空管自動(dòng)化系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)探討

王 琪

（中國(guó)民航西南地區(qū)空中交通管理局重慶分局 重慶 渝北 401120）

空管自動(dòng)化系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)探討

王 琪

（中國(guó)民航西南地區(qū)空中交通管理局重慶分局 重慶 渝北 401120）

在空中流量快速上升的背景下，空中交通管制工作也開始面臨繁重的任務(wù)，對(duì)交通流量的控制與飛行安全的保障都提出較多要求。盡管目前空管自動(dòng)化采用了主備用系統(tǒng)，而且各自保障雙機(jī)處理信息，已經(jīng)對(duì)管制工作作了充分的保障，但是如果雷達(dá)源信號(hào)處理服務(wù)器、雷達(dá)鏈路傳輸?shù)仍斐衫走_(dá)信號(hào)實(shí)時(shí)缺失，系統(tǒng)面臨降級(jí)使用，不再提供雷達(dá)航跡，新起飛航班沒(méi)有直觀的航跡。此時(shí)的應(yīng)急狀態(tài)，對(duì)管制員造成的壓力不言而喻。

空管自動(dòng)化；系統(tǒng)分析

隨著我國(guó)民航業(yè)近幾年的不斷發(fā)展，空中交通運(yùn)輸越來(lái)越活躍，我國(guó)民航飛行流量不斷增多，空管設(shè)施也不斷發(fā)展，空管自動(dòng)化系統(tǒng)作為管制中心對(duì)空交通指揮的核心系統(tǒng)，能夠?qū)︼w機(jī)進(jìn)行雷達(dá)監(jiān)測(cè)以及雷達(dá)數(shù)據(jù)的處理，并且為管制中心提供飛機(jī)的飛行態(tài)勢(shì)狀況報(bào)告，便于對(duì)飛機(jī)的異常情況預(yù)警。我國(guó)的民航交通管制從程序管制過(guò)渡到雷達(dá)管制工作，使得空管中心原有的雷達(dá)信號(hào)顯示和處理終端，轉(zhuǎn)變成目前需要對(duì)飛行大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)中心，這就不斷增加了空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)的復(fù)雜性，空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)一旦出現(xiàn)部分功能失效或者運(yùn)行速度變慢等故障，都會(huì)給正常的空域交通指揮帶來(lái)巨大的影響。

一、管制自動(dòng)化應(yīng)急系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

中國(guó)民航空管局從2002年開始為全國(guó)區(qū)域和分局/站管制中心配備空管自動(dòng)化應(yīng)急系統(tǒng)，作為本地應(yīng)急設(shè)施,即在每個(gè)管制現(xiàn)場(chǎng)除了配置一套主系統(tǒng)值班外，再安裝一套應(yīng)急系統(tǒng)，通過(guò)KVM/S共享器與主系統(tǒng)共用管制席顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)和進(jìn)程單打印機(jī)，在主用系統(tǒng)故障時(shí)可以“一鍵切換”到應(yīng)急系統(tǒng)，由應(yīng)急系統(tǒng)承擔(dān)值班任務(wù)，待主用系統(tǒng)恢復(fù)正常后，再“一鍵切換”回到主用系統(tǒng)，由主用系統(tǒng)繼續(xù)承擔(dān)值班任務(wù)。目前管制自動(dòng)化應(yīng)急系統(tǒng)的運(yùn)行方式任然存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)和不足之處，這種運(yùn)行方式未能實(shí)現(xiàn)滿足空管安全連續(xù)運(yùn)行的“一鍵切換”能力。究其主要原因，出于安全因素的考慮，主/備系統(tǒng)由不同供應(yīng)商提供，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理方式不同[2]，在管制運(yùn)行時(shí)主備系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，且管制自動(dòng)化應(yīng)急系統(tǒng)無(wú)人職守，因此主備系統(tǒng)的飛行態(tài)勢(shì)顯示存在差異。當(dāng)這種差異達(dá)到一定程度時(shí)，系統(tǒng)切換的縫隙會(huì)影響管制安全。為消除這一安全隱患、完成空管自動(dòng)化應(yīng)急系統(tǒng)到備份系統(tǒng)的升級(jí)、實(shí)現(xiàn)空管自動(dòng)化主/備系統(tǒng)間的“快速切換”，空管自動(dòng)化主備系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步是必需解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

二、空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境特點(diǎn)

空管應(yīng)急信息自動(dòng)化系統(tǒng)需要兼容處理雷達(dá)航跡和航跡，空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境特點(diǎn)和技術(shù)需求，就和空管信息自動(dòng)化系統(tǒng)所處理的內(nèi)容完全不同。筆者認(rèn)為，空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)就是為了補(bǔ)充現(xiàn)有空管信息自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)生故障而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，考慮的運(yùn)行環(huán)境特點(diǎn)和技術(shù)需求，就和空管信息自動(dòng)化系統(tǒng)不同。目前，我國(guó)的很多民航機(jī)場(chǎng)都部署“切換式”應(yīng)急系統(tǒng)。機(jī)房?jī)?nèi)，空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)與空管信息自動(dòng)化系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行，并能夠共享信息資源以及管制席位設(shè)備等。在管制中心需要的時(shí)候或者空管信息自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)生系統(tǒng)故障的時(shí)候，就可以充分利用原有系統(tǒng)設(shè)備，但基本功能還可以采取應(yīng)急體系。同時(shí)，空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)還能對(duì)空域交通管理起到正常的管制作用，不僅可以給管制中心提供雷達(dá)信號(hào)以及飛行數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)預(yù)警功能，還需要使管制中心能夠在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行更好的空中交通管制調(diào)配工作。在平時(shí)，還能夠滿足管制中心的日常培訓(xùn)需求，并且滿足管制工作人員正常時(shí)的安全值班和管制需要時(shí)的模擬訓(xùn)練。所以根據(jù)我國(guó)空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際情況，綜合考慮各種可能突發(fā)情況的運(yùn)行環(huán)境特點(diǎn)和技術(shù)需求設(shè)計(jì)空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)。

三、空管自動(dòng)化系統(tǒng)的具體思路

3.1 飛行計(jì)劃航路模塊設(shè)計(jì)要點(diǎn)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)中首先保證飛行計(jì)劃航路模塊同步到原來(lái)的系統(tǒng)之中，握手模塊來(lái)判斷切換條件。處理模塊進(jìn)行航路數(shù)據(jù)計(jì)算更新。充分利用飛行計(jì)劃實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)著手。每一航空器的飛行計(jì)劃之中，起飛機(jī)場(chǎng)、目的機(jī)場(chǎng)，時(shí)間、機(jī)型、航路、報(bào)告點(diǎn)、高度、速度、飛行程序等一系列數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)的靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，處理模塊利用此信息，推演出計(jì)劃航跡模型，隨時(shí)根據(jù)報(bào)告點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行更新。

3.2 計(jì)劃航跡的處理

空管自動(dòng)化系統(tǒng)降級(jí)設(shè)計(jì)中，計(jì)劃航跡模塊可作為核心模塊之一，其能夠形成航跡數(shù)據(jù)，并做出相關(guān)的告警處理工作。設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求其根據(jù)起飛報(bào)、落地報(bào)或用戶界面確認(rèn)起飛、落地、高度變化、飛行進(jìn)程等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，在此基礎(chǔ)上完成計(jì)劃航跡的創(chuàng)建與更新，并使計(jì)劃航跡以平滑、連續(xù)的形態(tài)呈現(xiàn)出來(lái)。具體設(shè)計(jì)中，計(jì)劃航跡標(biāo)牌要素，主要以高度為基準(zhǔn)。計(jì)劃航跡首先根據(jù)飛行計(jì)劃和靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，形成粗略的航跡模型，其次根據(jù)管制員的指揮信令，綜合報(bào)告點(diǎn)、時(shí)刻、進(jìn)程等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，以加權(quán)計(jì)算形式引入到模塊中，并不斷根據(jù)指令，更新計(jì)劃航跡。另外，在管制席位指揮界面，設(shè)置進(jìn)程窗口等，多要素標(biāo)注航跡當(dāng)前狀態(tài)。此模塊的引用，可提高計(jì)劃航跡的準(zhǔn)確性。

3.3 告警機(jī)制

自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，除了滿足航跡顯示的直觀性能，數(shù)據(jù)處理工作的基礎(chǔ)上，還應(yīng)在相關(guān)的預(yù)警處理機(jī)制有所完善。系統(tǒng)應(yīng)急狀態(tài)具體設(shè)計(jì)時(shí)，主要從兩方面進(jìn)行了考慮。第一，短期沖突告警方面。航空器之間必須保持一定間隔。由于計(jì)劃航跡主要利用高度值形成標(biāo)牌，其告警設(shè)計(jì)中，同樣采用的是高度值作為參數(shù)，參考航線位置進(jìn)行告警。此時(shí)系統(tǒng)對(duì)水平間距進(jìn)行預(yù)測(cè)，并在一定預(yù)測(cè)參數(shù)范圍內(nèi)發(fā)出預(yù)警信息。預(yù)警信息參數(shù)等標(biāo)準(zhǔn)，可考慮采用離線編輯參數(shù)的方式，設(shè)置在靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中。第二，最低安全高度方面。一般由于地物方面的影響，一定區(qū)域具有特定的參考范圍，該告警可以參考原系統(tǒng)中告警原則。但進(jìn)行的仍然是預(yù)警。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著空管運(yùn)行保障對(duì)空管部門裝備的現(xiàn)代通信、導(dǎo)航、監(jiān)視設(shè)施和空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)的依賴程度越來(lái)越深，管制指揮對(duì)空管自動(dòng)化系統(tǒng)的依賴將越來(lái)越高，將大大提高管制員的管制能力，增加空域系統(tǒng)的容量，但是需要看到的是我國(guó)空管應(yīng)急系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備，在目前的設(shè)計(jì)中，主要考慮抵御系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)，極少在設(shè)計(jì)中考慮防御系統(tǒng)外風(fēng)險(xiǎn)，一旦發(fā)生外部的突發(fā)事件，就會(huì)直接影響系統(tǒng)的運(yùn)行。

[1]田莊.民航空管自動(dòng)化應(yīng)急系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)——方案設(shè)計(jì)與雷達(dá)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)[D].廣州:中山大學(xué),2009.

[2]王詠磊.空管應(yīng)急自動(dòng)化系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)[D].成都:四川大學(xué),2005