空管自動化系統(tǒng)雷達(dá)航跡與飛行計(jì)劃自動相關(guān)淺析

鄧 婕

（大連民航空管站技術(shù)保障部，遼寧 大連116034）

FDP（flight data pr ocessing 飛行數(shù)據(jù)處理）是空管自動化系統(tǒng)的核心組成部分之一，它與民航的自動轉(zhuǎn)報系統(tǒng)相連，收發(fā)并處理AFTN 電報，可實(shí)現(xiàn)飛行計(jì)劃管理、重復(fù)性飛行計(jì)劃管理、SSR（二次監(jiān)視雷達(dá)）應(yīng)答機(jī)代碼管理、飛行軌跡估算、飛行計(jì)劃沖突探測、飛行計(jì)劃與航跡配對、一致性監(jiān)視、流量管理和靜態(tài)數(shù)據(jù)字典管理等。本文主要介紹雷達(dá)航跡和飛行計(jì)劃自動相關(guān)的基本原理，從而對大連空管自動化系統(tǒng)中自動相關(guān)的幾種情況進(jìn)行分析，提出一些提高相關(guān)率的建議。

1 雷達(dá)航跡與飛行計(jì)劃自動相關(guān)的基本原理

1 .1 飛行計(jì)劃的管理

1 .1 .1 建立系統(tǒng)飛行計(jì)劃

雷達(dá)航跡與飛行計(jì)劃自動相關(guān)的前提是FDP 系統(tǒng)能對報文進(jìn)行正確處理，并賦予飛行計(jì)劃正確的狀態(tài)。

飛行計(jì)劃處理通過地面通信網(wǎng)和自動轉(zhuǎn)報設(shè)備收發(fā)各種類型的AFTN 電報，如DEP（起飛報）、ARR（落地報）、FPL（領(lǐng)航計(jì)劃報）、CPL（現(xiàn)行飛行計(jì)劃變更報）、CHG（FPL 修改報）、CNL（FPL 取消報）、EST（預(yù)計(jì)飛越報）等，并自動對這些電報進(jìn)行譯碼處理，提取各個報文分組項(xiàng)中的內(nèi)容，對這些報文的內(nèi)容進(jìn)行邏輯檢查，如飛行數(shù)據(jù)格式的檢查、報文格式錯誤檢查、航線錯誤檢查等，以此生成新的系統(tǒng)飛行計(jì)劃，或結(jié)合重復(fù)性飛行計(jì)劃生成系統(tǒng)飛行計(jì)劃。每條系統(tǒng)飛行計(jì)劃都存在一個生命周期，而每一個生命周期內(nèi)定義了五種基本狀態(tài)，即靜止?fàn)顟B(tài)（根據(jù)重復(fù)性飛行計(jì)劃而轉(zhuǎn)變過來的飛行計(jì)劃狀態(tài)），將來狀態(tài)（第二天的飛行計(jì)劃狀態(tài)），預(yù)激活狀態(tài)（當(dāng)天準(zhǔn)備執(zhí)行的飛行計(jì)劃狀態(tài)），激活狀態(tài)（當(dāng)天一定執(zhí)行的飛行計(jì)劃狀態(tài)），終止?fàn)顟B(tài)（航空器已落地或已飛出本管制區(qū)一段時間的飛行計(jì)劃狀態(tài)）。

FDP 系統(tǒng)根據(jù)可變參數(shù)的設(shè)置以及收到的報文中的飛行計(jì)劃信息，激活計(jì)劃（如對于本場起飛的航空器，系統(tǒng)設(shè)置成在起飛前40 分鐘激活計(jì)劃），并對該飛行計(jì)劃進(jìn)行各種處理，包括：起飛、修改、延誤、取消、落地和終止該飛行計(jì)劃等，從而引起系統(tǒng)飛行計(jì)劃狀態(tài)的轉(zhuǎn)換（適當(dāng)?shù)娜斯げ僮饕矔瓜到y(tǒng)飛行計(jì)劃狀態(tài)轉(zhuǎn)換），狀態(tài)的轉(zhuǎn)換會導(dǎo)致飛行軌跡的重新計(jì)算（如重新估算過某點(diǎn)的時間）。如果計(jì)算值與航空器的實(shí)際狀態(tài)不一致，將會影響雷達(dá)航跡和飛行計(jì)劃的配對，所以說系統(tǒng)飛行計(jì)劃的內(nèi)容及狀態(tài)的正確與否將直接影響飛行計(jì)劃與雷達(dá)航跡是否相關(guān)成功。

1 .1 .2 建立計(jì)劃航跡

對已被激活且未與一條雷達(dá)航跡配對的系統(tǒng)飛行計(jì)劃，系統(tǒng)將根據(jù)飛行計(jì)劃信息中各航班的起飛機(jī)場與起飛時間、降落機(jī)場與降落時間、飛行時經(jīng)過的航路點(diǎn)代號、高空風(fēng)速、巡航速度等靜態(tài)信息對計(jì)劃的動態(tài)軌跡進(jìn)行估算，估算出航空器飛到各航路點(diǎn)的時間，自動生成計(jì)劃航跡，以便完成飛行計(jì)劃與航跡的配對，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)航跡與飛行計(jì)劃的自動相關(guān)。

1 .2 雷達(dá)航跡與飛行計(jì)劃匹配準(zhǔn)則及關(guān)聯(lián)

在空管自動化系統(tǒng)中，F(xiàn)DP 實(shí)時接收雷達(dá)的系統(tǒng)航跡數(shù)據(jù)，雷達(dá)航跡反映了航空器在空中經(jīng)過的動態(tài)點(diǎn)跡，它包括了航空器的位置、方向、速度、SSR 代碼等數(shù)據(jù)。在管制空域內(nèi)，存在多個雷達(dá)航跡，分別屬于不同的計(jì)劃航跡。要實(shí)現(xiàn)計(jì)劃航跡與雷達(dá)航跡的配對，即哪一個飛行計(jì)劃對應(yīng)于空中的哪一個航跡目標(biāo)，常根據(jù)一定的關(guān)聯(lián)匹配準(zhǔn)則以及二次雷達(dá)應(yīng)答碼（SSR 代碼）關(guān)聯(lián)相結(jié)合的方法。

系統(tǒng)中可能存在大量的飛行計(jì)劃，而其中絕大部分明顯不可能與當(dāng)前某一個雷達(dá)航跡相關(guān)。所以，為了盡快排除這些飛行計(jì)劃，提高配對的效率，應(yīng)對與雷達(dá)航跡可能相關(guān)的飛行計(jì)劃進(jìn)行初選和精選。

1 .2 .1 飛行計(jì)劃與雷達(dá)航跡匹配的初選準(zhǔn)則

在管制區(qū)域內(nèi)的航空器，一定沿著某特定的航線飛行，一旦偏航須立即進(jìn)行糾正。根據(jù)此特點(diǎn)可以在水平方向上設(shè)置一個正方形區(qū)域。正方形的寬度可以參考最大允許偏航距離的倍數(shù)設(shè)置。然后以該正方形為中心，在垂直于它的方向上再設(shè)置一個矩形，矩形的高度則根據(jù)各管制區(qū)域所規(guī)定的高度層來確定。只有穿過此矩形區(qū)域的飛行計(jì)劃才有可能與該雷達(dá)航跡配對，在飛行計(jì)劃與航跡的配對過程中，此項(xiàng)稱為區(qū)域因子。

1 .2 .2 飛行計(jì)劃與雷達(dá)航跡匹配的精選準(zhǔn)則

待匹配的計(jì)劃航跡能否與某雷達(dá)航跡相關(guān)，應(yīng)該進(jìn)一步從以下幾個方面進(jìn)行衡量。

（1）偏航因子：雖然有許多飛行計(jì)劃都落在以某雷達(dá)航跡點(diǎn)為中心的矩形區(qū)域內(nèi)，但它們到該航跡的距離是各不相同的，他們的關(guān)聯(lián)程度也是不同的。所以說雷達(dá)航跡點(diǎn)與某航路段的垂直距離，反映了雷達(dá)航跡點(diǎn)對計(jì)劃航路的偏離程度，偏離程度越高，說明該航跡與某計(jì)劃航路相關(guān)的可能性越低。

（2）時差因子：將雷達(dá)航跡點(diǎn)在某航路段上投影，根據(jù)飛行計(jì)劃信息可以計(jì)算出航空器預(yù)計(jì)到達(dá)該投影位置時的時間。該預(yù)計(jì)時間與雷達(dá)航跡當(dāng)前的時間相比較存在的時間差，可反映該航跡點(diǎn)在時間上偏離計(jì)劃航路的程度，差值越大，說明該航跡與某計(jì)劃航路相關(guān)聯(lián)的可能性越低。

（3）方向因子：航空器在某航路上飛行是有一定的方向的。因此可以認(rèn)為飛行計(jì)劃中的各航線段也是有方向的，對于入港和飛越的航班，在其進(jìn)入交接點(diǎn)附近時予以檢查，雷達(dá)航跡的飛行方向與飛行計(jì)劃的方向應(yīng)大致符合。若當(dāng)前航空器航跡點(diǎn)的方向與某航路段方向的交角越小，則該航跡點(diǎn)與該航路段的關(guān)聯(lián)可能性越高。

（4）速度因子：航空器在飛行過程中是有速度的，而飛行計(jì)劃中也有巡航速度信息，如果在某時刻，航空器的飛行速度與計(jì)劃航跡中的巡航速度相差很大，那么該雷達(dá)航跡與飛行計(jì)劃關(guān)聯(lián)度視為很小。

綜上所述，偏航因子和時差因子反映的是雷達(dá)航跡點(diǎn)在空間和時間上偏離計(jì)劃航跡的程度，他們在關(guān)聯(lián)中所起的作用是對等的，而方向因子和速度因子在雷達(dá)航跡與飛行計(jì)劃關(guān)聯(lián)中起著關(guān)鍵性作用，因?yàn)槿舴较蚝退俣炔粚?，則無法進(jìn)行關(guān)聯(lián)。所以FDP 系統(tǒng)在進(jìn)行飛行計(jì)劃與航跡配對精選時會多方面綜合考慮，以提高匹配的準(zhǔn)確度。

1 .2 .3 飛行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)

在進(jìn)行飛行計(jì)劃與雷達(dá)航跡配對時首先用區(qū)域因子進(jìn)行初選，繼而運(yùn)用方向因子和速度因子進(jìn)行精選，在滿足了以上三個條件后再進(jìn)行偏航因子和時差因子的關(guān)聯(lián)驗(yàn)證，一旦關(guān)聯(lián)上后則形成關(guān)聯(lián)對。一個飛行計(jì)劃可能對應(yīng)多個雷達(dá)航跡，將所有符合關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則的雷達(dá)航跡寫入特定的緩沖區(qū)，隨后進(jìn)行多次的關(guān)聯(lián)檢驗(yàn)（不同的系統(tǒng)設(shè)置的關(guān)聯(lián)檢驗(yàn)次數(shù)不一樣），一部分的雷達(dá)航跡隨著關(guān)聯(lián)檢驗(yàn)次數(shù)的增加，其不符合關(guān)聯(lián)的程度也會增加，從而將該雷達(dá)航跡從關(guān)聯(lián)緩沖區(qū)內(nèi)取消。如果最后緩沖區(qū)內(nèi)雷達(dá)航跡只有1 個，則確認(rèn)該飛行計(jì)劃與該雷達(dá)航跡配對，并讀取飛行計(jì)劃中的SSR 代碼信息，將SSR 代碼信息與雷達(dá)航跡的SSR代碼相比較，如果一致，則雷達(dá)航跡與飛行計(jì)劃相關(guān)，提取飛行計(jì)劃中的航班號，對雷達(dá)航跡進(jìn)行全標(biāo)牌顯示，為管制人員提供全面的航空器信息。如果緩沖區(qū)內(nèi)雷達(dá)航跡數(shù)不為1 時，系統(tǒng)將進(jìn)行多義性處理，可用醒目的顏色將關(guān)聯(lián)度最高的飛行計(jì)劃為雷達(dá)航跡掛上臨時標(biāo)牌，等待管制員的人工確認(rèn)（如圖1 所示）。

圖1 飛行計(jì)劃航跡與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)示意圖

2 飛行計(jì)劃與雷達(dá)航跡自動相關(guān)過程中出現(xiàn)的幾種情況

在飛行計(jì)劃與雷達(dá)航跡自動相關(guān)過程中往往出現(xiàn)不相關(guān)、相關(guān)較晚甚至相關(guān)錯誤的情況，導(dǎo)致這些情況發(fā)生的原因是多種多樣的，現(xiàn)就大連空管自動化系統(tǒng)中出現(xiàn)的有關(guān)情況進(jìn)行分析。

2 .1 飛行計(jì)劃

（1）報文格式不正確

中國民航拍發(fā)電報的一些單位，在拍發(fā)AFTN電報的時候不按照民用航空法中對拍發(fā)報文格式的正確規(guī)定發(fā)報，以至于報文格式、內(nèi)容與數(shù)據(jù)不規(guī)范，導(dǎo)致飛行計(jì)劃處理系統(tǒng)無法正確處理電報。如在發(fā)DEP報時SSR 代碼項(xiàng)的正確格式為AXXXX，不能省略A字符。發(fā)FPL 報時，航路上不應(yīng)使用非航路點(diǎn)。

（2）發(fā)報時間不準(zhǔn)確

在拍發(fā)領(lǐng)航計(jì)劃報、取消報、延誤報等電報時不按規(guī)定時間拍發(fā)，導(dǎo)致FDP 不能正確及時地變更飛行計(jì)劃的狀態(tài)，影響相關(guān)。

（3）電報內(nèi)容錯誤

由于報文傳輸鏈路質(zhì)量不高，會產(chǎn)生一定數(shù)量的錯誤電報，造成飛行計(jì)劃缺失正確的起飛時間和航路信息等內(nèi)容，導(dǎo)致FDP 不能正確處理，無法相關(guān)。

（4）未能正確的創(chuàng)建重復(fù)性飛行計(jì)劃RPL

在輸入RPL 報時應(yīng)正確輸入飛行計(jì)劃的航班號、執(zhí)行日期、起飛時間、起飛機(jī)場、航線等信息。飛行計(jì)劃內(nèi)容的正確是飛行計(jì)劃處理的前提。不相關(guān)的情況中有些是因?yàn)槲磩?chuàng)建RPL、有些是創(chuàng)建了但卻輸錯了預(yù)計(jì)起飛時間、有些是未按規(guī)定書寫航線等原因造成的。如在輸入TEST001 的RPL 時，預(yù)計(jì)起飛時間應(yīng)為00：55 ，卻誤輸入為06 ：55 ，超出了系統(tǒng)的允許范圍，系統(tǒng)飛行計(jì)劃因無法激活而不相關(guān)。

（5）FPL 的多義性

由于從AFTN 接收的FPL 報與系統(tǒng)中生成的FPL 內(nèi)容相差太大，系統(tǒng)會誤認(rèn)為這是具有同樣航班號的兩個不同的FPL，當(dāng)系統(tǒng)收到DEP 報時由于FPL 的多義性而無法進(jìn)一步對飛行計(jì)劃進(jìn)行處理，最終不能相關(guān)。

2 .2 SSR 代碼

（1）未獲得SSR 代碼信息

由于傳輸鏈路的傳輸延遲，在航空器落地后或飛出本管制區(qū)后才收到DEP 報，而收到的DEP 報中無SSR 代碼時，飛行計(jì)劃因沒有SSR 代碼信息而無法相關(guān)。

（2）航空器的SSR 代碼與DEP 報中的SSR 代碼不一致

航空器起飛后因某種原因更改了SSR 代碼，或由于DEP 報中的SSR 代碼拍發(fā)錯誤，當(dāng)進(jìn)行飛行計(jì)劃和雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)時由于二者的SSR 代碼不一致而不相關(guān)。

（3）SSR 代碼重復(fù)

在目前使用的自動化系統(tǒng)中，當(dāng)空域中出現(xiàn)具有相同的SSR 代碼的兩個雷達(dá)航跡時，只在雷達(dá)屏幕上顯示“DC”（double code ）標(biāo)識，無法實(shí)現(xiàn)相關(guān)。

2 .3 FDP 系統(tǒng)

（1）由于FDP 系統(tǒng)的飛行計(jì)劃處理進(jìn)程本身出現(xiàn)問題，不能正確地處理飛行計(jì)劃而導(dǎo)致不相關(guān)。

（2）航線資料不齊全。當(dāng)新增航路或機(jī)場時，必須在系統(tǒng)靜態(tài)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的機(jī)場、航路點(diǎn)、航線等數(shù)據(jù)表中增加相應(yīng)的信息，否則FDP 系統(tǒng)會由于航線資料不齊全，無法正確解析航路，導(dǎo)致不相關(guān)。

（3）FDP 系統(tǒng)中某些航路點(diǎn)的定義或可變參數(shù)的設(shè)置不正確。在實(shí)際工作中曾出現(xiàn)過從北京飛越大連的航班均不相關(guān)的現(xiàn)象，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是由于將該航線上的點(diǎn)ANRAT 和SANKO 均設(shè)置成大連管制區(qū)的外邊界點(diǎn)，系統(tǒng)在進(jìn)行重復(fù)性飛行計(jì)劃錯誤檢查時，不符合邏輯檢測，RPL 不生成FPL 而不相關(guān)。

（4）FDP 系統(tǒng)在生成計(jì)劃航跡時，估算到達(dá)某航路點(diǎn)的時間與雷達(dá)航跡出現(xiàn)在該點(diǎn)的時間不滿足時差因子的要求，系統(tǒng)會認(rèn)為該雷達(dá)航跡不符合相關(guān)條件而不相關(guān)。例如一架從北京起飛，目的機(jī)場為大連，SSR 代碼為A1234 的航班TEST001，根據(jù)飛行計(jì)劃估算，預(yù)計(jì)0820 到達(dá)大連邊界點(diǎn)ANRAT。如果在0820 時刻有一個A1234 的雷達(dá)航跡出現(xiàn)在ANRAT 附近，則認(rèn)為該雷達(dá)航跡符合相關(guān)條件。如果直到0850 才有一個A1234 的雷達(dá)航跡出現(xiàn)在ANRAT 附近，則不相關(guān)。

2 .4 其 它

（1）由于某種特殊的原因航空器偏航飛行

在一些特殊情況下，如航空器為了躲避雷雨區(qū)而嚴(yán)重偏離正常航線飛行，導(dǎo)致飛行計(jì)劃與雷達(dá)航跡不符合偏航因子而不相關(guān)。

（2）飛行計(jì)劃與雷達(dá)航跡相關(guān)較晚

按照雷神自動化系統(tǒng)的設(shè)置，飛行計(jì)劃在距邊界點(diǎn)預(yù)計(jì)15 分鐘（約200 公里）處應(yīng)激活相關(guān)，但在實(shí)際工作中，由于各種原因，如因順風(fēng)導(dǎo)致飛行時間縮短等，使航空器在距邊界200 公里范圍內(nèi)仍未相關(guān)，不能滿足管制員的要求。

（3）當(dāng)系統(tǒng)中存在兩個具有飛行間隔時間較短、SSR 代碼相同、飛行航線相似的不同的飛行計(jì)劃時，雷達(dá)航跡與飛行計(jì)劃易相關(guān)錯。如一架從青島飛往大連的航班 TEST001 ，SSR 代碼為1234 ，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置，該航班的飛行計(jì)劃在大連落地后60 分鐘其生命期結(jié)束。當(dāng)該架飛機(jī)落地不久，又有一架飛機(jī)從青島起飛航班號為 TEST002 ，SSR 代碼仍為1234 ，當(dāng)雷達(dá)探測到該雷達(dá)航跡，而TEST002 航班計(jì)劃還未激活時，由于系統(tǒng)中還存在TEST001 計(jì)劃，則錯誤地將該雷達(dá)航跡與TEST001 計(jì)劃相關(guān)。

3 如何提高雷達(dá)航跡與飛行計(jì)劃的相關(guān)率

根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，筆者提出一些提高相關(guān)率的建議。

（1）進(jìn)一步規(guī)范各單位拍發(fā)電報的格式以及規(guī)范不同電報的拍發(fā)時間，從而使FDP 系統(tǒng)能正確處理飛行計(jì)劃，賦予系統(tǒng)飛行計(jì)劃正確的狀態(tài)。

（2）改善傳輸鏈路的傳輸質(zhì)量，減少傳輸延遲。

（3）增設(shè)專門的飛行計(jì)劃維護(hù)人員。對于臨時增加的航班計(jì)劃應(yīng)及時補(bǔ)充；對于未能相關(guān)的航跡，應(yīng)及時更改計(jì)劃的動態(tài)數(shù)據(jù)；對于重復(fù)性飛行計(jì)劃中有變動的內(nèi)容應(yīng)及時修改；對于一年兩季的RPL 計(jì)劃要及時更新；對于系統(tǒng)中列出的第二天的飛行計(jì)劃要及時增、刪、改；對于多義性的FPL，及時刪除，確保唯一性。

（4）由于飛行計(jì)劃與雷達(dá)航跡的最后相關(guān)要依賴于DEP 報的SSR 代碼，對于國外的航班，有時收不到DEP 報，有的DEP 報中無SSR 代碼，有的DEP 報中有供國外使用的SSR 代碼。鑒于此情況，可以在現(xiàn)有的FDP 系統(tǒng)的前端增加一個對飛行情報的處理模塊，將EST 報或OVERFLY 報轉(zhuǎn)換成DEP 報，或提取EST 報和OVERFLY報中的SSR 代碼項(xiàng)，填補(bǔ)、更改飛行計(jì)劃中的SSR 代碼項(xiàng)內(nèi)容。但在實(shí)際使用中要注意，由于傳輸鏈路的原因會導(dǎo)致先收到EST 報而后收到DEP 報，后收到的DEP 報中的SSR 代碼會取代EST 報中正確的SSR 代碼，導(dǎo)致航空器實(shí)際使用的SSR 代碼與計(jì)劃中的SSR 代碼不一致而不相關(guān)。針對易發(fā)生此現(xiàn)象的航線，可采取以EST 報為主、忽略DEP 報的處理方法。

（5）加強(qiáng)人工干預(yù)功能。對于SSR 代碼不相符而其它相關(guān)判斷條件相符的雷達(dá)航跡，或?qū)τ诳罩惺褂孟嗤琒SR 代碼的多個雷達(dá)航跡，均可提供關(guān)聯(lián)度最高的飛行計(jì)劃供管制員選擇。

（6）針對相關(guān)較晚的情況，可適當(dāng)減少RPL 中該計(jì)劃的預(yù)計(jì)飛行時間，等效于增加了飛行速度。當(dāng)系統(tǒng)在對飛行計(jì)劃進(jìn)行估算時，到達(dá)航路點(diǎn)的預(yù)計(jì)時間和計(jì)劃的激活時間也相應(yīng)提前了，從而盡早相關(guān)。或者系統(tǒng)設(shè)置時，以航空器距邊界點(diǎn)的距離值代替距邊界點(diǎn)的預(yù)計(jì)時間值，只要航空器進(jìn)入距邊界點(diǎn)的某個范圍，就可以激活相關(guān)。

（7）正確設(shè)置系統(tǒng)中的可變參數(shù)。如針對第二點(diǎn)的2 .3 節(jié)中提到的情況，可通過縮短該航班飛行計(jì)劃在大連落地后的生命期來解決，同時還要避免生命期縮短帶來的影響相關(guān)的情況，所以此類可變參數(shù)必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試才能保證準(zhǔn)確。

4 結(jié)束語

作為空管自動化系統(tǒng)維護(hù)人員，只有深入了解雷達(dá)航跡與飛行計(jì)劃相關(guān)的基本工作原理，熟悉自動相關(guān)的主要條件，才能在日常的工作中遇到航跡不相關(guān)的情況時，迅速地利用相關(guān)的區(qū)域因子、時差因子、偏航因子、方向因子、速度因子進(jìn)行綜合分析，找出不相關(guān)的真正原因。針對不同的情況及時與管制人員進(jìn)行溝通，或通過修改計(jì)劃的動態(tài)數(shù)據(jù)迅速使航跡相關(guān)，為管制部門提供更優(yōu)質(zhì)更安全的設(shè)備保障服務(wù)。

［1］ MH／T 4007－2006，民用航空飛行動態(tài)固定電報格式［S］.

［2］ 雷神自動化系統(tǒng)相關(guān)資料［Z］.雷神公司，2002.