基于空管系統(tǒng)的告警技術(shù)實施要點解析

張旭光

摘 要：在社會經(jīng)濟飛速發(fā)展的過程中，隨著航空運輸業(yè)的不斷成熟，空中交通管制系統(tǒng)也在不斷完善。在該系統(tǒng)中，空中告警技術(shù)處理是其重要的組成部分。借鑒了以往的成果，深入研究了空管系統(tǒng)的告警技術(shù)，以期能為日后的相關(guān)工作提供一些有價值的參考。

關(guān)鍵詞：空管系統(tǒng)；告警技術(shù)；實施要點；航空運輸業(yè)

中圖分類號：V355.1 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.145

近年來，全國民航客流量和空中交通流量在不斷增大，但是，在航空通信、導(dǎo)航、監(jiān)視和空中交通管理系統(tǒng)中還是存在許多缺陷，其與時代發(fā)展的要求不相符。隨著空中交通流量的擴大，難免會出現(xiàn)空中交通擁擠問題，這就對空中交通管制系統(tǒng)提出了更高的要求。航空對安全有較高的要求，為了保證人們的生命財產(chǎn)安全，就需要科學(xué)地應(yīng)用告警技術(shù)。

1 ATC系統(tǒng)

在近些年的發(fā)展過程中，因為民航運輸事業(yè)高效和快速的特點，吸引了很多用戶。ATC系統(tǒng)的作用是維護空中的交通秩序，從而保證空中飛行安全。在此過程中，該系統(tǒng)的主要任務(wù)就是避免航空器相撞事故的發(fā)生，從而保證空中交通可以有序流動。在空中交通管制中，規(guī)定了空域中不同走向的飛機分別占用的高度層次，有效保證其垂直間隔。為了控制其側(cè)向間隔，還規(guī)定了航路寬度和平行航線之間的間距。在飛機起飛放行時，要預(yù)先安排同航路上同向飛行的飛機之間的時間間隔或者距離間隔。如果管制員或者駕駛員出現(xiàn)了一些疏忽，就會違反三維安全間隔，進而威脅到空中交通。如果環(huán)境中有雷達監(jiān)視，那么，借助于ATC系統(tǒng)，將雷達探測的航跡信息納入考慮范圍中，就可以判斷潛在的危險，采取視頻技術(shù)和音頻技術(shù)向管制員及時告警，通過及時調(diào)配工作，實現(xiàn)空中交通警戒與防撞處理。

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

ATC系統(tǒng)應(yīng)用了分布式開放式體系結(jié)構(gòu)，它是由多部分共同組成的，比如多線路分配器、前端雷達數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)、氣象數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)和實時監(jiān)控子系統(tǒng)等。借助于多線路適配器，在系統(tǒng)中錄入原始數(shù)據(jù)，各個數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)和實時監(jiān)控子系統(tǒng)、綜合數(shù)據(jù)顯示控制子系統(tǒng)的通信可借助于局域網(wǎng)來實現(xiàn)。

1.2 監(jiān)視數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)

雷達數(shù)據(jù)和ADS數(shù)據(jù)是主要的監(jiān)視數(shù)據(jù)，要想實現(xiàn)空管自動化，非常關(guān)鍵的一種技術(shù)就是監(jiān)視數(shù)據(jù)處理技術(shù)。該子系統(tǒng)具有強大的功能，主要是接收各路監(jiān)視數(shù)據(jù)，結(jié)合格式、周期等開展航跡處理工作，包括解碼、跟蹤、融合等多個步驟，處理輸出的航跡，并且將其顯示出來。同時，依據(jù)這些處理的航跡信息，系統(tǒng)還可以及時做告警處理，并且席位顯示處理結(jié)果，登記告警信息，這樣系統(tǒng)查詢和登記起來就會更加方便。為了實現(xiàn)監(jiān)視數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的告警處理功能，在啟動系統(tǒng)的過程中，還需要加載各類告警標(biāo)準(zhǔn)文件。

在該系統(tǒng)中，將民航空中交通管制的安全需求納入考慮范圍，最低安全高度告警、短期飛行沖突告警、區(qū)域侵入告警和二次雷達代碼重復(fù)告警等都是告警處理的內(nèi)容。

在最低安全高度告警方面，系統(tǒng)可以自動計算未來一段時期內(nèi)，目標(biāo)是否會與地面障礙物有危險的接觸。如果有危險將會發(fā)生，就會將低高度預(yù)警指示發(fā)于ATC顯示席位；當(dāng)有目標(biāo)進入危險區(qū)時，就會發(fā)出低高度告警信息。

在短期飛行沖突探測和告警方面，在沖突探測和告警處理中，要嚴(yán)格遵循我國民航“航路”和“進近”的沖突標(biāo)準(zhǔn)。在區(qū)域侵入告警方面，告警區(qū)域作為一塊空間，如果告警區(qū)域內(nèi)進入或者接近了目標(biāo)，目標(biāo)就會發(fā)出預(yù)警或者告警信息。結(jié)合相應(yīng)的規(guī)則，用禁區(qū)、危險區(qū)和限制區(qū)來劃分告警區(qū)域。

2 告警技術(shù)實施要點

為了保證航空器空中飛行的安全，空中交通管制系統(tǒng)需要將可靠的航空器位置和飛行趨勢等顯示給管制員，并且聲光警示可能出現(xiàn)或接近已經(jīng)出現(xiàn)的危險。

2.1 最低安全告警

為了更好地搜索，可應(yīng)用光柵圖形學(xué)中直線或圓弧的繪制算法，將每一個柵格點和一個馬賽克塊對應(yīng)，結(jié)合馬賽克塊，求出所涉及空域的地形圖高度。在低高度預(yù)告警處理過程中，要平滑濾波和氣壓修正目標(biāo)高度，進而準(zhǔn)確判斷是否有潛在的沖突，沖突是否出現(xiàn)在航空器與地面障礙物之間。

2.2 短期沖突告警

利用沖突探測算法來粗選航跡，過濾掉那些在短時間內(nèi)不會發(fā)生沖突的航跡，這樣就可以減少探測的運算量。如果沒有通過粗選，在探測時，就要依據(jù)當(dāng)前飛行器的飛行姿態(tài)來選擇。如果告警標(biāo)準(zhǔn)不大于兩飛行器之間的距離，那么，告警就需要立即進行。如果兩飛行器有接近的趨勢，那么，預(yù)推探測工作就需要在告警標(biāo)準(zhǔn)小于當(dāng)前距離時進行。將各種飛行狀況和飛行姿態(tài)納入考慮范圍后，平滑濾波航跡高度數(shù)據(jù)，借助于線性外推預(yù)測算法進行科學(xué)的處理。

2.3 區(qū)域侵入告警

結(jié)合統(tǒng)一的地心坐標(biāo)系，依據(jù)球面方位投影變換和逆變換，定義目標(biāo)坐標(biāo)系和目標(biāo)坐標(biāo)系下的頂點象限標(biāo)號、邊標(biāo)號，應(yīng)用特殊邊標(biāo)號處理算法和侵入?yún)^(qū)域的告警檢測算法。結(jié)合飛行器的速度矢量預(yù)警檢測飛行器的趨勢，判斷是否有侵入?yún)^(qū)域。大量的實踐研究表明，這種算法可以有效預(yù)警和告警飛行器侵入?yún)^(qū)域。

3 結(jié)束語

綜上所述，在科技飛速發(fā)展的今天，飛行量越來越大，我國也開始深入改革空管體制，對空中交通管制提出了更高的要求。鑒于此，有關(guān)部門要進一步完善空管系統(tǒng)，以保證飛行安全。為了保證飛行安全，空管系統(tǒng)需要貫徹“安全第一”“預(yù)防為主”的原則，科學(xué)實施告警技術(shù)，不斷構(gòu)建和完善飛行沖突探測和預(yù)警功能。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕