空管自動化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)及數(shù)據(jù)同步的研究

王媛麗

摘 要

本文討論了空管自動化系統(tǒng)為適應(yīng)發(fā)展的需要，將不同系統(tǒng)進行聯(lián)網(wǎng)及同步的方法。分析了不同系統(tǒng)間的現(xiàn)狀以及聯(lián)網(wǎng)同步技術(shù)的方法。

關(guān)鍵詞

空管自動化;AIDC;主備同步

中圖分類號： V355.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 08 . 68

隨著民航近幾年的迅速發(fā)展，空中交通管制自動化系統(tǒng)在空中態(tài)勢和空中流量中發(fā)揮的作用越來越大。但不同管制單位自動化系統(tǒng)的獨立性，使得相鄰管制區(qū)及不同自動化系統(tǒng)之間仍需要使用傳統(tǒng)的電話、傳真等方式進行移交，降低了系統(tǒng)自動化的程度和管制運行效率。通過空管自動化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)及數(shù)據(jù)同步的推動，能夠提高飛行容量和空域使用效率，使管制區(qū)之間能夠及時準確地獲得相應(yīng)飛行動態(tài)信息。

1 相鄰管制區(qū)間空管自動化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)及數(shù)據(jù)同步

相鄰管制區(qū)空管自動化系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)及數(shù)據(jù)同步主要是指相鄰管制區(qū)之間能夠進行信息共享和處理的互動。國際民航組織在亞太地區(qū)推薦使用相鄰空中交通服務(wù)單位間進行電子方式協(xié)調(diào)和移交的協(xié)議，即AIDC協(xié)議。通過AIDC，管制員可以在屏幕上實現(xiàn)自動移交，類似于在一個管制區(qū)之間的扇區(qū)移交，相比完全的電話移交，能夠提高管制中心自動化能力，提高管制效率，降低管制工作負荷，降低人為因素差錯。

通過AIDC實現(xiàn)管制自動移交時，按照規(guī)范要求，空管自動化系統(tǒng)將一個完整的管制移交過程分解為3個階段完成：通知階段（NOTIFICATION）、協(xié)商階段（CO-ORDINATION）、移交階段（TRANSFER-OF-CONTROL）。每一個階段包括以下報文：

（1）通知階段（NOTIFICATION）：ABI（預(yù)計邊界信息報）;

（2）協(xié)商階段（CO-ORDINATION）：CPL（現(xiàn)行飛行變更報）、EST（預(yù)計飛越報）、PAC（預(yù)先激活報）、MAC（協(xié)調(diào)取消報）、CDN（管制協(xié)調(diào)報）、ACP（管制協(xié)調(diào)接收報）、REJ（拒絕報）;

（3）移交階段（TRANSFER-OF-CONTROL）：TOC（管制移交報）、AOC（管制移交接收報）。

移交控制流程按照規(guī)定的流程進行控制，給出應(yīng)用響應(yīng)和運行響應(yīng)時間，流程按照通知階段、協(xié)商階段、移交階段進行檢查。移交流程如下圖1。

（1）通知階段：一個空中交通單位收到一個將進入其管制區(qū)的航空器的信息。通知協(xié)調(diào)ABI電報用于傳遞通知信息，前一管制單位向下一管制單位發(fā)送ABI電報，與其就該次飛行進行協(xié)調(diào)。

（2）協(xié)調(diào)對話：當飛行接近兩個管制區(qū)的共同邊界時，管制單位應(yīng)當進行初始協(xié)調(diào)，初始協(xié)調(diào)對話可以根據(jù)參數(shù)設(shè)置的時間和距離提前自動進行。提供管制的單位向接受管制單位拍發(fā)EST或PAC報。接受管制單位拍發(fā)ACP報，表示接收在EST或PAC報中的協(xié)調(diào)條件，初始協(xié)調(diào)完成。

（3）管制移交階段：提供管制的單位向接受單位拍發(fā)TOC電報，使用AOC響應(yīng)。接收管制單位在收到AOC報后變成了提供服務(wù)的管制單位。

航空器在進行AIDC移交操作時有通知狀態(tài)、初始協(xié)調(diào)狀態(tài)、再協(xié)商狀態(tài)、移交狀態(tài)、反向再協(xié)商狀態(tài)。在每一種狀態(tài)下，只能接規(guī)定種類的報文。

在實際應(yīng)用中，有時會出現(xiàn)AIDC移交失敗。原因可能有：

（1）接收方系統(tǒng)內(nèi)沒有對應(yīng)的飛行計劃;

（2）接收方系統(tǒng)內(nèi)相應(yīng)計劃狀態(tài)錯誤;

（3）飛機未按原航路飛行（協(xié)調(diào)點錯誤）。

由于不同管制區(qū)之間有自己獨立的飛行計劃處理，飛行器從起飛到著陸過程中經(jīng)過多個管制中心，每個管制中心根據(jù)最初提交的飛行計劃來判斷飛行器的狀態(tài)，會造成移交時狀態(tài)信息不對稱。現(xiàn)在已經(jīng)可以通過航跡軌跡4D建模精確地預(yù)測航跡在整個飛行過程中的變化，減少AIDC移交失敗。

通過研究和發(fā)展自動化系統(tǒng)間的聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)同步，使得管制區(qū)之間能夠共享飛行信息，包括飛機獲取放行許可的時間、飛行高度、航路、二次代碼、位置、限制因素等。如果沿途的管制中心能夠獲取這些信息，將會提高運行效率，降低延誤。

通過規(guī)范數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、數(shù)據(jù)傳輸接口，采取統(tǒng)一格式的“中間件”，實現(xiàn)飛行計劃的在線數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)不同管制中心的信息共享和交互。

2 管制區(qū)內(nèi)的空管系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)及數(shù)據(jù)同步

在一個地區(qū)內(nèi)，管制單位的自動化系統(tǒng)具備一主一備的模式，通常主備自動化系統(tǒng)相對獨立運行，通過KVM（鍵盤、顯示器、鼠標）的方式與主用系統(tǒng)共享顯示器、鍵盤、鼠標、進程單打印機，在主用系統(tǒng)故障時就可快速切換到備份系統(tǒng)，由備份系統(tǒng)接替繼續(xù)進行管制指揮。主用系統(tǒng)修復(fù)后，再快速切換回來。在主備系統(tǒng)切換過程中，最理想狀態(tài)是能夠做到數(shù)據(jù)無縫交換，即主用系統(tǒng)工作正常時，備用系統(tǒng)能夠同步主用系統(tǒng)飛行數(shù)據(jù)，此時管制員切換使用時，能夠迅速掌握空中態(tài)勢;在主用系統(tǒng)故障后重新工作時，也能夠同步備用系統(tǒng)飛行數(shù)據(jù)。

為了規(guī)范空管自動化系統(tǒng)間飛行數(shù)據(jù)的交互統(tǒng)一，民航空管局規(guī)定了空管自動化系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換報文的格式，分為三大類。

（1）基礎(chǔ)飛行數(shù)據(jù)交換報文 flight data exchange message用于空管自動化系統(tǒng)以及相關(guān)系統(tǒng)之間基礎(chǔ)飛行數(shù)據(jù)交換的報文，報文類型以字母“I”開始。

（2）主備空管自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換報文 prime and standby ATC automation system exchange message用于主備空管自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的報文，報文類型以字母“B”開始。

（3）管制單位間飛行數(shù)據(jù)交換報文 ATC unit exchange message用于不同管制單位間飛行數(shù)據(jù)交換的報文，報文類型以字母“C”開始。

所有 PSEXM 報文均以數(shù)據(jù)字段“-TITLE”開始（報頭標示除外），其后隨以各數(shù)據(jù)字段。主備空管自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換報文格式關(guān)鍵數(shù)據(jù)字段為：title + filtim + ifplid + arcid + adep + ades+ eobd + eobt，其他字段為可選數(shù)據(jù)字段。報文中各數(shù)據(jù)字段的位置和表達方式不影響報文的語義解析。示例如下：

ZCZC

-TITLE BSSR

-FILTIM 080100

-SSRCODE A7317

-SSROPER DST

-OPERTIME 201301010700

-ARCID CCA1207

-ADEP ZUUU

-ADES ZBAA

-EOBD 20130101

-EOBT 0800

NNNN

管制單位主備間的數(shù)據(jù)同步主要是飛行計劃信息、席位設(shè)置信息，包括高度、起降機場、航空器標志、預(yù)計撤輪檔時間、扇區(qū)、席位代碼等。

目前主備自動化系統(tǒng)間同步可以通過以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議為基礎(chǔ)，將有效信息通過XML格式進行傳輸，在傳輸中規(guī)定好發(fā)送和接收地址，進行接口約定，使得接收方接口能夠獲取信息，接收方通過對有效信息進行提取和組裝，更新自己的相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)主備數(shù)據(jù)統(tǒng)一。

實現(xiàn)自動化系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，即通過FDP聯(lián)網(wǎng)，形成合作性FDP。不同自動化系統(tǒng)通過能夠協(xié)作的FDP提供雙向數(shù)據(jù)接口，以FDP傳輸協(xié)議進行數(shù)據(jù)共享，從而獲得統(tǒng)一的飛行數(shù)據(jù)，并且可以獲取其他系統(tǒng)的管制運行信息，完善和更新本系統(tǒng)的飛行數(shù)據(jù)。

面對快速增長的航班量，自動化系統(tǒng)間的聯(lián)網(wǎng)已成為自動化系統(tǒng)發(fā)展過程中亟待解決的問題，繼續(xù)積極發(fā)展中國民航的網(wǎng)絡(luò)標準和規(guī)范，全面提高我國空管系統(tǒng)的協(xié)作能力，來更快更好地適應(yīng)民航的高速發(fā)展。