空管自動化系統雷達航跡與飛行計劃自動相關淺析

鄧 婕

（大連民航空管站技術保障部，遼寧 大連116034）

FDP（flight data pr ocessing 飛行數據處理）是空管自動化系統的核心組成部分之一，它與民航的自動轉報系統相連，收發并處理AFTN 電報，可實現飛行計劃管理、重復性飛行計劃管理、SSR（二次監視雷達）應答機代碼管理、飛行軌跡估算、飛行計劃沖突探測、飛行計劃與航跡配對、一致性監視、流量管理和靜態數據字典管理等。本文主要介紹雷達航跡和飛行計劃自動相關的基本原理，從而對大連空管自動化系統中自動相關的幾種情況進行分析，提出一些提高相關率的建議。

1 雷達航跡與飛行計劃自動相關的基本原理

1 .1 飛行計劃的管理

1 .1 .1 建立系統飛行計劃

雷達航跡與飛行計劃自動相關的前提是FDP 系統能對報文進行正確處理，并賦予飛行計劃正確的狀態。

飛行計劃處理通過地面通信網和自動轉報設備收發各種類型的AFTN 電報，如DEP（起飛報）、ARR（落地報）、FPL（領航計劃報）、CPL（現行飛行計劃變更報）、CHG（FPL 修改報）、CNL（FPL 取消報）、EST（預計飛越報）等，并自動對這些電報進行譯碼處理，提取各個報文分組項中的內容，對這些報文的內容進行邏輯檢查，如飛行數據格式的檢查、報文格式錯誤檢查、航線錯誤檢查等，以此生成新的系統飛行計劃，或結合重復性飛行計劃生成系統飛行計劃。每條系統飛行計劃都存在一個生命周期，而每一個生命周期內定義了五種基本狀態，即靜止狀態（根據重復性飛行計劃而轉變過來的飛行計劃狀態），將來狀態（第二天的飛行計劃狀態），預激活狀態（當天準備執行的飛行計劃狀態），激活狀態（當天一定執行的飛行計劃狀態），終止狀態（航空器已落地或已飛出本管制區一段時間的飛行計劃狀態）。

FDP 系統根據可變參數的設置以及收到的報文中的飛行計劃信息，激活計劃（如對于本場起飛的航空器，系統設置成在起飛前40 分鐘激活計劃），并對該飛行計劃進行各種處理，包括：起飛、修改、延誤、取消、落地和終止該飛行計劃等，從而引起系統飛行計劃狀態的轉換（適當的人工操作也會使系統飛行計劃狀態轉換），狀態的轉換會導致飛行軌跡的重新計算（如重新估算過某點的時間）。如果計算值與航空器的實際狀態不一致，將會影響雷達航跡和飛行計劃的配對，所以說系統飛行計劃的內容及狀態的正確與否將直接影響飛行計劃與雷達航跡是否相關成功。

1 .1 .2 建立計劃航跡

對已被激活且未與一條雷達航跡配對的系統飛行計劃，系統將根據飛行計劃信息中各航班的起飛機場與起飛時間、降落機場與降落時間、飛行時經過的航路點代號、高空風速、巡航速度等靜態信息對計劃的動態軌跡進行估算，估算出航空器飛到各航路點的時間，自動生成計劃航跡，以便完成飛行計劃與航跡的配對，實現雷達航跡與飛行計劃的自動相關。

1 .2 雷達航跡與飛行計劃匹配準則及關聯

在空管自動化系統中，FDP 實時接收雷達的系統航跡數據，雷達航跡反映了航空器在空中經過的動態點跡，它包括了航空器的位置、方向、速度、SSR 代碼等數據。在管制空域內，存在多個雷達航跡，分別屬于不同的計劃航跡。要實現計劃航跡與雷達航跡的配對，即哪一個飛行計劃對應于空中的哪一個航跡目標，常根據一定的關聯匹配準則以及二次雷達應答碼（SSR 代碼）關聯相結合的方法。

系統中可能存在大量的飛行計劃，而其中絕大部分明顯不可能與當前某一個雷達航跡相關。所以，為了盡快排除這些飛行計劃，提高配對的效率，應對與雷達航跡可能相關的飛行計劃進行初選和精選。

1 .2 .1 飛行計劃與雷達航跡匹配的初選準則

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

1 .2 .2 飛行計劃與雷達航跡匹配的精選準則

待匹配的計劃航跡能否與某雷達航跡相關，應該進一步從以下幾個方面進行衡量。

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

（2）時差因子：將雷達航跡點在某航路段上投影，根據飛行計劃信息可以計算出航空器預計到達該投影位置時的時間。該預計時間與雷達航跡當前的時間相比較存在的時間差，可反映該航跡點在時間上偏離計劃航路的程度，差值越大，說明該航跡與某計劃航路相關聯的可能性越低。

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

（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劃航跡中的巡航速度相差很大，那么該雷達航跡與飛行計劃關聯度視為很小。

綜上所述，偏航因子和時差因子反映的是雷達航跡點在空間和時間上偏離計劃航跡的程度，他們在關聯中所起的作用是對等的，而方向因子和速度因子在雷達航跡與飛行計劃關聯中起著關鍵性作用，因為若方向和速度不對，則無法進行關聯。所以FDP 系統在進行飛行計劃與航跡配對精選時會多方面綜合考慮，以提高匹配的準確度。

1 .2 .3 飛行計劃與雷達航跡關聯

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

圖1 飛行計劃航跡與雷達航跡關聯示意圖

2 飛行計劃與雷達航跡自動相關過程中出現的幾種情況

在飛行計劃與雷達航跡自動相關過程中往往出現不相關、相關較晚甚至相關錯誤的情況，導致這些情況發生的原因是多種多樣的，現就大連空管自動化系統中出現的有關情況進行分析。

2 .1 飛行計劃

（1）報文格式不正確

中國民航拍發電報的一些單位，在拍發AFTN電報的時候不按照民用航空法中對拍發報文格式的正確規定發報，以至于報文格式、內容與數據不規范，導致飛行計劃處理系統無法正確處理電報。如在發DEP報時SSR 代碼項的正確格式為AXXXX，不能省略A字符。發FPL 報時，航路上不應使用非航路點。

（2）發報時間不準確

在拍發領航計劃報、取消報、延誤報等電報時不按規定時間拍發，導致FDP 不能正確及時地變更飛行計劃的狀態，影響相關。

（3）電報內容錯誤

由于報文傳輸鏈路質量不高，會產生一定數量的錯誤電報，造成飛行計劃缺失正確的起飛時間和航路信息等內容，導致FDP 不能正確處理，無法相關。

（4）未能正確的創建重復性飛行計劃RPL

在輸入RPL 報時應正確輸入飛行計劃的航班號、執行日期、起飛時間、起飛機場、航線等信息。飛行計劃內容的正確是飛行計劃處理的前提。不相關的情況中有些是因為未創建RPL、有些是創建了但卻輸錯了預計起飛時間、有些是未按規定書寫航線等原因造成的。如在輸入TEST001 的RPL 時，預計起飛時間應為00：55 ，卻誤輸入為06 ：55 ，超出了系統的允許范圍，系統飛行計劃因無法激活而不相關。

（5）FPL 的多義性

由于從AFTN 接收的FPL 報與系統中生成的FPL 內容相差太大，系統會誤認為這是具有同樣航班號的兩個不同的FPL，當系統收到DEP 報時由于FPL 的多義性而無法進一步對飛行計劃進行處理，最終不能相關。

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后才收到DEP 報，而收到的DEP 報中無SSR 代碼時，飛行計劃因沒有SSR 代碼信息而無法相關。

（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 代碼拍發錯誤，當進行飛行計劃和雷達航跡關聯時由于二者的SSR 代碼不一致而不相關。

（3）SSR 代碼重復

在目前使用的自動化系統中，當空域中出現具有相同的SSR 代碼的兩個雷達航跡時，只在雷達屏幕上顯示“DC”（double code ）標識，無法實現相關。

2 .3 FDP 系統

（1）由于FDP 系統的飛行計劃處理進程本身出現問題，不能正確地處理飛行計劃而導致不相關。

（2）航線資料不齊全。當新增航路或機場時，必須在系統靜態數據庫內的機場、航路點、航線等數據表中增加相應的信息，否則FDP 系統會由于航線資料不齊全，無法正確解析航路，導致不相關。

（3）FDP 系統中某些航路點的定義或可變參數的設置不正確。在實際工作中曾出現過從北京飛越大連的航班均不相關的現象，經檢查發現是由于將該航線上的點ANRAT 和SANKO 均設置成大連管制區的外邊界點，系統在進行重復性飛行計劃錯誤檢查時，不符合邏輯檢測，RPL 不生成FPL 而不相關。

（4）FDP 系統在生成計劃航跡時，估算到達某航路點的時間與雷達航跡出現在該點的時間不滿足時差因子的要求，系統會認為該雷達航跡不符合相關條件而不相關。例如一架從北京起飛，目的機場為大連，SSR 代碼為A1234 的航班TEST001，根據飛行計劃估算，預計0820 到達大連邊界點ANRAT。如果在0820 時刻有一個A1234 的雷達航跡出現在ANRAT 附近，則認為該雷達航跡符合相關條件。如果直到0850 才有一個A1234 的雷達航跡出現在ANRAT 附近，則不相關。

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而嚴重偏離正常航線飛行，導致飛行計劃與雷達航跡不符合偏航因子而不相關。

（2）飛行計劃與雷達航跡相關較晚

按照雷神自動化系統的設置，飛行計劃在距邊界點預計15 分鐘（約200 公里）處應激活相關，但在實際工作中，由于各種原因，如因順風導致飛行時間縮短等，使航空器在距邊界200 公里范圍內仍未相關，不能滿足管制員的要求。

（3）當系統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劃時，雷達航跡與飛行計劃易相關錯。如一架從青島飛往大連的航班 TEST001 ，SSR 代碼為1234 ，根據系統設置，該航班的飛行計劃在大連落地后60 分鐘其生命期結束。當該架飛機落地不久，又有一架飛機從青島起飛航班號為 TEST002 ，SSR 代碼仍為1234 ，當雷達探測到該雷達航跡，而TEST002 航班計劃還未激活時，由于系統中還存在TEST001 計劃，則錯誤地將該雷達航跡與TEST001 計劃相關。

3 如何提高雷達航跡與飛行計劃的相關率

根據實際工作經驗，筆者提出一些提高相關率的建議。

（1）進一步規范各單位拍發電報的格式以及規范不同電報的拍發時間，從而使FDP 系統能正確處理飛行計劃，賦予系統飛行計劃正確的狀態。

（2）改善傳輸鏈路的傳輸質量，減少傳輸延遲。

（3）增設專門的飛行計劃維護人員。對于臨時增加的航班計劃應及時補充；對于未能相關的航跡，應及時更改計劃的動態數據；對于重復性飛行計劃中有變動的內容應及時修改；對于一年兩季的RPL 計劃要及時更新；對于系統中列出的第二天的飛行計劃要及時增、刪、改；對于多義性的FPL，及時刪除，確保唯一性。

（4）由于飛行計劃與雷達航跡的最后相關要依賴于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，可以在現有的FDP 系統的前端增加一個對飛行情報的處理模塊，將EST 報或OVERFLY 報轉換成DEP 報，或提取EST 報和OVERFLY報中的SSR 代碼項，填補、更改飛行計劃中的SSR 代碼項內容。但在實際使用中要注意，由于傳輸鏈路的原因會導致先收到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，導致航空器實際使用的SSR 代碼與計劃中的SSR 代碼不一致而不相關。針對易發生此現象的航線，可采取以EST 報為主、忽略DEP 報的處理方法。

（5）加強人工干預功能。對于SSR 代碼不相符而其它相關判斷條件相符的雷達航跡，或對于空中使用相同SSR 代碼的多個雷達航跡，均可提供關聯度最高的飛行計劃供管制員選擇。

（6）針對相關較晚的情況，可適當減少RPL 中該計劃的預計飛行時間，等效于增加了飛行速度。當系統在對飛行計劃進行估算時，到達航路點的預計時間和計劃的激活時間也相應提前了，從而盡早相關。或者系統設置時，以航空器距邊界點的距離值代替距邊界點的預計時間值，只要航空器進入距邊界點的某個范圍，就可以激活相關。

（7）正確設置系統中的可變參數。如針對第二點的2 .3 節中提到的情況，可通過縮短該航班飛行計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的情況，所以此類可變參數必須經過反復調試才能保證準確。

4 結束語

作為空管自動化系統維護人員，只有深入了解雷達航跡與飛行計劃相關的基本工作原理，熟悉自動相關的主要條件，才能在日常的工作中遇到航跡不相關的情況時，迅速地利用相關的區域因子、時差因子、偏航因子、方向因子、速度因子進行綜合分析，找出不相關的真正原因。針對不同的情況及時與管制人員進行溝通，或通過修改計劃的動態數據迅速使航跡相關，為管制部門提供更優質更安全的設備保障服務。

［1］ MH／T 4007－2006，民用航空飛行動態固定電報格式［S］.

［2］ 雷神自動化系統相關資料［Z］.雷神公司，2002.