D-ATIS系統(tǒng)AFTN報(bào)文更新邏輯

中國(guó)民用航空華北地區(qū)空中交通管理局 田毅

基于地空數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)的數(shù)字化自動(dòng)航站情報(bào)服務(wù)(D-ATIS)目前已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)各機(jī)場(chǎng)。以大興機(jī)場(chǎng)空管現(xiàn)場(chǎng)為例，介紹了當(dāng)前D-ATIS系統(tǒng)的架構(gòu)及基本工作原理，更深入分析了D-ATIS系統(tǒng)篩選更新AFTN報(bào)文的邏輯判斷方式。為管制員操作使用和技術(shù)人員運(yùn)行維護(hù)該系統(tǒng)提供了參考。

數(shù)字化航站自動(dòng)情報(bào)服務(wù)系統(tǒng)（D-ATIS）是利用話音合成技術(shù)與地空數(shù)據(jù)鏈通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行中的航空器進(jìn)行機(jī)場(chǎng)氣象及跑道信息的播報(bào)，特別是在起飛降落階段的航空器，DATIS系統(tǒng)的自動(dòng)化播放與數(shù)字化傳遞顯得尤為重要。

對(duì)于國(guó)內(nèi)一些航線眾多，起落量巨大的繁忙機(jī)場(chǎng)，譬如首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)、大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)，使用DATIS系統(tǒng)播報(bào)可以有效地減少管制工作人員使用純?nèi)斯ふZ(yǔ)音播報(bào)而帶來(lái)低效、誤聽(tīng)的安全隱患，提升了空中交通管制員的業(yè)務(wù)服務(wù)水平和空管系統(tǒng)的信息化服務(wù)能力。同時(shí)，也減輕了航空器中飛行員的工作負(fù)荷，降低了人為因素干擾能力，并且有助于提升空管服務(wù)效率，更加提高了民航安全運(yùn)行的指數(shù)。

目前，DATIS系統(tǒng)采用科大訊飛公司的TTS（Textto-Voice）語(yǔ)音合成技術(shù)以及地空數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)兩種方式向本場(chǎng)起降階段的機(jī)組提供所需要的本地機(jī)場(chǎng)的關(guān)鍵信息。如機(jī)場(chǎng)氣象信息、跑道使用情況、航路情況等。其中氣象信息是DATIS系統(tǒng)通過(guò)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，對(duì)AFTN氣象報(bào)文進(jìn)行解析、篩選，得到本場(chǎng)氣象信息數(shù)據(jù)，并融合本場(chǎng)跑道信息實(shí)時(shí)生成ATIS信息，統(tǒng)一向航空器進(jìn)行報(bào)送。

TTS語(yǔ)音合成技術(shù)是將文本轉(zhuǎn)化為自然流暢的語(yǔ)音并通過(guò)甚高頻電臺(tái)在指定進(jìn)、離場(chǎng)頻率中循環(huán)播放本地機(jī)場(chǎng)信息。地空數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)（ACARS）是雙向機(jī)載數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，為地空大流量數(shù)據(jù)提供服務(wù)信息的交換，地面可向機(jī)組提供氣象情報(bào)、航路情況，提高飛行安全保障。

1 大興DATIS現(xiàn)狀及設(shè)備介紹

大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)空管DATIS系統(tǒng)由雙塔臺(tái)操作終端、雙塔臺(tái)服務(wù)器、進(jìn)場(chǎng)和離場(chǎng)語(yǔ)音發(fā)布服務(wù)器、進(jìn)場(chǎng)和離場(chǎng)電臺(tái)接口控制器、AFTN氣象網(wǎng)關(guān)服務(wù)器以及甚高頻臺(tái)站、傳輸鏈路等設(shè)備組成，具體信號(hào)流程如下圖所示。上述服務(wù)器以及操作終端設(shè)備中除電臺(tái)接口控制器、AFTN氣象網(wǎng)關(guān)服務(wù)器、BGS網(wǎng)關(guān)服務(wù)器為冗余冷備份模式，其余設(shè)備皆是配置NEC集群管理器系統(tǒng)的冗余熱備份模式。使大興空管DATIS系統(tǒng)設(shè)備的可靠性和安全性得到了進(jìn)一步的提高與保障。D-ATIS信號(hào)流程，如圖1所示。

圖1 D-ATIS信號(hào)流程圖Fig.1 D-ATIS signal flow chart

(1)雙塔臺(tái)操作終端。為管制員提供便捷、友好的人機(jī)操作界面，主要功能是自動(dòng)分解、顯示氣象報(bào)文，自動(dòng)生成ATIS信息報(bào)文，同時(shí)提供信息修改功能，當(dāng)氣象報(bào)文的信息和機(jī)場(chǎng)的實(shí)地測(cè)量信息有較大出入時(shí)，管制員可以根據(jù)機(jī)場(chǎng)情況，手動(dòng)修改氣象信息和跑道信息，隨時(shí)添加、修改插播內(nèi)容，系統(tǒng)會(huì)刷新數(shù)據(jù)并向D-ATIS雙塔臺(tái)服務(wù)器發(fā)送新的ATIS信息報(bào)文。

(2)雙塔臺(tái)服務(wù)器。DATIS系統(tǒng)的核心交互設(shè)備，連接雙塔臺(tái)操作終端以及AFTN氣象網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，進(jìn)行管制操作以及氣象報(bào)文接收應(yīng)答的交互操作。同時(shí)，自動(dòng)分解、存儲(chǔ)、應(yīng)答飛機(jī)的各種請(qǐng)求，提取最新的飛機(jī)請(qǐng)求的ATIS信息，自動(dòng)組報(bào)應(yīng)答。

(3)進(jìn)場(chǎng)和離場(chǎng)語(yǔ)音發(fā)布服務(wù)器。根據(jù)雙塔臺(tái)終端設(shè)備操作端發(fā)來(lái)的播報(bào)指令，進(jìn)行語(yǔ)音合成，將ATIS信息報(bào)文從文本格式轉(zhuǎn)換成語(yǔ)音格式，快速實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音內(nèi)容建設(shè)，為飛行中的機(jī)組提供清晰、可靠的語(yǔ)音服務(wù)，并保證語(yǔ)音內(nèi)容的準(zhǔn)確性及完整性。

(4)進(jìn)場(chǎng)和離場(chǎng)電臺(tái)接口控制器。接收到語(yǔ)音發(fā)布服務(wù)器傳遞的語(yǔ)音格式文件后，將文件的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)為話音模擬信號(hào)進(jìn)入甚高頻傳輸設(shè)備，通過(guò)指定進(jìn)、離場(chǎng)頻率持續(xù)不斷地發(fā)送給機(jī)組機(jī)載接收設(shè)備，大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)的進(jìn)場(chǎng)頻率為127.225MHz，離場(chǎng)頻率為128.4MHz。大興空管DATIS系統(tǒng)使用了兩座甚高頻發(fā)射電臺(tái)和雙路PCM（脈沖編碼調(diào)制）傳輸模式，分別是北一西電臺(tái)以及二號(hào)除冰區(qū)電臺(tái)，恒光路由和迅風(fēng)路由。4路傳輸信號(hào)，使DATIS信息語(yǔ)音傳遞的穩(wěn)定性得到了保證。

(5)AFTN網(wǎng)關(guān)設(shè)備。接收AFTN氣象報(bào)文信息并進(jìn)行整合篩選出本場(chǎng)氣象信息，實(shí)時(shí)生成報(bào)文發(fā)送給雙塔臺(tái)服務(wù)器。目前AFTN氣象網(wǎng)關(guān)服務(wù)器連接了4路氣象報(bào)文數(shù)據(jù)，分別是AFTN氣象網(wǎng)關(guān)服務(wù)器A機(jī)接收北京首都機(jī)場(chǎng)氣象數(shù)據(jù)中心傳遞的1路AFTN氣象數(shù)據(jù)，并配有一路冷備份鏈路作為冗余，AFTN氣象網(wǎng)關(guān)服務(wù)器B機(jī)接收大興機(jī)場(chǎng)氣象綜合探測(cè)場(chǎng)傳遞的1路AFTN氣象數(shù)據(jù)，并配有一路冷備份鏈路作為冗余，兩路報(bào)文內(nèi)容相同。

(6)傳輸鏈路設(shè)備。目前DATIS系統(tǒng)的地空數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)是通過(guò)民航大網(wǎng)進(jìn)行傳輸?shù)?，大興空管使用一條傳輸線路，為大興空管東塔航管樓-大興空管中心核心區(qū)-華北空管局生產(chǎn)運(yùn)行中心-北京數(shù)據(jù)公司網(wǎng)控中心。地空數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)為DATIS系統(tǒng)數(shù)字化功能提供可靠、有效的服務(wù)，將ATIS信息實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的發(fā)送到航空器機(jī)載設(shè)備中。

2 AFTN氣象網(wǎng)關(guān)服務(wù)器報(bào)文篩選功能

航空氣象觀測(cè)報(bào)文主要包括兩種不同的形式，分別是例行觀測(cè)報(bào)告和特殊觀測(cè)報(bào)告，前者采用METAR電碼格式發(fā)布，后者也被稱為特選報(bào)，使用SPECI電碼格式向機(jī)場(chǎng)外發(fā)布。在觀測(cè)報(bào)告中包含了大量的氣象要素信息，以及準(zhǔn)確的本地機(jī)場(chǎng)氣象實(shí)時(shí)變化狀態(tài)，為航空器起降在內(nèi)的各項(xiàng)機(jī)場(chǎng)工作提供重要的氣象信息服務(wù)。

METAR報(bào)為例行發(fā)布，即按固定時(shí)間間隔在指定地點(diǎn)觀測(cè)到的氣象情況的報(bào)告，其間隔時(shí)間通常為30分鐘，例行觀測(cè)中整點(diǎn)觀測(cè)自50分開(kāi)始，00分采集數(shù)據(jù)，03分前發(fā)出報(bào)文，半點(diǎn)觀測(cè)自20分開(kāi)始，30分采集數(shù)據(jù)，33分前發(fā)出報(bào)文；SPECI報(bào)則根據(jù)本地出現(xiàn)的特殊氣象變化而臨時(shí)發(fā)布，特殊觀測(cè)應(yīng)當(dāng)在觀測(cè)完畢后立即發(fā)布特殊報(bào)告，最遲發(fā)布時(shí)間為特殊觀測(cè)后的第5分鐘。當(dāng)DATIS系統(tǒng)每30分鐘接收到METAR例行報(bào)或臨時(shí)收到SPECI特殊報(bào)時(shí)，都會(huì)更新ATIS信息報(bào)文，并更新通播信息版本，在語(yǔ)音信息及地空數(shù)據(jù)鏈傳遞中進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，如果超過(guò)35分鐘未收到METAR例行報(bào)則會(huì)發(fā)生告警，提示工作人員檢查系統(tǒng)狀態(tài)。

DATIS系統(tǒng)的AFTN氣象網(wǎng)關(guān)服務(wù)器根據(jù)機(jī)場(chǎng)收?qǐng)?bào)地址ZBAD以及其他關(guān)鍵信息要素對(duì)來(lái)自首都機(jī)場(chǎng)氣象中心以及大興氣象綜合探測(cè)場(chǎng)的AFTN氣象報(bào)文進(jìn)行解析、篩選、存儲(chǔ)等操作，將報(bào)文收集發(fā)送給雙塔臺(tái)服務(wù)器。

3 AFTN報(bào)文分析

AFTN氣象網(wǎng)關(guān)服務(wù)器接收AFTN報(bào)文類型分為四種，分別是METAR報(bào)即例行報(bào)、SPECI報(bào)即特殊報(bào)，以及METARCOR報(bào)、SPECICOR報(bào)即更正報(bào)，另外還有延遲報(bào)（此報(bào)只有METAR報(bào)才有）。

一份正確的AFTN報(bào)文內(nèi)容格式共分為五行。第一行分為兩部分內(nèi)容，流水號(hào)（QDM）及發(fā)報(bào)時(shí)間（DDHHMM）。流水號(hào)QDM從編號(hào)001開(kāi)始，每日8點(diǎn)重置，在當(dāng)日8點(diǎn)至次日8點(diǎn)之前，流水號(hào)是依次排序增加的，時(shí)間超過(guò)8點(diǎn)后，流水號(hào)重置，重新以編號(hào)001開(kāi)始排序，顯示為QDM001；發(fā)報(bào)時(shí)間使用DDHHMM時(shí)段格式，如10月25日8點(diǎn)55分，則顯示為250855。

第二行為報(bào)文等級(jí)和報(bào)文格式處理地址。內(nèi)容為報(bào)文等級(jí)GG急報(bào)，格式處理地址ZBBBYPYX（北京飛行氣象情報(bào)收集中心）和華北氣象中心數(shù)據(jù)庫(kù)（ZBAAYZYX）。

第三行為發(fā)報(bào)時(shí)間和本地地址，發(fā)報(bào)時(shí)間時(shí)段格式為DDHHMM。本地地址為ZBADYMYX（大興機(jī)場(chǎng)氣象綜合探測(cè)場(chǎng)）。

第四行為報(bào)文類型、本地機(jī)場(chǎng)四字代碼以及編報(bào)時(shí)間。報(bào)文類型包括SP即SPCI特殊報(bào)和SA即METAR例行報(bào)；本地機(jī)場(chǎng)四字碼如ZBAD；編報(bào)時(shí)間（發(fā)報(bào)時(shí)間一般都會(huì)晚于編報(bào)時(shí)間，METAR例行報(bào)晚于3分鐘內(nèi)，SPECI特殊報(bào)晚于5分鐘內(nèi)，例行報(bào)和特選報(bào)的COR更正報(bào)的晚的時(shí)間為30分鐘內(nèi)，使用DDHHMM時(shí)段格式）；若報(bào)文類型為更正報(bào)則有CCA、CCB、CCC……CCZ的代碼在內(nèi)容結(jié)尾，第三位字母順序越靠后，更正報(bào)越新，若為延遲報(bào)則有RRA的代碼在結(jié)尾。

第五行為報(bào)文內(nèi)容，以METAR、SPECI、METARCOR、SPECICOR作為內(nèi)容開(kāi)頭。

具體報(bào)文格式如圖2、圖3和圖4所示。

圖2 METAR例行報(bào)Fig.2 METAR routine report

圖3 SPECI特選報(bào)Fig.3 SPECI special selection report

圖4 METARCOR例行變更報(bào)Fig.4 METARCOR routine change report

4 D-ATIS通播版本更新邏輯判斷

當(dāng)雙塔臺(tái)服務(wù)器接收到AFTN氣象網(wǎng)關(guān)發(fā)送的報(bào)文后，會(huì)與當(dāng)前使用報(bào)文對(duì)比，進(jìn)行多輪邏輯判斷。第一步，先判斷報(bào)文內(nèi)容是否相同，若不相同進(jìn)行下一步判斷，反之則不更新通播版本號(hào)；第二步，判斷報(bào)文發(fā)報(bào)時(shí)間是否相同，若新報(bào)時(shí)間大于當(dāng)前報(bào)文，則更新版本，若小于當(dāng)前報(bào)文時(shí)間，則不更新版本，若時(shí)間相同，進(jìn)行下一步判斷；第三步，根據(jù)報(bào)文類型優(yōu)先級(jí)來(lái)判斷是否更新版本號(hào)，正常情況下，SPECICOR＞SPECI＞METAR COR＞METAR。另外，當(dāng)新舊兩份報(bào)文均是同類型的更正報(bào)（COR）時(shí)，需要判斷新報(bào)更正標(biāo)識(shí)是否大于舊報(bào)，如CCA、CCB、CCC……CCZ。具體邏輯判斷方式，流程圖如圖5所示。

圖5 D-ATIS通播版本更新邏輯判斷流程圖Fig.5 D-ATIS communication version update logic judgment flow chart

5 結(jié)語(yǔ)

本文分析了北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)DATIS系統(tǒng)運(yùn)行情況以及通播版本號(hào)更新的邏輯判斷方式。可見(jiàn)，隨著機(jī)場(chǎng)穩(wěn)定運(yùn)行及管制員對(duì)系統(tǒng)功能提出需求的情況下，D-ATIS系統(tǒng)在不斷優(yōu)化，愈加完善。利用語(yǔ)音合成技術(shù)及地空數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)有效減輕了管制員工作負(fù)荷，提升地空兩端信息交互效率。另外，合理縝密的報(bào)文邏輯篩選及更新方式，使得大興機(jī)場(chǎng)本場(chǎng)情報(bào)通播信息的可靠性與實(shí)時(shí)性得到了強(qiáng)力保障，減少安全事故及隱患的發(fā)生。