廣州空管自動化系統與外部系統飛行數據的交互及應用研究

崔品品

（民航中南空管局空管設備應用技術開發實驗室，廣東 廣州 510000)

1 研究背景

空管自動化系統主要通過監視源數據處理、飛行計劃處理、監視數據與飛行計劃的相關、為管制員提供空中飛行態勢的顯示以及異常情況的告警；通過各類電報的處理實現自動化系統與其他系統之間的信息交互；進而對系統內的飛行數據、運行數據進行管理。根據2020 年總局關于備份系統使用管理規定要求，規范了備份自動化系統的定位、使用和運行要求。因此，備用空管自動化系統的重要性與日俱增，我們做好關于備用自動化系統的內外部交互數據的應用分析具有關鍵的意義，進而為更好地貫徹落實相關要求打好基礎。

廣州自 2023 年新終端啟用后，管制單位分為三個現場，分別是區管、新終端和塔臺。其中區管現場主備空管自動化系統各一套，新終端和塔臺現場共用空管自動化系統，主備系統各一套。

廣州區管的主用空管自動化系統為THALES歐洲貓自動化系統（法國），型號EUROCAT-X；2005 年投產，2022年基于新終端項目操作系統升級為THALES 12，軟件版本為V10；備用空管自動化系統為萊斯自動化系統，型號NUMEN3000；2013 年投產，操作系統為Solaris；2022年基于新終端項目軟件版本升級為V3.5。

廣州新終端和塔臺的主用空管自動化系統為THALES歐洲貓自動化系統（法國），型號 EUROCAT-X；2022年投產，操作系統THALES 12，軟件版本為V10；備用空管自動化系統：萊斯自動化系統，型號NUMEN3000；2022年投產，操作系統為Linux，軟件版本為V3.5。

四套自動化系統之間存在主備系統間的交互、同構系統間的交互；本地自動化系統與相鄰管制單位自動化系統間基于AIDC 移交進行數據交互；自動化系統與外部網絡系統之間通過4029.3 接口[1]完成I 類飛行數據輸出和CTMA數據的輸入，并通過其他接口向外輸出CAT062格式的綜合航跡。

2 系統對外數據交互機制

2.1 與空管自動化系統相關的外部系統及數據類型

與空管自動化系統有數據相關的外部系統包括：AFTN 轉報系統、FIPS 飛行計劃集中處理系統、冗余（主備）管制自動化系統、相鄰管制單位自動化系統、AMAN系統、A-SMAGCS場監系統等。如表1所示。

表1 與空管自動化系統有數據相關的外部系統

2.2 系統對外數據交互機制

從表1 可以看出，自動化系統對外數據的交互主要基于各類飛行數據報文和系統的綜合航跡信息。其中，飛行數據報文包括AFTN 飛行計劃電報、AIDC電報[2]、4029.3 飛行動態數據電報。系統的綜合航跡為CAT062 格式，主要用于管綜各類系統以及塔臺的A-SMAGCS場監系統。

廣州自動化系統的飛行計劃數據均由中南管制綜合信息飛行計劃處理系統（管綜系統）進行轉發，管綜系統是空管局網絡中心自行開發的飛行計劃處理系統，該系統負責廣州區管、終端區自動化系統飛行電報的數據交互工作。中南管綜系統包括以下子系統：飛行計劃處理系統；塔臺電子進程單系統；協同決策系統（簡稱 CDM 系統）；空中交通進港排序系統（簡稱AMAN系統）。

2.2.1 AFTN電報交互

AFTN飛行計劃電報主要完成對飛行計劃信息增刪改的沿途拍發，所以自動化系統與AFTN轉報之間的數據交互機制基于飛行計劃信息增刪改的輸入輸出。

如圖1 所示，廣州的飛行計劃信息從轉報經由FIPS 前置系統處理后進入自動化系統。管綜系統中的飛行計劃處理系統包含了兩個獨立的運行模塊，分別是FIPS模塊及前置模塊PPS，FIPS模塊負責處理電報和維護航班動態，相關電報處理情況和航班動態會實時同步至前置模塊，各前置模塊根據各套自動化的電報要求生成相應電報并通過轉報機拍發給自動化，其中FIPS專注于動態電報處理及航班動態維護，前置模塊專注于根據各自動化的特點提供符合各自動化要求的前置電報，可為主備自動化提供不同要求的電報前置服務。

圖1 AFTN電報進入自動化系統路由

對于萊斯自動化系統而言，AFTN 報文通過異步方式接入系統：AFTN—1 分2—NPORT 協議轉換—DCP 的ASYN 進程轉為內部消息—進入FDP 的ADO進程進行去重解析匹配計劃入庫—FDP 的FDP 進程更新飛行計劃通知其他模塊—FDOP 和FPW 讀取數據庫查詢計劃。

2.2.2 AIDC電報交互[3]

AIDC 為一個共同遵守的協議，應用于不同空中交通服務單位(ATSU) 自動化系統內部的空中交通管制應用程序之間的信息交換，約有 20 來種報文種類，支持在不同空中交通服務單位之間實現通知、協調以及通信和管制權的移交等操作。目前，廣州現場用的為AIDC簡模式，如圖2所示。

圖2 AIDC 電報處理流程

圖3 終端區主備自動化系統交互方式

廣州與上海、北京之間采用AIDC 專線[4]形式，與長沙、武漢、南寧、西安、香港、三亞等地之間采用AFTN形式，實現了AIDC管制協調和移交。電報可通過AFTN鏈路和AIDC專線進行傳輸，萊斯自動化系統的AIDC 專線通過X.25 同步格式進入系統：通過BDCOM 路由器格式轉換—DCP 的TCPIP 進程處理—進入FDP 的ADO 收報AFDP 輔助處理—FDP 判斷—ADO 進程發報—FDP 的FDP 進程更新飛行計劃通知其他模塊—FDOP 和FPW 讀取數據庫查詢計劃。AIDC 電報的格式符合AFTN 航空固定格式電報的規范。

廣州與上海和北京的AIDC 轉發均使用簡約式，即在使用AIDC 協議的管制中心之間的協調中，當飛機跨越管制中心交界點之前，在規定時間內自動發送EST（預計飛越報），告知對方確定的移交信息，對方管制區在確認航班信息并同意接收后，自動回復ACP（管制協調接受報），當航班接近交界點時自動拍發TOC（管制移交報），對方管制區手動確認接收該飛機，發送AOC（管制移交接收報）完成最后的飛行管制移交。

2.2.3 自動化系統間4029.3飛行數據交互

4029.3 飛行動態數據電報目前在用的種類為3種：I 類基礎飛行數據交換電報、B 類主備空管自動化系統數據交換電報、C類管制單位間飛行數據交換電報。其中針對主備空管自動化系統而言，主要通過I類報文和B類報文的單向同步，如圖 3 所示。目前使用IFPL、ICNL報同步主用系統的飛行計劃報文，使用BSEC、BRWY、BCWP報同步主用系統的扇區分配、跑道開關情況和物理席位的顯示設置。

C 類移交采用現行《MHT 4029-3-2020 民用航空空中交通管制自動化系統 第3 部分：飛行數據交換》中C類報文(ATC unit exchange message：用于不同管制單位間飛行數據交換的報文，報文類型以字母“C”開始）相關規范。使用報文類型包括：CFPL飛行計劃協同，CHRQ航班移交請求，CHRP移交請求響應，CLAM飛行計劃確認。交換的信息包括：移交點、過點高度、過點時間、CFL（管制員指令高度）、SSR（航班的二次應答碼）、OPDATA（管制員備注信息）等。C類移交全模式移交流程如圖4所示。

圖4 C類移交流程

圖5 廣州萊斯自動化系統C類移交路由

1) 同步階段

系統根據離線配置，移交出管制單位在出界航班到達移交點前T1 時間并且與移交點的距離小于D1，自動拍發CFPL(SYN)報文進行通知。移交入管制單位根據收到的同步報文進行同步。如果移交出管制單位修改了二次代碼、機載設備、目的地機場和航線等計劃信息，則再次發送CFPL(SYN)報文到移交入管制單位，以進行同步。

2) 協調階段

FDE 協調參數中：若協調點定義為空，基于 4D 計算虛擬點，時間距離滿足則觸發。也可以基于條件去控制，根據扇區去找下一扇。

系統根據離線配置，移交出管制單位在出界航班到達移交點前T2 時間并且與移交點的距離小于D2，自動拍發CFPL(COOR)報文進行協調。移交入管制單位收到協調CFPL(COOR)報文，匹配系統計劃。

3) 移交階段

移交出管制單位可自動或手動拍發移交類CHRQ(HND) 報文。對于萊斯自動化系統，可在飛行數據處理VSP 參數FDE_AUTO_HAND_FLAG 定義是否自動移交。移交入管制單位收到移交類CHRQ 報文，匹配系統計劃。若移交入管制單位無對應計劃或多個對應計劃或對應計劃為管制狀態，返回包含錯誤信息的CLAM(NOK) 報文，本系統收到報文后響應為移交拒絕，管制權限退回上一狀態，可以再次發起C類移交。

IC 接口通過發送和接收CAT062 系統綜合航跡信息，為不同系統間提供相關不一致告警(IC 告警），對于即將在兩個管制單位進行移交的航班，系統將檢查在雙方的系統航跡中該航跡和計劃的相關關系是否一致，相關不一致時，在本系統中的對應航跡目標上發出相關不一致告警。

未來廣州也會與珠海采用 C類移交，與未來廣州的塔臺管制自動化系統也采用C 類移交，空空的C 類移交與地空的C 類移交對于自動協調的觸發機制會有較大的差異。目前也是基于管制需求與西南等已經采取過C類地空移交的基礎有了初步的框架。

2.2.4 自動化系統與外部系統4029.3飛行數據交互

自動化系統與管綜之間基于I類報文進行飛行動態交互，業務數據類型包括：

①飛行數據：包括飛行計劃信息、應答機信息、電子移交信息等；

②飛行狀態數據：航班的飛行狀態信息，包括場面狀態數據等；

③CDM 關鍵時間數據：例如計算起飛時刻、計算撤輪擋時刻、時隙等。

終端區外部AMAN系統由網絡中心負責建設，接收空管自動化系統的I 類報文和綜合航跡信息進行4D 軌跡計算，用來輔助管制員在實時運行過程中對進港航班進行最優化排序，通過提前對進港航班的排序計算，構建優化的進港隊列。在滿足管制員設置的運行限制條件的前提下，為管制員提供進港航班加速、減速、等待和改航等建議，實現最優化進港交通流。

終端區管綜服務器上部署了AMAN 系統節點。AMAN 系統通過輸出CTMA 報文，實現向自動化系統發送交互數據，實現AMAN 與自動化系統的交互，主要包括的數據內容有：(SID、STAR、RWY、GATE、TTL/TTG) 。

2.2.5 綜合航跡數據

空管自動化系統外送的綜合航跡信息應用廣泛。在廣州現場，空管自動化系統的綜合航跡主要應用于場面監視系統以及網絡的管綜系統。

對于 A-SMAGCS 場監系統而言，場面監視系統從自動化系統獲取飛行計劃來源，主要有兩種途徑，一種是自動化系統輸出的I 類報文，一種是空管自動化系統輸出的綜合航跡信息。目前兩種數據均有引接，可在網絡部門的設備選擇使用哪種方式。針對綜合航跡信息，場監系統通過UDP單播方式單向引接自動化系統的FDR 和RDR 數據，其中FDR 數據用作場監系統的飛行計劃來源，RDR數據可以作為場監系統空中的監視源，但目前場監系統使用的是自身引接的進近雷達監視源，沒有使用其中的RDR數據。對于進港航班，計劃分配跑道后才會送進場監系統，停機位信息是由網絡中心管綜系統從機場系統獲取后加進FDR 的。TOMS 系統會對離港航班進行截流，只有航班狀態改變、停機位改變、跑道改變、應答機改變，且狀態為推出開車及以后的狀態時才會發給FDR 場監系統。

對于管綜系統而言，作為一個以FIPS系統為核心的大系統群，共享基于FIPS系統的計劃信息和飛行動態信息。此外，管綜系統引接空管自動化系統的綜合航跡信息應用于自身的系統群。按照最新的資料顯示，萊斯綜合航跡的應用包括新機場信息發布系統、區管 CDM系統、AMAN 系統；歐洲貓的綜合航跡應用包括廣州清算系統（航路費用）、數據中心航跡記錄等。所以，保障空管自動化系統外送的綜合航跡信息持續有效，對網絡中心管綜的上述系統群的正常運行至關重要。

3 總結

空管自動化系統的飛行數據種類豐富，基于未來ASBU 航空組件升級的各項規劃，隨著新技術的迅猛發展，飛行動態數據的種類會進一步地提升，關于《民用航空空中交通管制自動化系統數據交換規范（試行）》中的依托于4029.3 的飛行數據種類已經有了I類、B類、C類、T類、F類五類報文，白云三期項目中新增塔臺管制自動化系統，空管自動化系統與塔臺管制自動化系統之間的數據交互會重點涉及這些類型的報文。所以，自動化系統間的數據交互機制和數據內容的清晰度至關重要。其重要意義體現在如下幾點：

①對未來運行時的故障排查有重要意義。自動化系統間的飛行數據交互，尤其是基于 4029.3的飛行動態數據交互，在實際的運行期間可能會出現協調失敗、移交失敗等情況，需要技術人員進行原因排查，可能是參數設置不合理，可能是軟件設計考慮不夠全面，在后續的工作中不斷對這些情況進行優化，從而可以實現新規范中關于飛行數據處理的更好應用。

②對應急處置有重要意義。梳理飛行數據的流程，有助于現場技術人員明確具體的業務鏈條。在某些飛行數據或者航跡數據中斷的時候，能第一時間明確受影響的系統，及時進行通報，迅速進行應急處置，將影響降到最低程度。

③對未來的新技術應用測試具有重要意義。飛行動態數據報文以及綜合航跡里的數據項內容豐富，目前有用到的數據項有限，其他未用到的報文類型或者數據項，如心跳報、初始化信息報、二次代碼分配策略同步報等內容，在未來自動化系統的多方互聯方面或有重要的應用場景。后續需持續進行自動化系統的飛行數據的梳理，從而更好地進行應用研究。