淺析基于航空器S模式應答機的管制識別方法

康博

關鍵詞：S模式應答機;管制識別

一、緒論

管制識別在前期又被稱為雷達識別，是指在狀態顯示器上可以看到并且明確識別的特定航空器雷達位置符號存在的狀況，是世界范圍內對航空器實施雷達管制的先決條件。而傳統的雷達識別方法要求管制員通過雷達標牌上航空器的識別標志，航空器指定的離散二次雷達應答機編碼與設定的二次雷達應答機編碼一致，給航空器設定某一特殊編碼觀察其遵守指令的情況，通過使用應答機的“識別”功能等一個或多個程序識別空中航空器。但這些程序和手段都需要地面管制員和空中飛行員通過VHF甚高頻進行語音指令的發布、復誦和監聽、確認。這種傳統的指令方式不但每條指令需要占用平均15秒的VHF甚高頻波道時間，而且由于管制員和飛行員均是通過人工手段進行通報，不可避免會存在人為疏漏和差錯。而一旦這些疏漏和差錯不能被及時發現，都可能在后續的管制指令中造成張冠李戴，將本來發布給A航空器的指令錯誤發布給B航空器，進而造成兩架航空器在空中危險接近甚至相撞。

某日凌晨，A、B兩航班從某區域進入甲區域，管制員在手工生成進程單時，誤將兩航班的應答機編碼及移交點時間互換，導致席位管制員根據進程單信息關聯雷達目標時發生錯誤。當A航班聯系時，甲區域席位管制員既未聽清其航班號，也未對其高度和應答機予以核查，僅依據雷達標牌上的航班號信息誤將A航班當成B航班（雷達關聯為B航班）進行了識別。同時，甲區域協調位管制員通過電話將A、B兩航班給乙區域進行了移交。幾分鐘后，甲區域管制員將雷達上的B航班（實為A航班）電子移交給乙區域，并向B航班發布了轉頻至乙區域的指令，而此時B航班剛好與上一區域脫波轉到該頻率（尚未建立聯系，雷達關聯為A航班），接收到該指令后，B航班向管制員進行證實，隨即復誦了指令并聯系乙區域。乙區域管制員在雷達接受了甲區域電子移交的B航班（實為A航班）后，此時B航班剛好轉頻到乙區域，該席位管制員主動呼叫并指令其下降，識別過程中未核實其應答機、高度、位置。隨后，甲、乙兩個區域的管制員最終在指揮過程中發現所識別的航班均未按指令執行，最終意識到雷達關聯錯誤，并立即予以糾正。

二、航空器S模式應答機應用

應答機是航空器用來發送信號的一個工具，它可以應用于目前所有的二次雷達通信中充當發射裝置。根據應答機發射的頻率和代碼的特點可以分為多種工作模式，其中有些是軍用模式，有些是軍民合用模式，而涉及民用的主要模式有模式A、模式c和模式s。模式A主要用于當收到地面詢問機的詢問信號后，將自己的四位八進制數字識別編碼發送給詢問方作為回應;模式C主要用于當收到地面詢問機的詢問信號后，將航空器當前的氣壓高度信息發送給詢問方作為回應;這兩種模式現在已基本合并使用，簡稱為A/C模式。模式s可以兼容A/C模式，其既可以解析A/C模式詢問又可以解析s模式詢問。但不同于A/C模式應答機的是，在S模式應答機接收到A模式詢問時同樣做出A模式應答——航空器四位八進制數字識別編碼;接收到C模式詢問時做出c模式應答——航空器當前氣壓高度;但第一次接收到s模式詢問時返回的是航空器全球唯一的24位應答機地址碼，若第二次s模式詢問信號中包含了此地址碼則說明握手成功，即地面基站與飛機進行了點對點聯系，第二次應答的時候就是標準的s模式應答信號了，可以包含航空器的自身呼號、當前氣壓高度、設定的目標高度、QNH設定值、航向、真空速、地速、表速、上升/下降率等近20個數據項。

目前，航空器主要利用二次代碼進行識別，但由于二次代碼是12位的二進制編碼，編碼數量有限，只有4096個，這就導致不能為每一架航空器分配一個唯一的編碼，容易出現重碼現象，因此，在自動化系統中經常出現航班二次代碼重復，從而導致航跡與飛行計劃關聯錯誤。二次編碼不足的問題已成為影響飛行運行安全和效率的嚴重問題，空管運行方面已發生多次雷達識別錯誤、自動化系統標牌相關錯誤等不安全事件，嚴重影響管制的判斷和指揮。s模式的應用使航空器具有全球唯一的24位地址碼，地址碼數量接近1700萬個，可以有效解決二次代碼不足、雷達識別錯誤、自動化系統關聯錯誤等問題。在空管自動化系統中，可利用24位地址碼、航班號、二次代碼共同參與關聯計算，大大提高了航跡與飛行計劃關聯的正確率。此外，s模式數據包含了航空器的航班號和機尾號/注冊號，因此對于在自動化系統中沒有關聯或丟失關聯的航空器，可以顯示其航班號，以便管制員識別航空器。

監視是為空管運行單位及其他相關單位和部門提供目標的實時動態信息。空管運行單位等利用監視信息判斷、跟蹤空中航空器和機場場面動目標位置，獲取監視目標識別信息，掌握航空器飛行軌跡和意圖、航空器間隔及監視機場場面運行態勢，并支持空-空安全預警、飛行高度監視等相關應用，整體提高空中交通安全保障能力，提升空中交通運行效率，提高航空飛行安全水平以及運行效率。目前應用于空中交通管理的監視技術主要有一次監視雷達（PSR）、場面監視雷達（SMR）、二次監視雷達（SSR）、自動相關監視（ADS）和多點定位（MLAT）。按照監視技術的工作原理，國際民航組織（ICAO）將監視技術分為獨立非協同式監視、獨立協同式監視和非獨立協同式監視。

獨立非協同式監視，指無須監視目標協作，直接通過地面設備獨立輻射電磁波測量并獲取監視目標定位信息的監視技術。目前主要包括一次監視雷達和場面監視雷達。其中，一次監視雷達按作用距離分為遠程一次監視雷達和近程一次監視雷達。

獨立協同式監視，指由地面設備向監視目標發出詢問，并接收監視目標的應答信息，通過計算獲取監視目標定位信息的監視技術。目前主要包括二次監視雷達和多點定位。其中，二次監視雷達按詢問模式分為A/C模式二次監視雷達和s模式二次監視雷達;多點定位按應用范圍分為場面多點定位系統（ASM）和廣域多點定位系統（WAM）。

非獨立協同式監視，指監視目標依靠定位系統獲取自身位置信息，并通過數據鏈向地面設備主動發送定位信息的監視技術。目前主要包括契約式自動相關監視（ADS-C）、廣播式自動相關監視（ADS-B）。

目前獨立協同式監視中的s模式二次監視雷達和多點定位，非獨立協同式監視中的契約式自動相關監視（ADS-C）、廣播式自動相關監視（ADS-B）在我國均可以通過1090MHz電文獲取航空器機載s模式應答機的航空器24位地址碼（24BIT）及航空器識別標志（TARGET ID）。

根據對中南地區2020年12月所管轄航空器的統計分析，識別標志與計劃不匹配報文僅60條，占總報文數比例為0.028%，環比下降0.002%，同比增加0.003%;航空器識別標志長度不規范報文數12條，占總報文數比例為0.006%，環比下降0.094%，同比增加0.005%;航空器識別標志三字碼不規范報文數47條，占總報文數比例為0.022%，環比增加0.012%，同比減少0.007%。因此，利用航空器s模式應答機進行管制識別已具備較為完善的外部環境。

三、基于航空器S模式應答機的管制識別方法

根據中國民航局要求，在我國運行的運輸、通勤類以及最大巡航真空速大于250節的航空器均需在2019年7月1日前安裝滿足RTCA DO-260或后續版本并經相關適航批準的s模式應答機。以民航中南空管局空中交通管制中心為例，2019年8月已完成了轄區內s模式雷達信號的引接工作，初步實現了轄區內s模式雷達的單重覆蓋和部分區域的多重覆蓋。2020年6月又完成了轄區內全部雷達管制范圍內的ADS-B信號引接并實現了其與雷達的融合運行，具備了較為完善的通過1090MHz電文DAP數據獲取航空器機載s模式應答機信息的能力。同時，管制員主用歐洲貓空管自動化系統及備用萊斯空管自動化系統先后于歐洲貓v9版本過渡和萊斯V3.2版本過渡后正式優先使用基于航空器機載s模式應答機的DAP數據（包括航空器24BIT和TARGET ID）實施管制自動化系統中航跡標牌與綜合航跡的自動相關，為實施基于航空器s模式應答機的管制識別創造了條件。

（一）實施基于航空器機載S模式應答機DAP數據的航空器識別的基本條件

（1）被識別航空器具備s模式應答機;

（2）S模式雷達工作正常;

（3）ADS-B信號穩定可用;

（4）被識別航空器在有效的s模式雷達覆蓋范圍內或其ADS-B信號穩定可用;

（5）已確認在用自動化系統接收到被識別航空器的s模式應答機數據（包括航空器24BIT和TARGET ID）;

（6）自動化系統中s模式功能或ADS-B功能正常，系統DAP窗口數據更新正常。

（二）實施基于航空器機載S模式應答機DAP數據的航空器識別的注意事項

（1）采用基于航空器機載S模式應答機DAP數據的航空器識別時，應滿足上文“（一）實施基于s模式應答機DAP數據的航空器識別的基本條件”中所列條件。

（2）采用基于航空器機載S模式應答機DAP數據的航空器識別時，管制員應將管制自動化系統的DAP窗口常開并放置在適當位置。

（3）管制員應確認管制自動化系統DAP窗口數據更新正常。

（4）管制員須確認航空器雷達標牌無24位地址碼（24BIT）或者航空器識別標志（TARGET ID）不一致告警（管制自動化系統中航空器雷達標牌ACID欄顯示的航班號為紫色）。

（5）無論何時，管制員只要從狀態顯示器上觀察到裝備S模式應答機的航空器發射的航空器識別標志（TARGETID）與原計劃的航空器識別標志不同，必須要求駕駛員確認，必要時通知機組重新輸入正確的航空器識別標志。

（6）如果經駕駛員證實，正確的航空器識別標志已被調到S模式應答機識別功能，但識別標志仍然不一致時，管制員須采取下列行動：①通知駕駛員識別標志仍然不一致;②如有可能，改正狀態顯示器上顯示有航空器識別標志的標牌;③將由航空器發送的錯誤航空器識別標志通知下一個管制崗位和其他任何使用基于S模式應答機DAP數據進行航空器識別的有關單位;④管制員應當中止使用基于S模式應答機DAP數據進行航空器識別的方法，轉而采取其他方法完成雷達識別，并通知下一個管制扇區。

（7）對于符合基于航空器機載s模式應答機DAP數據進行航空器識別條件的，管制員在確認航空器初次聯系時報告的航空器的呼號、高度、位置等相關信息與觀察到的管制自動化系統自動相關目標一致后，可以直接識別。

（8）AIDC移交僅代替電話移交，TOC/AOC的確認，是兩個管制單位雙方對管制權限移交的確認，不等同于同一管制單位及同一自動化系統內部扇區之間的電子移交。因此對通過AIDC關聯的雷達目標，需要進行必要的重新識別。

四、結論

本文通過分析航空器S模式應答機工作原理、空地設備適配情況、S模式應答機裝備情況、國內外民航法規支持情況等為利用S模式應答機進行管制識別提供了可行性方案。在滿足國際及我國民航標準規范的前提下充分利用基于航空器機載S模式應答機的DAP數據簡化了管制員航空器識別步驟，規范了航空器識別程序，進一步減輕了管制員工作負荷。本程序已在中南空管局空中交通管制中心投入試運行，取得了良好效果，提高了管制運行效率。