□ 民航湖南空管分局 黃肖超/文

作為雷達(dá)管制的核心，空管自動(dòng)化系統(tǒng)具有舉足輕重的作用。順暢的空管監(jiān)視服務(wù)運(yùn)行模式能夠提高管制效率，更好的為空中交通提供服務(wù)。目前，關(guān)于空中交通管制本身的研究很多，而結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，從技術(shù)保障視角，采用功能導(dǎo)向的方法對(duì)監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行模式進(jìn)行分析的研究文獻(xiàn)較少?；诖?，本文結(jié)合湖南空管的實(shí)際運(yùn)行情況，提出了基于功能導(dǎo)向的空管監(jiān)視服務(wù)運(yùn)行模式研究。以管制服務(wù)流程中應(yīng)答機(jī)代碼（SSR）自動(dòng)分配、SID/STAR進(jìn)離港程序與跑道分配、起飛落地報(bào)自動(dòng)拍發(fā)、席位扇區(qū)分配等關(guān)鍵功能為導(dǎo)向，將監(jiān)視服務(wù)運(yùn)行模式分為主用模式與備用模式，本文就不同運(yùn)行模式下的關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息交互進(jìn)行探討。

空管監(jiān)視服務(wù)的定義及作用

（一）監(jiān)視技術(shù)與空管監(jiān)視服務(wù)定義

監(jiān)視（Surveillance）技術(shù)是國(guó)際民航組織新航行系統(tǒng)（CNS/ATM）的重要組成部分，是星基定位與導(dǎo)航、航空器機(jī)載設(shè)備與地面設(shè)備等多種先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合，為管制員和飛行員提供所需的航空運(yùn)行態(tài)勢(shì)感知信息，是現(xiàn)代空中交通管理的基礎(chǔ)。

空中交通管理（ATM）包括空中交通服務(wù)（ATS）、空中交通流量管理、空域管理。而空中交通管制服務(wù)（ATC）又是空中交通服務(wù)的一部分，空中交通服務(wù)還包括飛行情報(bào)服務(wù)和告警服務(wù)?？罩薪煌ü苤品?wù)的主要任務(wù)是：防止航空器與航空器相撞、防止在機(jī)動(dòng)區(qū)內(nèi)航空器與障礙物相撞、維護(hù)和加快空中交通的有序流動(dòng)?？展鼙O(jiān)視服務(wù)通常是指空管設(shè)備部門(mén)利用多種監(jiān)視技術(shù)對(duì)航空器進(jìn)行綜合監(jiān)視并實(shí)現(xiàn)多源監(jiān)視數(shù)據(jù)的融合，對(duì)管制員提供目標(biāo)可靠的無(wú)間斷監(jiān)視服務(wù)，從而達(dá)到提高空域容量、提升空中交通管理運(yùn)行效率的目的。

（二）空管監(jiān)視服務(wù)的作用

空管監(jiān)視服務(wù)為空管運(yùn)行單位提供航空器目標(biāo)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，并支持空—空安全預(yù)警、飛行高度監(jiān)視等相關(guān)應(yīng)用，是進(jìn)行空中交通管理的基礎(chǔ)。及時(shí)、連續(xù)、準(zhǔn)確的監(jiān)視信息服務(wù)，對(duì)整體提高空中交通安全保障，提升空中交通運(yùn)行效率，提高航空飛行安全水平以及運(yùn)行效率等方面都有著極為重要的作用。

空管監(jiān)視服務(wù)運(yùn)行模式的關(guān)鍵影響因素

空管監(jiān)視服務(wù)運(yùn)行模式的設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，在明確現(xiàn)有空管監(jiān)視服務(wù)發(fā)展一般特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，了解空管設(shè)備運(yùn)行模式的基本類(lèi)型及發(fā)展趨勢(shì)，重點(diǎn)分析對(duì)監(jiān)視服務(wù)運(yùn)行模式產(chǎn)生影響的因素，考慮各種因素的綜合影響才能設(shè)計(jì)出合適的運(yùn)行模式。

（一）我國(guó)空管監(jiān)視服務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和航空運(yùn)輸量的高速增長(zhǎng)，我國(guó)空管監(jiān)視服務(wù)發(fā)展取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，主要呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：

1.傳統(tǒng)監(jiān)視基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)初具規(guī)模。截至目前，我國(guó)境內(nèi)共部署一次監(jiān)視雷達(dá)24套，二次監(jiān)視雷達(dá)123套，場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)28套。

2.新監(jiān)視技術(shù)應(yīng)用推進(jìn)迅速。截至目前，中國(guó)民航已完成308個(gè)ADS-B地面站建設(shè)，已開(kāi)展8個(gè)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面多點(diǎn)定位應(yīng)用。

3.自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)。截至2017年底，全國(guó)共完成8個(gè)區(qū)域管制中心、44套空管主用自動(dòng)化系統(tǒng)和43套備用系統(tǒng)、18套高級(jí)場(chǎng)面活動(dòng)引導(dǎo)與控制系統(tǒng)的建設(shè)。

4.監(jiān)視技術(shù)國(guó)產(chǎn)化能力逐步提升。

5.監(jiān)視新目標(biāo)與新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。

（二）空管監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行模式基本類(lèi)型及發(fā)展趨勢(shì)

為確保管制轄區(qū)內(nèi)的飛行安全，空中交通管制監(jiān)視信息的探測(cè)、傳輸、處理、顯示一般均采用多重冗余設(shè)計(jì)，具有在線自檢和監(jiān)控功能。當(dāng)互為冗余的處理機(jī)中任意一臺(tái)因?yàn)檐洝⒂布收匣蛘咭驗(yàn)槿斯じ深A(yù)而停止工作時(shí)，不影響該功能的正常工作及全系統(tǒng)的正常使用，對(duì)管制界面顯示的內(nèi)容沒(méi)有任何形式的影響，并且不會(huì)引起系統(tǒng)其他功能工作異常或系統(tǒng)的重新配置。這種工作狀態(tài)，一般稱(chēng)為正常模式。

當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到互為熱備份的雙處理器都不能正常工作，或者系統(tǒng)公共節(jié)點(diǎn)失效，但同時(shí)旁路處理服務(wù)器能正常工作時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入降級(jí)模式。降級(jí)模式下，系統(tǒng)只提供管制服務(wù)的必要功能。

隨著監(jiān)視技術(shù)的不斷發(fā)展，主備自動(dòng)化系統(tǒng)間及自動(dòng)化系統(tǒng)與其他系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互日益頻繁，推進(jìn)自動(dòng)化系統(tǒng)飛行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)接口的擴(kuò)展應(yīng)用，與管制綜合信息顯示系統(tǒng)、協(xié)同決策機(jī)制（CDM）、高級(jí)場(chǎng)面活動(dòng)引導(dǎo)與控制系統(tǒng)等的信息共享和數(shù)據(jù)交互，形成一體化的空中交通管理系統(tǒng)是監(jiān)視服務(wù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

（三）監(jiān)視服務(wù)運(yùn)行模式的影響因素

綜上所述，不難發(fā)現(xiàn)，隨著空管監(jiān)視設(shè)施設(shè)備總量的擴(kuò)張、種類(lèi)的增多、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)、數(shù)據(jù)交互日益頻繁，空管運(yùn)行中設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)對(duì)飛行安全及運(yùn)行效率的影響越來(lái)越大。主用系統(tǒng)設(shè)備工作的穩(wěn)定性和可靠性對(duì)管制現(xiàn)場(chǎng)安全起著至關(guān)重要的作用。同時(shí)，為了保障管制服務(wù)的連續(xù)性，各系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)要求能夠雙向?qū)崟r(shí)交互，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)能夠自動(dòng)定期同步、保持一致，管制界面、關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)科學(xué)規(guī)范設(shè)置使用，規(guī)范和加強(qiáng)自動(dòng)化備份系統(tǒng)的常態(tài)化使用，充分發(fā)揮備份系統(tǒng)的安全效能。

基于功能導(dǎo)向的監(jiān)視服務(wù)運(yùn)行模式探討

對(duì)于空管監(jiān)視服務(wù)而言，保證其持續(xù)發(fā)展最重要的因素就是管制指揮功能的發(fā)揮。管制指揮功能的不足或缺失，必然導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行陷入困境，阻礙其進(jìn)一步發(fā)展。因此，空管監(jiān)視服務(wù)的一切活動(dòng)都是以管制指揮功能的正常發(fā)揮為基礎(chǔ)的，在對(duì)空管監(jiān)視服務(wù)進(jìn)行運(yùn)行模式設(shè)計(jì)時(shí)就必須基于功能導(dǎo)向。

要設(shè)計(jì)出一個(gè)適合空管監(jiān)視服務(wù)的運(yùn)行模式，關(guān)鍵是要明確監(jiān)視服務(wù)為實(shí)現(xiàn)其最終目標(biāo)所必須的功能，按照功能的需要采用相應(yīng)的組織結(jié)構(gòu)形式。首先要清楚空管監(jiān)視服務(wù)的基本功能，在此基礎(chǔ)上明確核心功能，最后將功能與系統(tǒng)進(jìn)行匹配，最終形成完整的運(yùn)行模式。具體設(shè)計(jì)框架見(jiàn)圖1。

圖1：基于功能導(dǎo)向的空管監(jiān)視服務(wù)運(yùn)行模式設(shè)計(jì)框架

為管制現(xiàn)場(chǎng)提供完整的監(jiān)視服務(wù)所涉及的系統(tǒng)包括主備自動(dòng)化系統(tǒng)、飛行計(jì)劃集中處理系統(tǒng)、塔臺(tái)電子進(jìn)程單系統(tǒng)和高級(jí)場(chǎng)面活動(dòng)引導(dǎo)與控制系統(tǒng)等。上述系統(tǒng)互相協(xié)作，貫穿一個(gè)航班完整的管制生命周期（塔臺(tái)管制、進(jìn)近管制、區(qū)域管制），其為管制用戶提供的主要功能如表1所示。

表1：空管監(jiān)視服務(wù)相關(guān)系統(tǒng)主要功能

通過(guò)對(duì)監(jiān)視服務(wù)相關(guān)系統(tǒng)提供的管制服務(wù)功能進(jìn)行梳理，發(fā)現(xiàn)管制流程是一組相關(guān)的、結(jié)構(gòu)化的活動(dòng)集合，或者說(shuō)是一系列事件的鏈條。這些活動(dòng)集合或鏈條為管制員提供特定的服務(wù)或產(chǎn)品，這個(gè)流程有起點(diǎn)、有終點(diǎn)、有目的。為管制員提供及時(shí)、連續(xù)、準(zhǔn)確的監(jiān)視信息服務(wù)，并具備高可用性，正是空管監(jiān)視服務(wù)運(yùn)行模式設(shè)計(jì)的核心思想。

空管監(jiān)視服務(wù)功能通常重點(diǎn)集中在以下幾個(gè)關(guān)鍵的活動(dòng)中：應(yīng)答機(jī)代碼自動(dòng)分配及高效同步至自動(dòng)化系統(tǒng)；出港航班的標(biāo)準(zhǔn)離港程序（SID）、起飛跑道、離港時(shí)隙（SLT）、場(chǎng)面狀態(tài)的流轉(zhuǎn)；進(jìn)港航班的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)港程序（STAR）、落地跑道的自動(dòng)分配；席位控制扇區(qū)的信息流轉(zhuǎn)、電子進(jìn)程單投遞、紙質(zhì)進(jìn)程單自動(dòng)打印。

以湖南空管分局監(jiān)視服務(wù)運(yùn)行模式為例，主用自動(dòng)化系統(tǒng)為萊斯NUMAN系統(tǒng)，備份自動(dòng)化系統(tǒng)為Air Net系統(tǒng)，塔臺(tái)電子進(jìn)程單系統(tǒng)為T(mén)OMS(塔臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng))，航班信息處理系統(tǒng)為FIPS（Flight Information Process System）。根據(jù)管制現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況將本地監(jiān)視服務(wù)運(yùn)行模式分為主用模式和備用模式。主用模式即以上所有相關(guān)系統(tǒng)均處于正?？商峁┓?wù)狀態(tài)的使用模式，備用模式即以上任一套系統(tǒng)出現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)故障無(wú)法提供服務(wù)時(shí)的使用模式。各服務(wù)模式下系統(tǒng)使用情況如圖2所示，其中ACC表示區(qū)域管制室，APP表示進(jìn)近管制室，TWR表示塔臺(tái)。

不同的運(yùn)行模式下，系統(tǒng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)流向不同。其中主用模式下，數(shù)據(jù)交換模型如圖3所示。

（1）二次代碼（SSR）分配數(shù)據(jù)流向?yàn)椋篎IPS自動(dòng)預(yù)分配SSR后，結(jié)合航空器場(chǎng)面狀態(tài)推出時(shí)機(jī)，分別以消息隊(duì)列（MQ）和預(yù)計(jì)飛越報(bào)（EST）的方式向TOMS及萊斯、Air Net自動(dòng)化系統(tǒng)同步預(yù)分配SSR。TOMS和自動(dòng)化系統(tǒng)收到消息后，分別更新航班計(jì)劃中的SSR項(xiàng)內(nèi)容。

（2）離港航班SID/起飛跑道/停機(jī)位/計(jì)算起飛時(shí)刻（CTOT）/SLT/場(chǎng)面狀態(tài)/計(jì)算撤輪檔時(shí)刻（COBT）等信息的數(shù)據(jù)流向?yàn)椋篢OMS系統(tǒng)通過(guò)MQ更新FIPS系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)飛行計(jì)劃中的上述信息，F(xiàn)IPS系統(tǒng)再通過(guò)MH/T 4029.3行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的基礎(chǔ)飛行數(shù)據(jù)交換報(bào)文發(fā)送給萊斯、Air Net系統(tǒng)。

（3）起飛報(bào)（DEP）/落地報(bào)（ARR）的自動(dòng)拍發(fā)：萊斯、Air Net系統(tǒng)將各自的綜合航跡數(shù)據(jù)輸出以監(jiān)視數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)航跡報(bào)文（ASTERIXCAT 062）的方式發(fā)送給FIPS系統(tǒng)，由用戶在FIPS系統(tǒng)接口程序上手動(dòng)選擇接收源。最終由FIPS系統(tǒng)對(duì)外進(jìn)行發(fā)報(bào)。

（4）進(jìn)港航班STAR/落地跑道數(shù)據(jù)流向：處于主用模式的自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)分配上述信息后，通過(guò)MH/T 4029.3行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)飛行數(shù)據(jù)交換報(bào)文發(fā)送給FIPS 系統(tǒng)，F(xiàn)IPS系統(tǒng)接口程序收到報(bào)文后負(fù)責(zé)更新相應(yīng)飛行計(jì)劃的航班動(dòng)態(tài)信息。

（5）目標(biāo)的席位扇區(qū)數(shù)據(jù)流向：處于主用模式的自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)MH/T 4029.3行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)飛行數(shù)據(jù)交換報(bào)文發(fā)送給FIPS系統(tǒng)。

（6）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)同步數(shù)據(jù)流向：FIPS系統(tǒng)以TXT文本方式定期將收發(fā)報(bào)地址/機(jī)場(chǎng)資料/城市對(duì)/批復(fù)航路/機(jī)型資料等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)用文件傳輸協(xié)議（FTP）發(fā)送給萊斯、Air Ne t系統(tǒng)。

（7）次日計(jì)劃推送數(shù)據(jù)流向：FIPS系統(tǒng)以TXT文本文件（北京時(shí)間次日零點(diǎn)48小時(shí)內(nèi)的飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)）的方式通過(guò)FTP協(xié)議發(fā)送給萊斯、Air Ne t系統(tǒng)。

備用模式分兩種情況，即FIPS系統(tǒng)與TOMS系統(tǒng)正常，僅任意一套自動(dòng)化系統(tǒng)故障的情況下，數(shù)據(jù)流向與主用模式一致；當(dāng)FIPS系統(tǒng)故障的情況下，備用模式下的信息流向如下：

（1）SSR、SID/STAR數(shù)據(jù)流向：處于主用狀態(tài)的自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)分配SSR，通過(guò)MH/T 4029.3行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)主備空管自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換報(bào)文，將SSR同步至備用自動(dòng)化系統(tǒng)。

（2）DEP/ARR拍發(fā)：由處于主用狀態(tài)的自動(dòng)化系統(tǒng)拍發(fā)。

該模式下管制現(xiàn)場(chǎng)獨(dú)立使用空管自動(dòng)化系統(tǒng)，主備自動(dòng)化系統(tǒng)間通過(guò)主備空管自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換報(bào)文和基礎(chǔ)飛行數(shù)據(jù)交換報(bào)文進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，由主用系統(tǒng)將數(shù)據(jù)發(fā)送給備用系統(tǒng)，其中包括航班計(jì)劃狀態(tài)，航班動(dòng)態(tài)信息，系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息等。

“變則通，通則達(dá)”，改進(jìn)無(wú)止境。隨著時(shí)間的推移，面臨問(wèn)題的變化，新的技術(shù)仍將不斷地涌現(xiàn)，管制流程也有可能發(fā)生變化，管制運(yùn)行對(duì)監(jiān)視設(shè)備的依賴程度越來(lái)越高，對(duì)設(shè)備保障現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的要求也更為嚴(yán)格，需要不斷改進(jìn)、完善本監(jiān)視服務(wù)運(yùn)行模式。

結(jié)束語(yǔ)：

本文詳細(xì)分析了管制服務(wù)流程與監(jiān)視設(shè)備提供的各項(xiàng)功能的內(nèi)在結(jié)構(gòu)關(guān)系，結(jié)合湖南空中交通管制的實(shí)際運(yùn)行情況，提出了基于功能導(dǎo)向的監(jiān)視服務(wù)運(yùn)行模式研究，介紹了不同運(yùn)行模式下監(jiān)視設(shè)備關(guān)鍵數(shù)據(jù)的信息流向，闡述了各個(gè)系統(tǒng)在為管制部門(mén)提供監(jiān)視服務(wù)時(shí)扮演的角色，為民航空管設(shè)備運(yùn)行模式提供了簡(jiǎn)單有效的方案。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，該方案具備很強(qiáng)的安全性與可執(zhí)行性，極大提高了空中交通管制的設(shè)備保障力度，提升了管制部門(mén)的應(yīng)急效率，為其他空管單位建設(shè)及運(yùn)行模式設(shè)計(jì)提供了借鑒。