基于中央服務(wù)器的飛行數(shù)據(jù)處理方法探討

謝崢

(民航中南空管局，廣東廣州510405)

1.引言

隨著我國(guó)民航事業(yè)的迅猛發(fā)展，飛行流量快速增長(zhǎng)，直接導(dǎo)致了民航空域日趨緊張。在保障飛行安全的前提下，如何進(jìn)一步縮小飛行間隔、提高空域利用效率，并進(jìn)行流量管理，以滿足當(dāng)前乃至可預(yù)期未來(lái)飛行流量的需求已成為一項(xiàng)重要的課題。而直接制約空域利用的瓶頸之一就是當(dāng)前的ATC（空中交通管制自動(dòng)化）系統(tǒng)按地區(qū)的獨(dú)立分割應(yīng)用，這一問(wèn)題的出現(xiàn)不僅是由于長(zhǎng)期以來(lái)民航空管是以地域化管理為主的體制造成的，也是由于大部分空管ATC系統(tǒng)沒(méi)有共享資源造成的。

近年來(lái)，民航大力開(kāi)展空管體制改革，打破空管地域分割模式，開(kāi)始為建立一體化管理機(jī)制創(chuàng)造良好的環(huán)境；同時(shí)深入進(jìn)行技術(shù)和設(shè)備改造，為大區(qū)域流量管理乃至大空管管理做好了準(zhǔn)備。在此大環(huán)境下，飛行數(shù)據(jù)集中處理成為可行性目標(biāo)，也由此引出了中央FDP（飛行數(shù)據(jù)處理服務(wù)器）的概念。

2.現(xiàn)狀及問(wèn)題的提出

2.1 空中交通空域管理的發(fā)展

當(dāng)前空中交通服務(wù)區(qū)域劃分為以下幾種：塔臺(tái)(TWR)、進(jìn)近(APP)、終端(TMA)、航路(ACC)、飛行情報(bào)區(qū)(FIR)。我國(guó)隨著現(xiàn)代化大型管制中心的建設(shè)，一直在逐步調(diào)整和優(yōu)化空域結(jié)構(gòu)，最終將形成五大航路管制中心的格局，建立起安全、高效、順暢的空管系統(tǒng)運(yùn)行保障體系。

為了完成新的空域結(jié)構(gòu)調(diào)整，現(xiàn)有的空中交通管理系統(tǒng)，尤其是飛行數(shù)據(jù)處理方式，也需要做同樣的調(diào)整。因此，大區(qū)域中央FDP的概念成為當(dāng)前切實(shí)且緊迫的研究課題。

2.2 飛行數(shù)據(jù)處理的現(xiàn)狀及問(wèn)題

空管自動(dòng)化系統(tǒng)，一般由雷達(dá)數(shù)據(jù)處理（RDP）和飛行數(shù)據(jù)處理（FDP）兩大部分組成。其中FDP的主要功能是：飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)及飛行計(jì)劃生命周期管理，AFTN數(shù)據(jù)通信管理，AIDC信息處理，飛行航路分析，二次代碼管理和分配，雷達(dá)航跡和飛行計(jì)劃相關(guān)、飛行進(jìn)程單分配、適配數(shù)據(jù)管理以及飛行計(jì)劃一致性監(jiān)視、中期沖突探測(cè)等等。

目前Thales公司的Eurocat自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋了北京、上海、廣州三大ACC，將來(lái)還會(huì)擴(kuò)展至整個(gè)FIR。然而，幾個(gè)系統(tǒng)間相互獨(dú)立，并沒(méi)有共享飛行數(shù)據(jù)，尤其在越來(lái)越多的小型機(jī)場(chǎng)安裝了本地的ATC系統(tǒng)后，資源共享問(wèn)題變得更加明顯。

2.3 建立中央FDP的優(yōu)越性

如果建立一個(gè)中央FDP覆蓋整個(gè)FIR，那么將有一個(gè)中心點(diǎn)，來(lái)生成并維護(hù)所有FIR內(nèi)的飛行計(jì)劃和數(shù)據(jù)。在中心點(diǎn)可以知道FIR內(nèi)所有飛行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)信息，從而減少FIR內(nèi)ACC之間飛行計(jì)劃的不一致，并消除ACC間許多重復(fù)性的協(xié)調(diào)工作。

推而廣之，甚至可以在將來(lái)建立全國(guó)性的中央FDP，進(jìn)行飛行數(shù)據(jù)集中處理，從而更大范圍地進(jìn)行流量管理，最大限度地提高空域利用效率。

3.建立中央FDP的兩種方法

這里有兩個(gè)途徑來(lái)達(dá)到中央FDP的概念，也是對(duì)于飛行數(shù)據(jù)集中處理的兩個(gè)不同思路。

3.1 中央處理飛行數(shù)據(jù)

中央FDP在FIR范圍內(nèi)產(chǎn)生并維護(hù)所有的飛行計(jì)劃。所有本地的ACC沒(méi)有自己的獨(dú)立的FDP。因此，所有涉及到飛行計(jì)劃維護(hù)的管制員指令都必須送往中央FDP進(jìn)行處理。由于所有下屬的ATC系統(tǒng)將不再需要自己的FDP，僅保留RDP，因此所有的適配數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在中央FDP的數(shù)據(jù)庫(kù)，所有的飛行數(shù)據(jù)處理，包括分配SSR二次代碼、航路分析、AFTN、AIDC信息等也都由中央FDP來(lái)處理。飛行計(jì)劃與航跡的相關(guān)聯(lián)也由中央FDP完成。

這是一個(gè)傳統(tǒng)的方法和思路，只適用于ACC以及其進(jìn)近管制區(qū)，不適用于整個(gè)FIR。

圖1是以中南地區(qū)為例的中央處理飛行數(shù)據(jù)設(shè)想示意圖：

圖1 中南地區(qū)中央處理飛行數(shù)據(jù)示意圖

3.2 中央?yún)f(xié)調(diào)飛行數(shù)據(jù)

所有的本地ACC有其各自的FDP，本地ACC的管制員指令首先由本地ACC處理，然后再送往中央FDP進(jìn)行同步。所有的適配數(shù)據(jù)仍是存儲(chǔ)在本地FDP的數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)飛行數(shù)據(jù)由不同的ACC處理完后，中央FDP接收每個(gè)ACC已經(jīng)處理過(guò)的飛行計(jì)劃，然后將實(shí)時(shí)的飛行計(jì)劃更新分配給其余的ACC。中央FDP將來(lái)自每個(gè)ACC的飛行計(jì)劃軌跡聯(lián)結(jié)，得到一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的飛行計(jì)劃軌跡。然后中央FDP就可以使用這些信息來(lái)進(jìn)行流量管理。航路分析、AFTN、AIDC信息等都由本地FDP來(lái)處理，但二次代碼由中央FDP統(tǒng)一分配。飛行計(jì)劃與航跡的相關(guān)聯(lián)也由本地FDP完成。

圖2是以中南地區(qū)為例的中央?yún)f(xié)調(diào)飛行數(shù)據(jù)設(shè)想示意圖：

圖2 中南地區(qū)中央?yún)f(xié)調(diào)飛行數(shù)據(jù)示意圖

3.3 相應(yīng)問(wèn)題

在一個(gè)大的FIR區(qū)域范圍內(nèi)，只維持一個(gè)覆蓋了所有ACC和TMA的數(shù)據(jù)庫(kù)是并不容易的。整個(gè)的FIR區(qū)域會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)小小的適配數(shù)據(jù)改動(dòng)就受到影響。在可靠性方面，如果飛行數(shù)據(jù)處理完全依賴中央FDP，一旦中央FDP或是通信鏈路發(fā)生故障，整個(gè)FIR都會(huì)受到影響。這是一個(gè)絕對(duì)要考慮到的問(wèn)題。另外，所有的管制員關(guān)于飛行數(shù)據(jù)處理的指令都必須先送往中央FDP進(jìn)行處理，也會(huì)帶來(lái)響應(yīng)速度慢的問(wèn)題。

4.中南地區(qū)當(dāng)前FDP系統(tǒng)以及中央FDP原型

中南地區(qū)有4個(gè)FIR：廣州、武漢、三亞以及香港。廣州作為全國(guó)三大區(qū)管中心之一，使用的是Thales公司的Eurocat自動(dòng)化系統(tǒng)；中南地區(qū)的其它ACC及終端，均使用的是Telephonics公司的Aerotrac自動(dòng)化系統(tǒng)。

由于中南地區(qū)主要有兩種不同的ATC系統(tǒng)，所以無(wú)論使用哪一種作為中央FDP，并將其它所有的ATC系統(tǒng)集成到其中并不容易。反而，我們自己可以建立一個(gè)原型，將現(xiàn)有的Eurocat的FDP和Aerotrac的FDP（例如，廣州ACC、珠海TMA）集成，以達(dá)到“中央FDP”的概念。

目前在廣州區(qū)域管制中心已經(jīng)搭建了測(cè)試平臺(tái)，進(jìn)行了廣州、珠海和香港的飛行數(shù)據(jù)集中處理的初步測(cè)試。測(cè)試平臺(tái)接入來(lái)自廣州區(qū)管設(shè)施的飛行計(jì)劃，以及實(shí)時(shí)的雷達(dá)信號(hào)。飛行計(jì)劃先由本地FDP進(jìn)行更新，然后本地的FDP通過(guò)中央FDP，以不同的通信協(xié)議，將最新更新信息“通知”給相鄰的管制區(qū)設(shè)備。每個(gè)收到更新信息的FDP，根據(jù)飛行計(jì)劃的內(nèi)容和狀態(tài)，決定是否需要更新當(dāng)前FDP中的飛行計(jì)劃。

圖3是在廣州測(cè)試平臺(tái)搭建的中南地區(qū)飛行數(shù)據(jù)集中處理測(cè)試模型框架圖：

圖3 中南地區(qū)飛行數(shù)據(jù)集中處理測(cè)試模型框架圖

5.結(jié)論和實(shí)現(xiàn)中央FDP的建議

切實(shí)可行的方案是建立一個(gè)中央FDP來(lái)提供中國(guó)民航特有的ATC運(yùn)作需求，而不僅僅是把每個(gè)ACC的飛行計(jì)劃集成到一起，全部由中央FDP來(lái)處理。中央FDP起分配飛行計(jì)劃和協(xié)調(diào)的功能，而不是在FIR范圍內(nèi)維護(hù)所有的飛行計(jì)劃。每個(gè)ACC繼續(xù)使用他們各自獨(dú)立的FDP，當(dāng)然，每個(gè)FDP應(yīng)與本地的飛行信息處理系統(tǒng)集成，并與中央FDP有傳送當(dāng)前飛行計(jì)劃的接口。

6.結(jié)束語(yǔ)

展望未來(lái)，從我國(guó)民航的發(fā)展和計(jì)劃需求來(lái)看，飛行數(shù)據(jù)集中管理是大勢(shì)所趨，并將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。本文主要介紹并探討了基于中央服務(wù)器進(jìn)行飛行數(shù)據(jù)集中處理的不同方法，意在開(kāi)闊思路，希望能夠?yàn)檠芯啃录夹g(shù)提供參考。

[1]潘衛(wèi)軍.空中交通管理基礎(chǔ)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2005.

[2]宋福臣，鄭樹(shù)人.空中交通管制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)[M].北京：中國(guó)民航出版社，1996.