某航班在自動化系統中產生RA告警的原因分析

摘" 要：為提高航空器運行安全，增強地空的協同合作，空管自動化系統通過解析獲取到的S模式基本監視（ELS）中的下行數據，得到機組發給管制員的高度、速度、二次代碼、航班號和告警等信息，在管制席位上呈現出來。在實際運行過程中，技術人員發現在自動化系統中經常出現RA虛警，以及兩套自動化系統顯示告警不一致的問題。通過研究RA告警的產生機制，對自動化系統產生RA告警的原因進行分析，進而可判斷出真實告警和虛告警，并得到兩套自動化系統處理RA告警的機制差異。

關鍵詞：空中交通管理自動化系統；S模式基本監視（ELS）；RA告警；虛告警

中圖分類號：TP391；TN95" 文獻標識碼：A" 文章編號：2096-4706（2025）03-0012-04

Analysis of the Causes of RA Alarms in the ATM-AS of a Flight

YANG Yong

（Yunnan Branch of China Civil Aviation Southwest Air Traffic Management Bureau， Kunming" 650200， China）

Abstract： In order to improve the safety of aircraft operation and enhance the cooperation between the ground and the air， the Air Traffic Management Automation System （ATM-AS） obtains the downlink data in the Mode S Elementary Surveillance （ELS） by parsing. The height， speed， secondary code， flight number and alarm information sent by the unit to the controller are obtained and presented at the control seat. In the actual operation process， technicians find the problems that RA 1 alarms often occur in automation systems and the two sets of automation systems show inconsistent alarms. By studying the generation mechanism of RA alarms， the causes of RA alarms in automation systems are analyzed. Furthermore， the real alarms and the 1 alarms can be judged， and the mechanism difference between the two sets of automation systems to deal with RA alarms can be obtained.

Keywords： ATM-AS; Mode S Elementary Surveillance （ELS）; RA alarm; 1 alarm

0" 引" 言

隨著人們出行需求的日益增長，使用技防手段[1]充分利用監視源下行數據信息，為管制員提供告警提示，從而遏制不安全事件的發生，已成為擺在每一位技術人員面前的迫切問題。《民航空管自動化系統應用S模式數據的技術和功能要求》中明確指出，“系統應能獲取S模式ELS下行數據中的TCAS RA信息，并在管制席位進行提示[2]”“在標牌上提供航跡處于TCAS RA的提示”。昆明現場目前使用的是NUMEN-2000自動化系統和AirNet 5.8自動化系統，在實際運行過程中，兩套自動化系統對RA告警的產生有偶爾不一致的現象，通過分析兩套自動化系統對S模式雷達下行數據進行處理的區別，分析出一套系統產生RA告警時，另一套系統不產生RA告警的原因，可以使技術人員更好地掌握自動化系統處理差異，從而更好地為管制提供服務。

1" TCAS告警原理分析

TCAS（Traffic Alert and Collision Avoidance System）是空中交通預警和防撞系統，它通過獲得附近飛機應答機發射的數據，并且使用此數據來評估潛在的沖突威脅[3]。TCAS通過確定以下幾個參數來計算入侵飛機的航跡、最近的接近點（CPA）以及到達CPA之前估算時間（TAU）：一是入侵飛機的方位；二是飛機和入侵飛機之間的距離、間隔速率或接近速率；三是入侵飛機的相對高度。如果TCAS探測到一架入侵飛機的航跡可能是一個相撞威脅，它觸發音響和目視指示信息以及垂直速度指令，以保證充分的航跡間隔和最小的垂直速度變化，如圖1所示。TCAS把飛機周圍的空域分為4個區域，從而評估潛在的相撞威脅，距離由遠及近、威脅由小到大可分為：其他入侵飛機、最接近的入侵飛機、交通咨詢TA（Traffic Advisory）和決斷咨詢RA（Resolution Advisory）。其中，RA提供給飛行機組潛在的碰撞目標的位置信息，RA提供給飛行機組預測的碰撞目標的位置信息和指令來避免沖突[4]。

真實的TCAS告警情況下，當斷定有與本機存在潛在危險接近的飛機時，會提前20～48秒發出TA警告，之后本機將對入侵飛機連續監測約15秒，如果危險接近情況仍然存在，則TCAS發出RA告警。虛告警情況下，TA和RA告警間隔很短，或者直接出現RA而不出現TA，或與機組證實周圍并無其他飛機。TCAS虛警通常有以下原因[5-6]：

1）TCAS因本機設備原因收到本機應答機回答的信號，包括應答機抑制失效、本機應答機高頻率和連續的C模式詢問等情況。

2）TCAS收到了其他飛機帶有錯誤的應答機信號，包括其他入侵飛機帶有錯誤的高度編碼器、地面ATC測試、假目標假信號、分離信號等。

3）TCAS使用的1 030/1 090 MHz無線電頻率受到干擾。

2" 產生RA告警的原因分析

2.1" 與RA告警有關的數據項

ASTERIX CAT048[7]（提供了S模式雷達單雷達目標報告）和ASTERIX CAT021[8]（提供了ADS-B目標報告）均有表示RA報告的數據項。ASTERIX CAT048中數據項為I048/250項和I048/260項，CAT021中數據項為I021/250項和I021/260項，兩個標準中的RA告警數據結構和解析方法完全一致[5]。

2.2" I048/250和I048/260數據項

對于S模式雷達數據而言，ASTERIX CAT048提供了單雷達的目標報告。ASTERIX CAT048的UAP（User Application Profile）中與RA告警相關的數據項有I021/250項和I021/260項。其中，I048/250數據項提供了S模式MB（Message， Comm B）數據，如圖2所示。如果在最后一次掃描中提取出來二進制數據源（Binary DataSource， BDS）數據，那么與S模式相關的每個ASTERIX記錄中都應包含此項。對于BDS20，使用240項，對于BDS30，使用260項。I048/260數據項注釋部分明確指出：“This item shall be present when a Resolution Advisory has been generated in the last scan”，即當最后的掃描中出現RA告警時，該項應當存在，如圖3所示。

如果在最后一次掃描中產生了決斷咨詢RA，則該項中應帶有RA。RA告警不僅可以根據260數據項的BDS30數據塊置位信息表現，還可以通過260數據項（ACAS）表征，該數據項有7個字節，共計56位，其中，第28位MTE（第4個字節的第4位）和第2個字節ARA（第9～15位）是用來確認RA告警的。自動化系統能夠獲取S模式雷達的下行數據，通過解析，使其在標牌上產生/不產生RA告警。

2.3" 產生RA告警的原因分析

昆明現場使用的是NUMEN-2000自動化系統和AirNet 5.8自動化系統，兩套自動化系統互為主備，雖然具備的功能基本一致，參數設置也相同，能盡量讓用戶使用時無差異感，但兩套系統出自不同的廠家，在設計思路上有些許差異。下面以一個RA虛告警的例子，解釋兩系統在處理RA告警時的差異。

某日，管制員反映航班A在NUMEN-2000自動化系統上產生了RA告警，而AirNet自動化系統上并未出現。詢問管制員后得知，在產生該告警之前未產生TA告警，之后請管制員與機組證實，機組周邊并無其他飛機，初步判斷該告警為虛告警。

之后，在NUMEN-2000自動化系統上重演，發現由單路S模式雷達B和綜合航跡均產生了RA告警，如圖4所示。

綜合航跡的RA來自單路雷達B，該雷達為S模式雷達，其RA告警來源于Data Item I048/260， ACAS Resolution Advisory Report或者Data Item I048/250， Mode S MB Data BDS30。現場通過播放原始數據，在前置機RFP主機上/home/atc/log/pcp_log目錄新建radarno.reg文件，內容填7（雷達B的編號），生成了跟蹤該雷達的文件，在其中找到了*acas*文件，表明有RA告警，打開數據項正文，對原始數據（圖5）進行分析。

如圖5所示，最左側數字1 910至1 918為行數，第1 910行為航班A的地址碼，下一行為航班號，第1 913行至第1 915行為250數據項，第1 913行“02”表示后面有8乘2個字節，第1 914行是BDS30數據塊（末尾以30結尾），該數據塊記錄關于RA告警的置位信息：

BDS30數據塊“fe 81 03 00 00 00 00 30”。

其中，第4個字節00表示MTE置位信息，十六進制“00”轉換為二進制是0000 0000，該二進制中的的第4位表示MTE是0；第2個字節81表示ARA置位信息，十六進制“81”轉換為二進制是1000 0001，該二進制第1位是1，第2位到第7位都是0，最后一位是擴展位。

結合MTE和ARA的置位信息，根據表中RA告警置位信息，可看到該情況屬于第一行的ARA項（1000 000，第9到第15位，不含擴展位）第9位為1，第11、12位為0，其他位為任意0或1，MTE項（0）為任意0或1。據此，該消息符合RA告警置位（表1）[9]，所以會出現RA告警。

經過分析兩套自動化系統，發現在處理下行數據判斷RA告警時，兩個自動化系統的機制有所不同：NUMEN-2000自動化系統優先使用260數據項來判斷RA，當該項沒有時，則使用250數據項進行判斷；AirNet 5.8自動化系統只使用260數據項來判斷RA。當出現RA告警時，S模式雷達下行數據中若只有250數據項，會導致RA告警出現在NUMEN-2000自動化系統上，而AirNet 5.8自動化系統上未出現。由于I048/250數據項和I048/260數據項均可能含有RA告警信息，因此可能會導致不同的自動化廠家在設計RA告警功能時，產生歧義。

3" 結" 論

RA告警是航空安全中最重要的告警之一，采用技防手段將接收到的S模式雷達數據進行解析，可以將RA告警直觀地顯示在標牌上提示管制員。由于RA告警偶有虛告警產生且I048/250項和I028/260項均能表征RA告警，昆明現場使用的兩套自動化系統對RA告警的處理機制不一致。通過對RA告警原理的學習和CAT048相關數據項的解析，可以判斷RA告警的虛實，從而提高航空器運行安全。

參考文獻：

[1] 楊詩琪.民航持續安全關鍵成功因素研究 [D].天津：中國民航大學，2022.

[2] 許文君.空管自動化系統及數據融合方法研究 [D].南京：南京郵電大學，2019.

[3] 周方文.基于EoR運行的TCAS碰撞算法與風險分析研究 [D].德陽：中國民用航空飛行學院，2023.

[4] 谷潤平，呂智鴻，魏志強.多跑道獨立進近中的TCAS告警風險仿真與分析 [J].飛行力學，2021，39（3）：48-53.

[5] 劉鳴，周元輝.TCAS系統故障隔離及容錯架構設計方法研究 [J].航空電子技術，2023，54（1）：29-34.

[6] 許亞星.目視和儀表平行跑道進近中的TCAS告警研究 [D].德陽：中國民用航空飛行學院，2023.

[7] 雷張華，李方軍，邱天，等.基于ASTERIX標準的終端數據交換 [J].火控雷達技術，2020，49（2）：41-45+65.

[8] 古葉.基于ASTERIX CAT021標準的ADS-B數據格式解析 [J].數字技術與應用，2023，41（4）：105-107.

[9] SCDN.二級S模式（五） [EB/OL].[2024-06-20].https：//blog.csdn.net/qq_37618450/article/details/128663238.

[10] 楊濟睿.基于MDP的低空融合運行防撞系統控制與決策方法設計 [D].德陽：中國民用航空飛行學院，2023.

作者簡介：楊勇（1987—），男，彝族，云南臨滄人，通信導航監視工程師，本科，研究方向：民航地空通信、航管信息系統。