空管自動(dòng)化系統(tǒng)嵌套CA告警區(qū)繪制的幾何規(guī)律淺析

鄭康曉

（中國(guó)民用航空珠海進(jìn)近管制中心技術(shù)保障部，廣東珠海，519015）

1 CA告警區(qū)繪制類(lèi)型

當(dāng)前國(guó)內(nèi)主流空管自動(dòng)化系統(tǒng)多種多樣，如aerotrac自動(dòng)化系統(tǒng)、歐洲貓自動(dòng)化系統(tǒng)、ATC3000自動(dòng)化系統(tǒng)、萊斯自動(dòng)化系統(tǒng)等，但告警區(qū)的繪制都大同小異，整體分為矩形和多邊形兩種繪制類(lèi)型。兩種繪制類(lèi)型不可混雜，即矩形告警區(qū)中無(wú)法包含多邊形方法繪制的告警區(qū)，反之亦然。CA告警區(qū)繪制時(shí)均為平面圖，告警區(qū)的高度范圍在參數(shù)中設(shè)置。

矩形告警區(qū)的繪制，需要技術(shù)人員給出左上角和右下角兩個(gè)頂點(diǎn)經(jīng)緯度，或者給出北緯、南緯、東經(jīng)、西經(jīng)四個(gè)參數(shù)。如圖1所示。

圖1 矩形告警區(qū)繪制

多邊形告警區(qū)的繪制，需要技術(shù)人員按順序給出邊界頂點(diǎn)，按照順序連接頂點(diǎn)，形成閉合的告警區(qū)。圖2給出了多邊形告警區(qū)的繪制圖示。

2 嵌套CA告警區(qū)的計(jì)算規(guī)則

CA告警的主要告警參數(shù)有最小接近距離和最小高度差。當(dāng)航空器同時(shí)滿足水平距離小于最小接近距離，以及高度差小于最小高度差這兩個(gè)條件時(shí)產(chǎn)生CA告警。如圖3所示，假如矩形告警區(qū)B嵌套在矩形告警區(qū)A中，且二者的最小接近距離和最小高度差設(shè)置均不相同。那么B告警區(qū)的CA告警計(jì)算遵循下列規(guī)則：

圖2 多邊形告警區(qū)繪制

（1）A區(qū)告警參數(shù)大于B區(qū)告警參數(shù)時(shí)，按照A區(qū)告警參數(shù)計(jì)算B區(qū)告警。

（2）A區(qū)告警參數(shù)小于B區(qū)告警參數(shù)時(shí)，按照B區(qū)告警參數(shù)計(jì)算B區(qū)告警。

（3）A區(qū)告警參數(shù)部分大于B區(qū)告警參數(shù)時(shí)，按照較大的參數(shù)計(jì)算B區(qū)告警。

總而言之，當(dāng)CA告警區(qū)存在重疊區(qū)域時(shí)，重疊區(qū)域中的CA告警總是按照較為嚴(yán)格的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算。由此可見(jiàn)，在第一種和第三種情況時(shí)，圖3這樣的告警區(qū)繪制方式無(wú)法達(dá)到原本的告警區(qū)劃分效果。本文接下來(lái)將分別就矩形CA告警區(qū)和多邊形CA告警區(qū)討論這兩種情況下的繪制方案。

3 矩形CA告警區(qū)的嵌套

3.1 單個(gè)獨(dú)立告警區(qū)嵌套

如圖3所示，A和B告警區(qū)邊界和邊界延長(zhǎng)線均沒(méi)有重合，我們稱(chēng)之為獨(dú)立告警區(qū)嵌套。這種情況下，我們要達(dá)到無(wú)論何種情況，A區(qū)和B區(qū)都分別采用各自告警參數(shù)計(jì)算的目的，圖4給出了一種解決方案的兩種繪制方法：將原告警區(qū)A劃分為A1、A2、A3、A4四個(gè)與原A區(qū)參數(shù)一樣的告警區(qū)，B區(qū)依舊保留，這樣一共5個(gè)告警區(qū)，不存在重疊區(qū)域。這種方案雖然不是唯一，但卻是告警區(qū)數(shù)目最少的一種繪制方案。

圖3 矩形告警區(qū)嵌套

3.2 多個(gè)獨(dú)立告警區(qū)嵌套

上述情況是一個(gè)獨(dú)立告警區(qū)的嵌套，接下來(lái)討論嵌套多個(gè)獨(dú)立告警區(qū)的情況。圖5給出了兩個(gè)獨(dú)立告警區(qū)B和C嵌套在A告警區(qū)中的繪制方案，我們可以理解為在圖4（左）的基礎(chǔ)上，將告警區(qū)C嵌套在圖4（左）的A3區(qū)中，即將原本的A3區(qū)劃分為A3、A5、A6、A7和C5個(gè)告警區(qū)，一共9個(gè)告警區(qū)。按照這個(gè)規(guī)律，我們可以推算出，如果有N個(gè)獨(dú)立矩形告警區(qū)嵌套在一個(gè)矩形告警區(qū)內(nèi)部，那么該告警區(qū)最少需要?jiǎng)澐譃?N+1個(gè)矩形告警區(qū)，才能實(shí)現(xiàn)劃分目的。

圖4 單個(gè)獨(dú)立矩形告警區(qū)嵌套的繪制方案

3.3 非獨(dú)立告警區(qū)嵌套

當(dāng)告警區(qū)有邊界或邊界延長(zhǎng)線重合時(shí),我們稱(chēng)之為非獨(dú)立告警區(qū)。非獨(dú)立告警區(qū)嵌套的情況比較復(fù)雜，圖6給出了常見(jiàn)各種情況下的繪制方案，6-a是嵌套告警區(qū)B和原告警區(qū)A邊界重合的情況，6-b是兩個(gè)嵌套告警區(qū)B和C邊界延長(zhǎng)線重合的情況，6-c是嵌套告警區(qū)B和C公用頂點(diǎn)的情況，6-d是嵌套告警區(qū)B和C邊界重合的情況，等等諸如此類(lèi)，不勝枚舉。那么是否沒(méi)有規(guī)律呢？答案是否定的，接下來(lái)筆者將逐步分析其中的規(guī)律。

圖5 兩個(gè)獨(dú)立矩形告警區(qū)嵌套的繪制方案

圖6 非獨(dú)立告警區(qū)嵌套的各種情況

我們從告警區(qū)劃分方案的生成來(lái)考慮,圖7-a是最基本的單告警區(qū)嵌套。我們可以看到，告警區(qū)B四條邊的延長(zhǎng)線，即兩橫兩豎四條線將告警區(qū)劃分為9個(gè)區(qū)域。而每個(gè)頂點(diǎn)處的四個(gè)區(qū)域，可以將其中兩個(gè)相鄰區(qū)域合并，從而壓縮一個(gè)區(qū)域。因此，我們大膽假設(shè)：如果嵌套告警區(qū)有M條橫線，N條豎線，D個(gè)頂點(diǎn)，那么最少需要?jiǎng)澐值膮^(qū)域個(gè)數(shù)為（M+1）×(N+1)-D.單個(gè)矩形的情況下，M=N=2，D=4,計(jì)算結(jié)果為5個(gè)，符合實(shí)際情況。圖7-b的情況下，M=1，N=2，D=2，計(jì)算結(jié)果為4個(gè)，同6-a相符合。

圖7 矩形告警區(qū)嵌套規(guī)律分析

但是,在圖5的情況下,M=4,N=4,D=8,公式計(jì)算結(jié)果為25-8=17,與實(shí)際的9個(gè)告警區(qū)數(shù)目不吻合。因此我們需要修正公式。圖7-c展示了圖5告警區(qū)的生成，圖中虛線的交叉點(diǎn)我們稱(chēng)之為虛點(diǎn)，虛點(diǎn)和四條虛線圍成的矩形數(shù)據(jù)比例為1：1，而虛線圍成的矩形實(shí)際上都是可以與其他矩形合并的。所以每一個(gè)虛點(diǎn)的存在，同樣會(huì)減少一個(gè)矩形告警區(qū)。虛點(diǎn)和告警區(qū)的頂點(diǎn)總數(shù)，就是橫線和豎線的交叉點(diǎn)數(shù)目，一共M×N個(gè)。修正后的公式為（M+1）×（N+1）-M×N，簡(jiǎn)單的運(yùn)算后，即 M+N+1。

圖5的情況下，M=N=4，計(jì)算結(jié)果為9，與實(shí)際相符?？紤]到圖7-d的情況，告警區(qū)B和告警區(qū)C之間，有一個(gè)特殊的公共頂點(diǎn)。這個(gè)公共頂點(diǎn)處的四個(gè)區(qū)域無(wú)法被合并，因此如果類(lèi)似圖中這樣的公共頂點(diǎn)數(shù)目為G，最少需要?jiǎng)澐值母婢瘏^(qū)數(shù)量為：M+N+G+1。

表1 矩形CA告警區(qū)嵌套最小劃分?jǐn)?shù)量公式驗(yàn)證結(jié)果

下面我們對(duì)這個(gè)公式進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證，從表1可以看出，這個(gè)公式符合所有矩形告警區(qū)的嵌套結(jié)果，包括獨(dú)立、非獨(dú)立、單個(gè)以及多個(gè)的情況。最后我們得出結(jié)論：矩形CA告警區(qū)的嵌套，嵌套告警區(qū)邊界延長(zhǎng)線中，橫線數(shù)目為M，豎線數(shù)目為N，且嵌套告警區(qū)之間，不在公共邊上的公共頂點(diǎn)數(shù)目為G，那么最少需要?jiǎng)澐值木匦胃婢瘏^(qū)數(shù)量n的計(jì)算公式如：n=M+N+G+1。

4 多邊形CA告警區(qū)的嵌套

從第一部分的介紹我們知道，多邊形告警區(qū)的繪制是按順序連接頂點(diǎn)成為一個(gè)封閉的多邊形。圖7左圖是最簡(jiǎn)單的一種嵌套，獨(dú)立告警區(qū)B嵌套在告警區(qū)A當(dāng)中。那么我們的繪制方案如圖7右圖：將告警區(qū)A劃分為A1和A2兩個(gè)參數(shù)相同的告警區(qū)。A1的頂點(diǎn)繪制順序?yàn)?,4,3,8,7,5；A2的頂點(diǎn)繪制順序?yàn)?,2,3,8,6,5.一共繪制三個(gè)告警區(qū)即可。

多個(gè)獨(dú)立告警區(qū)的繪制方法與之相同，如圖8所示，將每一個(gè)多邊形的兩個(gè)頂點(diǎn)分別與其它多邊形相連，原告警區(qū)A始終只需要被拆分為兩個(gè)告警區(qū)，如果嵌套的獨(dú)立告警區(qū)數(shù)目為N，那么最終劃分的告警區(qū)數(shù)目恒定為2+N。

圖8 單個(gè)獨(dú)立多邊形告警區(qū)嵌套

圖9 多個(gè)獨(dú)立多邊形告警區(qū)嵌套

圖10 非獨(dú)立多邊形告警區(qū)嵌套

最后考慮非獨(dú)立多邊形告警區(qū)嵌套的情況。從圖9可看出，在這種繪制方式下，無(wú)論告警區(qū)之間是否存在公共邊、公共頂點(diǎn)，都不會(huì)影響最終劃分的告警區(qū)數(shù)目，依然恒定為2+N個(gè)，其中N為嵌套告警區(qū)的數(shù)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

CA告警區(qū)作為空管自動(dòng)化系統(tǒng)的重要參數(shù)，其劃分和配置方法是維護(hù)人員必須掌握的基礎(chǔ)技術(shù)。本文介紹了筆者在繪制CA告警區(qū)過(guò)程中總結(jié)出的一些幾何規(guī)律，從中可以看出，矩形告警區(qū)形狀規(guī)則，但如果存在嵌套時(shí)需要?jiǎng)澐值母婢瘏^(qū)數(shù)量繁多，工作量大。而多邊形告警區(qū)在存在嵌套時(shí)劃分方法簡(jiǎn)單，工作量小。因此在配置CA告警時(shí)需要結(jié)合實(shí)際情況，選擇適合的告警區(qū)繪制方法。筆者經(jīng)驗(yàn)所限，難免有疏漏之處，歡迎廣大同行批評(píng)指正。

[1]謝華.空管自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)故障案例分析[J].電腦知識(shí)與技術(shù)：學(xué)術(shù)交流.2014(30)：7177-7179.

[2]周輝.空管自動(dòng)化系統(tǒng)大面積DUPE告警故障分析[J].數(shù)字通信世界.2017(10).