空管自動化系統(tǒng)中飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理的研究與應(yīng)用

竇榮

摘 要：目前，飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)已成為新一代空中交通管制系統(tǒng)的一項(xiàng)重要支持系統(tǒng)，其在空管自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用對于保障飛行器安全、維護(hù)空中交通秩序具有重要意義。基于此，本文首先介紹了空管自動化系統(tǒng)和飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理兩者的概念，并以目前上海區(qū)域管制中心使用的飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為例，對空管自動化系統(tǒng)中飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究。

關(guān)鍵詞：空管自動化系統(tǒng)；飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理；概念；應(yīng)用

1空管自動化系統(tǒng)和飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理的概念

1.1空管自動化系統(tǒng)

空管即空中交通管制，其主要是通過對航空器的空中活動進(jìn)行有效管理，以達(dá)到保障飛行器安全、維護(hù)空中交通秩序、保障空中交通順暢以及預(yù)防航空器相撞的目的?？展茏詣踊到y(tǒng)是一個以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的復(fù)雜的分布式處理系統(tǒng)，它接收和處理來自各個雷達(dá)頭和飛行計(jì)劃的數(shù)據(jù)，通過人機(jī)界面給空中交通管制員提供對整個管制區(qū)內(nèi)飛行活動的監(jiān)視、預(yù)測和告警信息，協(xié)助管制員對空中交通進(jìn)行安全有序的管理。

1.2飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)作為整個空管中心系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理核心之一，任務(wù)主要是以飛行計(jì)劃處理、飛行情報傳輸和處理為核心，完成與飛行有關(guān)的數(shù)據(jù)和飛行情報的接收、發(fā)送、驗(yàn)證和自動處理等工作，并向管制員提供實(shí)時更新的飛行計(jì)劃等。

為了使飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯編碼獨(dú)立，提高代碼重用率，目前上海區(qū)域管制中心使用的飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（FDP）都具有模塊化的設(shè)計(jì)，應(yīng)用系統(tǒng)分為應(yīng)用層和基礎(chǔ)類層，應(yīng)用層再劃分為電報接收子系統(tǒng)（ARSS）、電報解析子系統(tǒng)（AAS）、航路解析子系統(tǒng)（RAS）、數(shù)據(jù)歸檔子系統(tǒng)（ARC）、前臺響應(yīng)子系統(tǒng)（RFS）等多個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)對應(yīng)一個線程，各個系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)完成對飛行情報的處理。應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2空管自動化系統(tǒng)中飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理的具體應(yīng)用

2.1飛機(jī)情報處理

2.1.1飛機(jī)情報處理流程

飛行情報處理流程主要分為與飛行情報網(wǎng)連接、飛行情報的接收、飛行情報的發(fā)送三部分。飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)（FDP）并不是直接與飛行情報網(wǎng)相連接，而是通過前端通訊處理機(jī)間接與飛行情報網(wǎng)連接。飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)與飛行情報網(wǎng)之間的情報傳遞是通過前段通訊處理機(jī)這一中介來實(shí)現(xiàn)的。

2.1.2飛機(jī)情報組報

電報均由一些報文分組組成，不同的報文分組經(jīng)過不同的組合方式，會形成多種類型的飛行情報，而組報的過程就是根據(jù)不同的報文分組生成一條符合電報格式要求的飛行情報的過程。飛機(jī)情報組會向飛行數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)（FDP）發(fā)送組報請求，組報請求分為三種類別：一是根據(jù)分組報文組報；二是根據(jù)計(jì)劃ID組報；三是根據(jù)計(jì)劃ID與相關(guān)信息組報。

2.1.3飛機(jī)情報存檔

飛機(jī)情報存檔就是將接收成功的報文保存在系統(tǒng)中，并在經(jīng)過一段適應(yīng)性時間之后將其轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)庫，這樣能夠保障系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。保存在本地的信息允許席位進(jìn)行各種查詢操作；轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)允許在支援工作席上進(jìn)行各種查詢操作處理。

2.2飛機(jī)計(jì)劃處理

2.2.1飛機(jī)航線處理

飛行航線描述了飛行過程的軌跡，其是后續(xù)飛行計(jì)劃相關(guān)計(jì)算的重要數(shù)據(jù)參考。飛機(jī)航線處理分為三部分內(nèi)容：一是解析航線，即根據(jù)飛行計(jì)劃中的航線來確定所有要飛越的固定點(diǎn)、管制區(qū)段間的移交點(diǎn)和管制中心間的移交點(diǎn)，并應(yīng)根據(jù)航線、飛行速度和飛機(jī)性能估算出到達(dá)每點(diǎn)的時間和高度，用于處理飛行計(jì)劃中的航路信息；二是出入界點(diǎn)與飛行類型，就是根據(jù)航線以及本管制區(qū)邊界數(shù)據(jù)，計(jì)算出入界點(diǎn)，設(shè)置飛行類型應(yīng)緊密結(jié)合管制區(qū)內(nèi)出界點(diǎn)的個數(shù)，從而確定飛行類型；三是估算軌跡，即根據(jù)飛行計(jì)劃的開始時間、預(yù)計(jì)到達(dá)邊界的時間、航線數(shù)據(jù)，估算后續(xù)預(yù)計(jì)飛行軌跡。

2.2.2過點(diǎn)計(jì)算與計(jì)劃軌跡

第一，過點(diǎn)計(jì)算運(yùn)用了“點(diǎn)到線段的距離”這一概念，不考慮垂直方向飛機(jī)高度的變化，只在水平方向上計(jì)算，將航線直接看作是由多個航路段順序連接起來的一條線，隨后依次求出當(dāng)前位置點(diǎn)距各個航路段的距離，由此可得當(dāng)前位置點(diǎn)就落在與之距離最近的航路段上。第二，計(jì)劃軌跡具有一定的局限性，僅僅對于FPT、FPF、FPL及TPO計(jì)劃在航線上飛行時才有效。

2.3飛行計(jì)劃沖突預(yù)調(diào)配

2.3.1飛行沖突探測

空中交通管制的一項(xiàng)重要工作就是探測飛行沖突。特別是像上海這樣空中航線十分發(fā)達(dá)的城市，如果交通管制工作存在問題，極易發(fā)生飛行沖突事件。因此，對于航空器的飛行，需要在實(shí)施前預(yù)先制定飛行計(jì)劃，每次增加新飛行計(jì)劃或修改計(jì)劃時，工作人員就需要仔細(xì)檢查是否會與其它飛行計(jì)劃相沖突，解決一切威脅飛行安全的沖突，這就是飛行計(jì)劃的預(yù)調(diào)配工作。而通過飛行處理數(shù)據(jù)的分析，建立飛行計(jì)劃沖突預(yù)調(diào)配的模型，可以在飛行計(jì)劃顯示操作席位上自動對飛行計(jì)劃的沖突進(jìn)行探測，輔助調(diào)配消除沖突。

2.3.2飛行安全間隔標(biāo)準(zhǔn)

飛行間隔是為了防止飛行沖突、保證飛行安全、提高飛行空間和時間利用率所規(guī)定的航空器之間應(yīng)當(dāng)保持的最小安全距離。飛行間隔包括垂直間隔和水平間隔。水平間隔分為縱向間隔和橫向間隔。在我國，航行調(diào)度手冊中對間隔標(biāo)準(zhǔn)有明確規(guī)定，但是隨著時間的推移，間隔標(biāo)準(zhǔn)可能發(fā)生變化。

2.3.3飛機(jī)計(jì)劃沖突的調(diào)配與解決

在空域管制過程中飛機(jī)處于一個四維空間之中，飛行目標(biāo)在處于相同的地理位置、相同的高度、相同的時間時就會發(fā)生沖突，這也就要求我們從位置（X、Y）、高度、時間這個四維空間去探測飛行沖突。第一步，在探測飛行計(jì)劃沖突計(jì)算的過程中，首先要通過對航線、高度、時間三者進(jìn)行比較來檢測飛行計(jì)劃間的潛在沖突；其次就是在有沖突的這些飛行中，找出沖突的開始點(diǎn)，以便在沖突開始前就解決完沖突。通過飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對飛行計(jì)劃的潛在沖突進(jìn)行預(yù)探測，輸出包含沖突點(diǎn)、段和沖突時間的飛行計(jì)劃調(diào)配圖，使計(jì)劃制定者有更多的時間和精力來解決飛行沖突，從而更加快速、科學(xué)地對飛行計(jì)劃沖突進(jìn)行調(diào)配與解決。

結(jié)束語

通過對目前上海區(qū)域管制中心應(yīng)用的飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的研究，我們可以看出飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)處理在飛機(jī)情報處理、飛機(jī)計(jì)劃處理、飛行計(jì)劃沖突預(yù)調(diào)配中發(fā)揮著重要作用。當(dāng)然，其應(yīng)用過程還存在一些不足之處，這就需要后繼研究者多多改進(jìn)與優(yōu)化，以便促進(jìn)其在空管自動化系統(tǒng)中更好地發(fā)揮其價值，以確?？罩薪煌ü苤频陌踩\(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]李洪海.空管系統(tǒng)中飛行數(shù)據(jù)處理研究與應(yīng)用[D].四川大學(xué)，2004.

[2]趙振宇.空管系統(tǒng)中飛行數(shù)據(jù)處理的研究與應(yīng)用[J].電子測試，2015，（12）：22-23.