空管系統(tǒng)中飛行數(shù)據(jù)處理的研究與應(yīng)用

趙振宇

（民航局空管局運(yùn)行管理中心，北京，100022）

空管系統(tǒng)中飛行數(shù)據(jù)處理的研究與應(yīng)用

趙振宇

（民航局空管局運(yùn)行管理中心，北京，100022）

近年來，伴隨著我國(guó)航空事業(yè)的迅猛發(fā)展，我國(guó)現(xiàn)已成為名副其實(shí)的航空大國(guó)，也正因如此，空中交通管制面臨著巨大壓力。鑒于此種情況，為了滿足航空事業(yè)穩(wěn)健發(fā)展的需求，我國(guó)亟需建設(shè)并嫻熟應(yīng)用空中交通管制系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱空管系統(tǒng)），以此有效緩解空中交通管制壓力、提升交通管制工作水平。本文以空管系統(tǒng)為研究中心，重點(diǎn)探析空管系統(tǒng)中飛行數(shù)據(jù)處理的研究與應(yīng)用，旨在為空中飛行的安全提供保障。

空管系統(tǒng)；空中交通管制；飛行數(shù)據(jù)處理；應(yīng)用研究

1 空管系統(tǒng)、飛行數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的基本概念與結(jié)構(gòu)組成

一般來說，空中交通管制的主要目的是維護(hù)空中交通秩序，其通過對(duì)航空器的空中活動(dòng)進(jìn)行有效管理，以此達(dá)到保障飛行器安全、維護(hù)空中交通秩序、保障空中交通順暢以及預(yù)防航空器相撞的目標(biāo)，切實(shí)提升飛行安全性和飛行效率，使得整個(gè)空中交通飛行井然有序、有條不紊?？展芟到y(tǒng)是一個(gè)極為復(fù)雜的系統(tǒng)，具有開放式的結(jié)構(gòu)和擴(kuò)充能力，能夠滿足空中交通量的預(yù)計(jì)增長(zhǎng)需要，是一個(gè)高可用度的系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)組成主要包括系統(tǒng)接口及預(yù)處理、雷達(dá)和ADS數(shù)據(jù)處理、飛行數(shù)據(jù)處理、工作站顯示數(shù)據(jù)處理及人機(jī)界面、系統(tǒng)監(jiān)視與控制、記錄與重演、數(shù)據(jù)整理、時(shí)間同步、數(shù)據(jù)管理、模擬功能、系統(tǒng)內(nèi)部通信等多項(xiàng)內(nèi)容，正面反映了空管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成的全面性、復(fù)雜性。

飛行數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜、實(shí)時(shí)的信息處理系統(tǒng)，其主要用于接受和處理來自雷達(dá)航跡、各種飛行計(jì)劃、動(dòng)態(tài)電報(bào)以及系統(tǒng)人工輸入的各種數(shù)據(jù)信息，在此基礎(chǔ)上對(duì)這些信息進(jìn)行交互計(jì)算與自動(dòng)化管理，體現(xiàn)空管系統(tǒng)自動(dòng)化水平。飛行數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)涵蓋了通信子系統(tǒng)、監(jiān)控子系統(tǒng)、適應(yīng)性數(shù)據(jù)、監(jiān)視數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、記錄與重演子系統(tǒng)、人機(jī)界面等內(nèi)容，其功能主要有飛行數(shù)據(jù)輸入與修改、飛機(jī)情報(bào)處理、飛機(jī)計(jì)劃處理、重復(fù)性飛行計(jì)劃管理、SSR代碼管理、飛行計(jì)劃與航跡配對(duì)及一致性監(jiān)視、飛機(jī)計(jì)劃沖突探測(cè)和預(yù)調(diào)配等職責(zé)。

2 空管系統(tǒng)中飛行數(shù)據(jù)處理的具體應(yīng)用

本文選取飛行情報(bào)處理、飛機(jī)計(jì)劃處理兩大內(nèi)容的具體應(yīng)用進(jìn)行研究分析，如下：

2.1 飛機(jī)情報(bào)處理

飛機(jī)情報(bào)作用重要，是空管系統(tǒng)中極為關(guān)鍵的信息傳遞內(nèi)容，其根據(jù)報(bào)文的內(nèi)容與相互間的關(guān)系，可分為一級(jí)報(bào)、二級(jí)報(bào)。

2.1.1 飛機(jī)情報(bào)處理流程

大體上來講，飛行情報(bào)處理流程分為與飛行情報(bào)網(wǎng)連接、飛行情報(bào)的接收、飛行情報(bào)的發(fā)送三部分內(nèi)容。飛行數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)（FDP）并沒有直接連入飛行情報(bào)網(wǎng)，而是通過前端通訊處理機(jī)（FFIN）間接與飛行情報(bào)網(wǎng)連接。其中前端通訊處理機(jī)（FFIN）向飛行情報(bào)網(wǎng)發(fā)送飛行情報(bào)，飛行情報(bào)網(wǎng)接收前端通訊處理機(jī)（FFIN）發(fā)送的飛行情報(bào)；飛行數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)（FDP）向前端通訊處理機(jī)（FFIN）發(fā)送飛行情報(bào)，而飛行數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)（FDP）則接收來自前端通訊處理機(jī)（FFIN）發(fā)送的情報(bào)（不含一級(jí)回執(zhí)），而前端通訊處理機(jī)（FFIN）與飛行數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)（FDP）兩者間一直保持發(fā)報(bào)狀態(tài)。

2.1.2 飛機(jī)情報(bào)組報(bào)

電報(bào)均由一些報(bào)文分組組成，特定的報(bào)文分組組合在一起，用于表達(dá)特定信息。這些報(bào)文分組經(jīng)過不同的組合，生成了多種類型的飛行情報(bào)，而組報(bào)的過程就是根據(jù)這些分組生成一條符合電報(bào)格式要求的飛行情報(bào)的過程。飛機(jī)情報(bào)組報(bào)存有兩個(gè)外部子系統(tǒng)，會(huì)向飛行數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)（FDP）發(fā)送組報(bào)請(qǐng)求，它們是飛行情報(bào)編輯席（FIEP）、手寫進(jìn)程單（HAND），根據(jù)組報(bào)請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)包中組報(bào)信息的不同分類，可以將組報(bào)請(qǐng)求分為三種類別：一是根據(jù)分組報(bào)文組報(bào)，二是根據(jù)計(jì)劃ID組報(bào)，三是根據(jù)計(jì)劃ID與相關(guān)信息組報(bào)。但應(yīng)注意的是，除了請(qǐng)求組報(bào)的情形，F(xiàn)OP也能夠自動(dòng)產(chǎn)生電報(bào)。

2.1.3 飛機(jī)情報(bào)存檔

飛機(jī)情報(bào)存檔指的就是將接收成功的報(bào)文保存在系統(tǒng)中，并在一個(gè)適應(yīng)性時(shí)間之后轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)庫中，旨在保障系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，而這個(gè)過程便成為飛機(jī)情報(bào)存檔。對(duì)于接收的各個(gè)版本報(bào)文，系統(tǒng)將不允許對(duì)其進(jìn)行合并與覆蓋，即在存儲(chǔ)時(shí)不允許后來的版本覆蓋前一版本；但系統(tǒng)對(duì)報(bào)文處理時(shí)，將只使用最新一個(gè)版本，老版本中的相應(yīng)信息將被忽略。有效存檔的報(bào)文信息將保存在本地 VSP 時(shí)間，并在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)庫中。保存在本地的信息將允許席位進(jìn)行各種查詢操作；轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)將允許在支援工作席上進(jìn)行各種查詢操作處理。

2.2 飛機(jī)計(jì)劃處理

2.2.1 飛機(jī)航線處理

一般來說，飛行航線位于電報(bào)的 15 分組，描述了飛行過程的軌跡，能夠?yàn)楹罄m(xù)飛行計(jì)劃的相關(guān)計(jì)算提供數(shù)據(jù)參考，電報(bào)15分組的格式為G15a + G15b 、G15c。飛機(jī)航線處理分為三部分內(nèi)容：一是解析航線，即根據(jù)飛行計(jì)劃中的航線來確定所有要飛越的固定點(diǎn)、管制區(qū)段間的移交點(diǎn)和管制中心間的移交點(diǎn)，并應(yīng)根據(jù)航線、飛行速度和飛機(jī)性能估算出到達(dá)每點(diǎn)的時(shí)間和高度，用于處理飛行計(jì)劃中的航路信息；二是出入界點(diǎn)與飛行類型，就是根據(jù)航線以及本管制區(qū)邊界數(shù)據(jù)，計(jì)算出入界點(diǎn)，設(shè)置飛行類型應(yīng)緊密結(jié)合管制區(qū)內(nèi)出界點(diǎn)的個(gè)數(shù)，從而確定飛行類型；三是估算軌跡，即為根據(jù)飛行計(jì)劃的開始時(shí)間、預(yù)計(jì)到達(dá)邊界的時(shí)間、航線數(shù)據(jù)，估算后續(xù)預(yù)計(jì)飛行軌跡。

2.2.2 過點(diǎn)計(jì)算與計(jì)劃軌跡

第一，過點(diǎn)計(jì)算運(yùn)用了“點(diǎn)到線段的距離”這一概念，在只在水平方向上計(jì)算，不考慮垂直方向飛機(jī)高度的變化，直接視航線為由多個(gè)航路段順序連接組成的，隨后依次求出當(dāng)前位置點(diǎn)距各個(gè)航路段的距離，由此可得當(dāng)前位置點(diǎn)就落在與之距離最近的航路段上。

第二，計(jì)劃軌跡具有一定的局限性，僅僅對(duì)于FPT、FPF、FPL 計(jì)劃及 TPO 計(jì)劃在航線上飛行時(shí)才有效。

2.2.3 通報(bào)關(guān)系生成

通報(bào)關(guān)系包括三種內(nèi)容，分別為計(jì)劃通報(bào)關(guān)系、起飛通報(bào)關(guān)系、降落通報(bào)關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)接收或發(fā)送電報(bào)時(shí)，計(jì)劃通報(bào)關(guān)系會(huì)發(fā)生變化，因而必須遵守五條原則：①接收計(jì)劃報(bào)時(shí)，計(jì)劃通報(bào)關(guān)系為發(fā)報(bào)地址；如果本場(chǎng)為起飛機(jī)場(chǎng)，則起飛通報(bào)關(guān)系為收?qǐng)?bào)地址＋發(fā)報(bào)地址－本地地址；如果本場(chǎng)為降落機(jī)場(chǎng)，則降落通報(bào)關(guān)系為收?qǐng)?bào)地址＋發(fā)報(bào)地址－本地地址②發(fā)送起飛報(bào)時(shí)，起飛通報(bào)關(guān)系為收?qǐng)?bào)地址③接收起飛報(bào)時(shí)，起飛通報(bào)關(guān)系＝發(fā)報(bào)地址④發(fā)送降落報(bào)時(shí)，降落通報(bào)關(guān)系＝收?qǐng)?bào)地址⑤接收降落報(bào)時(shí)，降落通報(bào)關(guān)系＝發(fā)報(bào)地址

3 結(jié)束語

總而言之，空管系統(tǒng)中的飛行數(shù)據(jù)處理現(xiàn)于我國(guó)航空事業(yè)范疇內(nèi)已得到廣泛應(yīng)用，但依舊存在一些紕漏，希望后繼研究者多多改進(jìn)與優(yōu)化，嫻熟掌握飛行數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的相關(guān)技能，以?？罩薪煌ü苤频陌踩\(yùn)行。

[1] 徐琴.基于實(shí)時(shí)航跡的沖突監(jiān)控與解脫研究[D].南京航空航天大學(xué) 2014

[2] 梅瞳瞳.空管自動(dòng)化系統(tǒng)飛行計(jì)劃航跡相關(guān)問題的研究[D].大連理工大學(xué) 2013

[3] 吳晨芳.基于容流耦合的流量管理關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南京航空航天大學(xué) 2014

趙振宇，男，出生于1987年7月，籍貫河北省高陽縣，就職于民航局空管局運(yùn)行管理中心，管制員，助理工程師

Research and application of flight data processing in air traffic control system

Zhao Zhenyu
(civil aviation authority running and management center,Beijing,100022)

In recent years,with the rapid development of China's aviation industry,China has now become a veritable aviation power,but also because of this,air traffic control is facing tremendous pressure.In view of this situation,in order to meet the demand of the healthy development of the aviation industry, China needs to construct and proficient in use of air traffic control system(hereinafter referred to as the air traffic control system),in order to effectively alleviate the pressure of air traffic control,raise the level of traffic control.This paper takes air traffic control system as the research center,and analyzes the research and application of flight data processing in air traffic control system,aiming at providing security for flight safety.

air traffic control system;air traffic control;flight data processing;Application Research