機(jī)載設(shè)備數(shù)據(jù)異常的STCA告警分析

民航寧夏空管分局 馬 博 羅祖川

空管自動(dòng)化系統(tǒng)中STCA（Short Term Conflict Alert)）告警對(duì)民航航空器飛行安全起至關(guān)重要的作用，STCA告警的及時(shí)性和有效性對(duì)管制員指揮航空器起到?jīng)Q定性作用，有時(shí)因?yàn)闄C(jī)載設(shè)備數(shù)據(jù)異常導(dǎo)致自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)不正常的STCA告警和高度跳變會(huì)給管制員帶來(lái)一定的誤導(dǎo)。針對(duì)以上問(wèn)題，文章通過(guò)對(duì)實(shí)例現(xiàn)象不同雷達(dá)在同一時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比分析，結(jié)論表明機(jī)載應(yīng)答機(jī)下發(fā)的數(shù)據(jù)異常導(dǎo)致自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)生STCA告警和高度跳變。

空管自動(dòng)化系統(tǒng)作為民航空管管制部門實(shí)施對(duì)空指揮的核心系統(tǒng)，通過(guò)處理一/二次雷達(dá)信號(hào)、ADSB、飛行計(jì)劃、報(bào)文、MLAT、氣象數(shù)據(jù)等，為管制員提供空中飛行態(tài)勢(shì)的顯示和各種飛行沖突及各種異常的告警，在確保民航空管對(duì)空指揮任務(wù)的安全實(shí)施中發(fā)揮著重要的作用。

短期沖突告警STCA是指當(dāng)空中航空器之間的水平和垂直間隔同時(shí)小于或者在設(shè)定的告警時(shí)間內(nèi)將要同時(shí)小于自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)置的參數(shù)數(shù)值時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)生的告警，給予管制員實(shí)時(shí)有效的預(yù)告警提示，兩航空器有小于安全間隔標(biāo)準(zhǔn)的趨勢(shì)，及早調(diào)整航空器的飛行路徑或高度。航空器間隔太小會(huì)極大增加安全風(fēng)險(xiǎn)，因此STCA告警是空管自動(dòng)化系統(tǒng)中最重要的告警之一，同時(shí)也是管制員進(jìn)行沖突調(diào)配的主要信息來(lái)源之一。文章以某空管單位目標(biāo)的雷達(dá)探測(cè)高度與真實(shí)高度不一致為實(shí)例，分析自動(dòng)化系統(tǒng)STCA告警產(chǎn)生的原因。

1 實(shí)例分析現(xiàn)象

2021年01月25日空管某單位UTC時(shí)間04:58:46自動(dòng)化顯示航空器A的目標(biāo)高度5100m，UTC時(shí)間05:01:21自動(dòng)化系統(tǒng)顯示航空器A高度變?yōu)?800m，此時(shí)航空器高度為修正海壓2370m下降，從而觸發(fā)自動(dòng)化黃色STCA預(yù)警。UTC05:01:25自動(dòng)化系統(tǒng)顯示航空器高度變?yōu)?030m，黃色STCA預(yù)警解除。

2 實(shí)例原因分析

自動(dòng)化系統(tǒng)所顯示的目標(biāo)高度是由二次雷達(dá)通過(guò)模式C詢問(wèn)，飛機(jī)應(yīng)答機(jī)接收詢問(wèn)后應(yīng)答下發(fā)，最后經(jīng)雷達(dá)接收解碼后傳輸至自動(dòng)化系統(tǒng)，并非地面雷達(dá)設(shè)備測(cè)出。經(jīng)過(guò)分析，造成自動(dòng)化系統(tǒng)標(biāo)高度跳變的原因可能有以下幾個(gè)方面：雷達(dá)原因、自動(dòng)化系統(tǒng)原因以及飛機(jī)原因，具體故障分析如圖1所示。

圖1 故障分析框圖

2.1 自動(dòng)化系統(tǒng)原因

自動(dòng)化系統(tǒng)提示STCA沖突告警，說(shuō)明在自動(dòng)化系統(tǒng)中兩架航空器的水平和垂直間隔同時(shí)小于系統(tǒng)設(shè)置的安全間隔距離，導(dǎo)致自動(dòng)化系統(tǒng)上航空器高度跳變的原因可能有兩個(gè)方面：

（1）自動(dòng)化系統(tǒng)高度融合處理錯(cuò)誤

經(jīng)過(guò)檢查告警發(fā)生時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)無(wú)軟硬件故障，系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)均正常，主備自動(dòng)化均出現(xiàn)目標(biāo)高度跳變情況，除了航空器A外，其它航空器均未出現(xiàn)高度跳變現(xiàn)象，排除了空管自動(dòng)化系統(tǒng)高度融合處理錯(cuò)誤的可能性。

（2）引接雷達(dá)數(shù)據(jù)出現(xiàn)高度跳變

通過(guò)檢查數(shù)據(jù)源信號(hào)，發(fā)現(xiàn)三部雷達(dá)送出的航空器A高度碼均出現(xiàn)了高度跳變。經(jīng)過(guò)對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)分析，空管自動(dòng)化系統(tǒng)工作正常。

2.2 雷達(dá)原因

（1）硬件故障

經(jīng)檢查，在自動(dòng)化系統(tǒng)三次觸發(fā)STCA告警期間，吳忠雷達(dá)（意大利SELEX雷達(dá)，型號(hào)為SIR-S）、九洲雷達(dá)（四川九洲雷達(dá)，型號(hào)為JZDAB01）、臨河雷達(dá)（西班牙INDRA雷達(dá)，型號(hào)為IRS-20MP/L MODE S 2NA）三部雷達(dá)設(shè)備硬件工作正常、無(wú)任何告警情況，檢測(cè)主備通道各項(xiàng)參數(shù)均正常。因此排除雷達(dá)設(shè)備硬件故障導(dǎo)致目標(biāo)高度跳變。

（2）軟件故障

經(jīng)過(guò)查看三部雷達(dá)的日志文件，未發(fā)現(xiàn)雷達(dá)軟件異常信息。通過(guò)對(duì)三部雷達(dá)告警時(shí)間段內(nèi)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行人工解碼后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)人工譯碼后的飛機(jī)高度與雷達(dá)設(shè)備譯碼后的高度一致。三部雷達(dá)在告警時(shí)間段內(nèi)，現(xiàn)象基本一致，三部雷達(dá)由于是不同國(guó)家、不同模式工作，同時(shí)發(fā)生解碼錯(cuò)誤的概率極低，相互佐證，可證明三部雷達(dá)譯碼正常。以2021年01月25日目標(biāo)航空器A為例，對(duì)自動(dòng)化STCA預(yù)警期間的雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行人工解碼，結(jié)果與雷達(dá)探測(cè)的目標(biāo)高度一致。另在航空器A目標(biāo)高度跳變期間，觀察其余航空器方位、高度和距離均顯示正常，無(wú)高度跳變現(xiàn)象。綜上，排除雷達(dá)設(shè)備軟件數(shù)據(jù)處理及譯碼錯(cuò)誤導(dǎo)致目標(biāo)高度跳變，雷達(dá)設(shè)備工作正常，具體雷達(dá)數(shù)據(jù)分析如表1所示。

表1 具體雷達(dá)數(shù)據(jù)分析

2.3 飛機(jī)原因

（1）飛機(jī)機(jī)動(dòng)

由于出現(xiàn)目標(biāo)高度跳變的航空器A均為軍航飛機(jī)，經(jīng)咨詢，在自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)STCA告警期間，軍航飛機(jī)未進(jìn)行大幅度機(jī)動(dòng)飛行，故排除飛機(jī)機(jī)動(dòng)飛行因素。

（2）機(jī)載設(shè)備原因

航空器高度數(shù)據(jù)是通過(guò)機(jī)載高度氣壓表得到高度數(shù)據(jù)，然后通過(guò)機(jī)載應(yīng)答機(jī)下發(fā)至雷達(dá)，目前不掌握軍航航空器A機(jī)載設(shè)備相關(guān)情況。

2021年1月25日自動(dòng)化系統(tǒng)觸發(fā)STCA沖突告警，未對(duì)管制運(yùn)行造成影響。自動(dòng)化系統(tǒng)觸發(fā)STCA告警的直接原因是二航空器A的雷達(dá)探測(cè)高度與真實(shí)高度不一致，雷達(dá)接收到目標(biāo)航空器A機(jī)載設(shè)備下發(fā)的高度數(shù)據(jù)存在異常與偏差，導(dǎo)致自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)STCA告警和高度跳變。