模式下時，FDP定期將飛行計劃信息通過運行子網發送至MSDP，飛行計劃信息與融合航跡在MSDP中進行關聯，從而完成航跡與飛行計劃的相關處理。在備份同步模式下，萊斯自動化系統同時會收到來自Eurocat自動化系統的DOD同步數據，DOD數據通過運行子網送入MSDP，此時MSDP會將DOD數據、飛行計劃數據及融合航跡數據進行關聯處理[1]。下面我們將對兩種運行模式下的關聯機制進行詳細討論。

1.1 非備份同步模式下的關聯機制

在非備份同步模式下，MSDP會對飛行計劃中的航班進行提取，主要包括：航班二次代碼SSR、航班號、24位地址碼、航路模型、飛行4D軌跡，并將以上信息與融合航跡參數進行比對，比對內容主要包括以下方面：

（1）SSR代碼、24位地址碼、CallSign信息的一致性比對，只要其中一個條件滿足即可；

（2）航跡位置與航路模型比對，航跡位置是否位于航路50KM范圍內；

（3）根據航跡當前位置和巡航速度，推算出航跡將要到達最近的計劃航路報告點的時刻，與飛行計劃中的預測時刻比較，時間窗在7200秒范圍內；

（4）航跡的飛行方向與本段計劃航路的指向角度差在50°范圍內；

（5）飛行計劃處于協調狀態或管制狀態；

當航跡與飛行計劃滿足上述條件且唯一對應時，即可實現相關。

1.2 備份同步模式下的相關機制

Eurocat自動化系統在完成航跡與飛行計劃的相關后，會將相關結果向外輸出，該數據稱為DOD數據。萊斯自動化系統在備份同步模式下，為了保持與主用自動化系統運行狀態的一致性，萊斯自動化系統會將DOD數據加入到相關處理的過程中。具體的處理過程為：

（1）系統收到DOD數據后，首先對DOD數據進行解碼，提取DOD中的航跡信息并通過位置、高度、航向角等信息與系統航跡進行關聯；

（2）對于無DOD關聯的系統航跡，采用1.1節所述的相關機制進行相關；

圖1：萊斯自動化系統備份模式下航跡不正常相關

（3）對于完成DOD關聯的系統航跡，若此時航跡未相關，則根據DOD的相關結果為主，尋找相應的飛行計劃與之相關；若此時航跡已相關，則將原相關的飛行計劃接相關，再根據DOD的相關結果尋找相應的飛行計劃與之相關；

（4）對于完成DOD關聯的系統航跡，若找不到與之對應的飛行計劃與之相關，則使用簡標牌相關，簡標牌僅含有DOD數據中的航班呼號及飛行高度信息。

2 相關案例分析

2.1 案例描述

本文以2019年12月17日出現的一次案例進行分析。航班CES9791執行南京飛三亞任務，SSR 7751，UTC 03:39:10 由PLT點進入廣州區調；航班CHH7046執行南昌飛海口任務，SSR 2741，UTC 03:39:04 由PLT點進入廣州區調。在萊斯自動化系統管制界面上，兩航班在進入廣州區調時均正常相關，UTC 03:52:15，航班CES9791異常自動解相關，航跡錯誤地相關至航班號為CHH7046的簡標牌上，而真實的CHH7046航班則位于CES9791航班的右下方，如圖1所示。

2.2 系統日志數分析

萊斯自動化系統中，MSDP的TPP_log文件中記錄了航跡相關處理過程的日志，日志內容如圖2所示。由圖2可知，UTC 03:52:15之前，系統日志提示航跡完成DOD數據配對，根據配對結果，航跡tracknum 763(SSR 7751)與航班號CES9791的飛行計劃進行關聯，此時航跡相關正常。但在UTC 03:52:15之后，日志顯示，航跡完成DOD配對后，相關的飛行計劃變為CHH7046。由此，我們可以得出以下的初步判斷：

表1：T0-T3時刻CES9791 DOD解碼報告

表2：T0-T3時刻CHH7046 DOD解碼報告

（1）航跡出現不正常相關的時刻為UTC 03:52:15；

（2）航跡與DOD數據配對完成后，航跡出現不正常相關。

2.3 DOD原始數據解碼

為了進一步調查事件原因，我們需要對上述時刻Eurocat自動化系統發往萊斯系統的DOD數據進行分析。根據DOD數據解析文檔的描述，DOD數據中包含3種消息類型，分別是：TRAI (Track Activation Information)（航跡激活消息），TDUP (Track Data Update)（航跡更新消息），TERM (Track Terminate)（航跡終止消息）。其中，TRAI包含了航跡的所有相關信息，在航跡相關之后發送；其次，TDUP在TRAI之后發送，每2分鐘左右發送一次，用于更新航跡的數據信息；TERM在航跡終止時發送[2]。每種類型的消息具有固定的編碼格式，具體編碼內容如圖3所示。

表3：CES9791航班飛行數據

表4：CHH7046航班飛行數據

表5：CHH7046的DOD數據與航跡CES9791飛行數據比對列表

圖2：萊斯系統相關處理日志

圖3：DOD消息編碼格式

根據DOD數據格式解析文檔的描述，我們對UTC 03:48至03:54時間段，Eurocat自動化系統輸出的DOD數據進行解碼，航班CES9791及CHH7046的解碼結果如表1、2所示。其中表1為航班CES9791的DOD解碼報告，表2為航班CHH7046的DOD解碼報告，輸出時刻T0-T3分別為：T0 03:48:09、T1 03:50:08、T2 03:52:03、T3 03:53:58，DOD原始數據均以十六進制表示。

由表1、2可知，在該時間段，CES9791的DOD報告均為TDUP報告且該TDUP報告均未含有航班的SSR、CFL高度等信息。

2.4 不正常原因分析

為了檢查DOD數據的準確性，我們通過歐洲貓自動化錄像回放的方式，提取上述航班在T0-T3時刻的飛行數據，具體信息如表3、4所示。

其中表3為CES9791的飛行參數信息，表4為CHH7046的飛行參數信息。由表3、4數據可知，DOD報告中的數據與航跡真實數據一致，DOD數據在本次事件中未出現異常情況。

在此次案例中，航班CHH7046的DOD數據與CES9791航跡進行了相關，因此，我們需要將航班CHH7046的DOD數據與航跡CES9791的飛行數據進行對比，對比結果如表5所示。

由表5可知，在03:52:03時刻，CHH7046的DOD位置信息與CES9791航跡位置差為3.3KM，高度差為609米，航向角差為12.5°，以上比對值并不滿足DOD與航跡相關的條件。由此我們可以確定，萊斯DOD與航跡相關的算法存在缺陷，會導致DOD報告與航跡出現不正常相關的現象。

3 解決方案探討

通過以上分析可知，造成本次不正常事件的原因在于萊斯自動化系統DOD相關算法存在軟件缺陷。對此我們已向萊斯廠家反映并建立PCR。同時，在廠家發布軟件補丁之前，我們可以通過以下方法避免類似事件的發生。

（1）調整萊斯系統備份同步模式下DOD相關的優先級。目前，備份同步模式下DOD相關的優先級最高，一旦DOD相關判斷有誤，將導致飛行計劃無法正常相關。可下調DOD相關的優先等級，將飛行計劃相關的優先級調高，則可避免因DOD判斷失誤造成的不正常相關現象。

（2）由DOD的解碼內容可知，當Eurocat自動化系統中飛行計劃SSR未發生變更時，TDUP數據包中將不包含SSR數據，此時，萊斯系統使用DOD進行相關時將無法使用SSR項進行相關，大大降低了相關的正確性，這也說明了采用DOD數據進行主備同步已不能滿足現場運行的需求。Eurocat V9系統的efeed接口可輸出飛行計劃同步信息，該信息包含了大量的數據信息：包括航班號、SSR、24位地址碼等詳細信息，通過efeed信息進行主備同步可很好的避免誤相關的情況，建議日后可考慮在這方面做相應的改進。

4 結語

管制員對航空器的指揮都是通過自動化系統來完成的，自動化系統的正常運行對民航安全運行具有至關重要的作用，主用自動化系統一旦發生故障，必須通過切換至備份自動化系統來完成應急。為了保證主備自動化系統切換時的無縫銜接，備用系統之間必須實時同步主用系統數據。目前，自動化系統主備同步機制已在廣州區域管制中心進行應用，但其機制仍存在一定的問題。本文通過實際工作中遇到的故障現象入手，通過分析故障原因發現了目前主備同步機制中存在的缺陷，本文結尾處對該缺陷提出了相應的改進方案。