淺析航管自動(dòng)化系統(tǒng)中的二次應(yīng)答機(jī)代碼與雷達(dá)目標(biāo)關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤問(wèn)題

黃 騰

（民航中南空管局，廣東 廣州 510406）

二次監(jiān)視雷達(dá)(Secondary Surveillance Radar)廣泛用于民用航空空中交通管制領(lǐng)域，為管制員實(shí)時(shí)提供空中飛機(jī)的位置、高度、速度、以及飛機(jī)的二次應(yīng)答機(jī)代碼。航管自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)飛機(jī)的二次應(yīng)答機(jī)代碼可向管制員提供飛機(jī)的航班號(hào)、所屬航空公司以及該架航班的航路等信息。這個(gè)過(guò)程，在航管自動(dòng)化系統(tǒng)中稱(chēng)為飛行計(jì)劃與二次應(yīng)答機(jī)代碼的關(guān)聯(lián)。

二次監(jiān)視雷達(dá)的工作原理是，地面二次雷達(dá)周期性發(fā)出詢(xún)問(wèn)電脈沖，飛機(jī)上的二次雷達(dá)應(yīng)答機(jī)收到該詢(xún)問(wèn)脈沖后，向地面二次雷達(dá)發(fā)回一組數(shù)據(jù)，其中包括飛機(jī)的飛行高度、飛行速度和飛機(jī)二次應(yīng)答機(jī)代碼等信息。目前飛機(jī)的二次應(yīng)答機(jī)代碼為一個(gè)4位的8進(jìn)制數(shù)（0000-7777），根據(jù)國(guó)際民航組織（ICAO）的規(guī)定，分配給我國(guó)可以使用的二次代碼為1633個(gè)，具體到每一個(gè)管制區(qū)，如廣州區(qū)域管制中心，在本情報(bào)區(qū)內(nèi)可以使用的二次應(yīng)答機(jī)代碼為65個(gè)。隨著我國(guó)各地機(jī)場(chǎng)航班量的快速增長(zhǎng)，上述的二次應(yīng)答機(jī)代碼數(shù)量早已不能滿(mǎn)足中國(guó)民航的需求，二次應(yīng)答機(jī)代碼的重復(fù)使用率在目前的航管自動(dòng)化系統(tǒng)中逐年增加，而由二次應(yīng)答機(jī)代碼重碼引起的飛機(jī)關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤的問(wèn)題也呈逐年增加的趨勢(shì)，這將對(duì)飛行安全及管制工作造成一定的影響，下文對(duì)該問(wèn)題危害、出現(xiàn)的原因及解決方法進(jìn)行詳細(xì)的分析。

1 關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤對(duì)管制員的影響

1.1 增加管制員的工作量

當(dāng)出現(xiàn)關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤的問(wèn)題時(shí)，管制員需要進(jìn)行較繁瑣的操作，通過(guò)修改飛行計(jì)劃等措施使航班關(guān)聯(lián)正確。在由于系統(tǒng)限制等原因無(wú)法自動(dòng)關(guān)聯(lián)時(shí)，管制員還需要電話(huà)通知所有相關(guān)管制單位，塔臺(tái)管制員甚至還需要電話(huà)通知站調(diào)取消錯(cuò)誤關(guān)聯(lián)航班的起飛報(bào)，大大地增加了管制員的工作負(fù)荷。

1.2 可能帶來(lái)潛在危險(xiǎn)

首先，進(jìn)近、區(qū)調(diào)管制員對(duì)電子進(jìn)程單的依賴(lài)性很強(qiáng)，管制員若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)航班關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤有可能導(dǎo)致其掌握的航班信息有誤，會(huì)造成進(jìn)近、區(qū)調(diào)指揮錯(cuò)誤，導(dǎo)致出現(xiàn)管制差錯(cuò)。其次，管制員在進(jìn)行處理關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤的操作時(shí)，注意力會(huì)被分散，削弱其對(duì)飛行動(dòng)態(tài)的監(jiān)控能力，導(dǎo)致管制員工作出現(xiàn)嚴(yán)重的安全隱患。

2 關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤原因分析

目前在中國(guó)地區(qū)，幾乎90%以上的地區(qū)采用的都是根據(jù)飛機(jī)提供的二次代碼和航管自動(dòng)化系統(tǒng)中的飛行計(jì)劃進(jìn)行相關(guān)聯(lián)。本文就以北京、上海和廣州三大管制中心目前使用的的歐洲貓航管自動(dòng)化系統(tǒng)為例子，分析航班關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤的原因。

2.1 在歐洲貓自動(dòng)化系統(tǒng)中，航班如果要在自動(dòng)化系統(tǒng)中相關(guān)聯(lián)，該架航班就必須滿(mǎn)足以下條件：

（1）航班生命周期正確。歐洲貓系統(tǒng)依據(jù)該架航班的FPL報(bào)文進(jìn)行推算，會(huì)在該架航班進(jìn)入本管制區(qū)域/起飛前30分鐘前，將該架航班的飛行計(jì)劃變?yōu)轭A(yù)激活(Preactive)狀態(tài)，該狀態(tài)可以保持4小時(shí)，只有飛行計(jì)劃為預(yù)激活狀態(tài)時(shí)，才可以和飛機(jī)的二次代碼進(jìn)行相關(guān)。

（2）航班高度、速度有效。歐洲貓系統(tǒng)根據(jù)二次監(jiān)視雷達(dá)傳送過(guò)來(lái)的該架航班的數(shù)據(jù)（如飛機(jī)的高度，速度等）和下線(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)該架航班的高度和速度都是有效值，即高度和速度都在歐洲貓系統(tǒng)設(shè)置的合理范圍內(nèi)。

（3）二次代碼與飛行計(jì)劃相符，該航班所開(kāi)的二次代碼和飛行計(jì)劃中的二次代碼必須相符。

（4）航路一致。該航班所處的位置必須和飛行計(jì)劃中的航路一致，如果該架航班位置不在該飛行計(jì)劃中的航路內(nèi)，該二次代碼將不會(huì)和飛行計(jì)劃進(jìn)行相關(guān)。

如果上述條件皆能滿(mǎn)足，那么一個(gè)二次應(yīng)答機(jī)代碼就能和一個(gè)飛行計(jì)劃進(jìn)行相關(guān)聯(lián)。

通過(guò)上述描述，我們可以了解到，發(fā)生關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤的情況大部分都發(fā)生在起飛時(shí)間間隔不大（飛行計(jì)劃生命周期一致），飛行航路大體一致（航路一致），而且二次代碼相同的二架飛機(jī)上。由于飛機(jī)的起飛時(shí)間、飛行航路無(wú)法隨意改變，因此，減少錯(cuò)誤相關(guān)的主要措施就是通過(guò)盡量減少多個(gè)飛機(jī)的二次代碼與同一個(gè)飛行計(jì)劃相同出現(xiàn)的概率。

2.2 歐洲貓自動(dòng)化系統(tǒng)二次編碼分配周期

如下圖所示，歐洲貓可用編碼分為三種狀態(tài)：空閑（FREE），已分配（ASSIGNED），凍結(jié)（FROZEN）。一個(gè)編碼無(wú)航班使用時(shí)，它的狀態(tài)為空閑，然后當(dāng)飛行計(jì)劃進(jìn)入預(yù)激活狀態(tài)后，歐洲貓將會(huì)自動(dòng)給該飛行計(jì)劃分配一個(gè)二次代碼，此時(shí)，該代碼的狀態(tài)為已分配，當(dāng)該架航班飛出本管制區(qū)/降落后，該二次代碼變?yōu)閮鼋Y(jié)狀態(tài)。凍結(jié)狀態(tài)的代碼經(jīng)過(guò)一段時(shí)間可以自動(dòng)轉(zhuǎn)化為空閑狀態(tài)。

圖1

經(jīng)總結(jié)，歐洲貓自動(dòng)化系統(tǒng)二次應(yīng)答機(jī)代碼分配原則為：

（1）首先，最早空閑的代碼

（2）其次，選最早凍結(jié)的代碼

（3）再次，選最早被分配的代碼

如果一個(gè)管制情報(bào)區(qū)的二次編碼數(shù)量不夠，就會(huì)出現(xiàn)兩架甚至更多的航班同時(shí)分配到一個(gè)二次代碼的現(xiàn)象。如果兩架航班同時(shí)分配到一個(gè)二次代碼，并且這兩架航班起飛的時(shí)間、和起飛的航路相似，那么在航管自動(dòng)化系統(tǒng)里就有可能會(huì)出現(xiàn)關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤的現(xiàn)象。由此可見(jiàn)，二次代碼的頻繁重復(fù)使用是造成關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤的最重要的原因。

根據(jù)《中國(guó)民用航空二次代碼使用管理規(guī)定》，在廣州情報(bào)區(qū)內(nèi)可以使用的二次代碼數(shù)量為65個(gè)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前廣州一天出港航班最高可達(dá)500多架（如圖2所示），導(dǎo)致在廣州區(qū)域管制中心內(nèi)可使用的二次代碼數(shù)量嚴(yán)重不足。如遇雷雨天氣，航班大面積延誤，單架航班占用二次代碼時(shí)間大幅度上升，因二次代碼數(shù)量不足導(dǎo)致航班相關(guān)錯(cuò)誤、報(bào)文時(shí)間錯(cuò)誤等現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)。

圖2

3 解決辦法

（1）嚴(yán)格按照規(guī)定拍發(fā)延誤報(bào)，加快二次應(yīng)答機(jī)代碼分配周期。如果一架航班延誤超過(guò)半小時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定拍發(fā)延誤報(bào)，歐洲貓自動(dòng)化系統(tǒng)收到該架航班的延誤報(bào)后，會(huì)根據(jù)延誤報(bào)中的預(yù)計(jì)起飛時(shí)間重新為該架航班分配二次代碼，從而減少重碼的概率。

（2）管制員在航班起飛時(shí)進(jìn)行二次代碼校對(duì)，避免在短時(shí)間內(nèi)多個(gè)重碼飛機(jī)起飛。該項(xiàng)措施可以有效的改進(jìn)飛機(jī)的二次應(yīng)答機(jī)重碼問(wèn)題，但會(huì)極大的增加管制員的工作量。

（3）使用新一代雷達(dá)MODE_S模式（歐洲貓自動(dòng)化系統(tǒng)V6版本支持）來(lái)相關(guān)飛機(jī)。新一代雷達(dá)的MODE_S模式可以支持24096個(gè)編碼，完全能夠滿(mǎn)足目前民航系統(tǒng)的需求。此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在北京、上海初步進(jìn)行了驗(yàn)證。在MODE_S模式下可以完全解決二次應(yīng)答機(jī)重碼問(wèn)題。但是由于該項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)投入使用的時(shí)間比較短，MODE_S模式雷達(dá)距離全面覆蓋我國(guó)尚需要一定的時(shí)間。

隨著各地航班量的日益增加，關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤的危害將日趨明顯，為空管運(yùn)行埋下安全隱患，解決或減少關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤的問(wèn)題迫在眉睫。根據(jù)目前的條件和運(yùn)行情況，采取拍發(fā)延誤報(bào)和起飛前校對(duì)是比較切實(shí)可行的方法，通過(guò)該兩種方法盡量地減少關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤的幾率，降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度，還需使用新一代的雷達(dá)技術(shù)，可從根本上解決關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤的問(wèn)題。

［1］Thales ATM Pty Ltd.Eurocat-x system/segment specification[Z].

［2］Thales ATM Pty Ltd.Eurocat-x DPR offline data specification[Z].