□ 民航貴州空管分局 安志偉/文

短期飛行沖突告警（STCA）是空管自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)航空器與目標(biāo)之間的間隔（包括水平間隔和垂直間隔）實(shí)時(shí)進(jìn)行探測(cè)和計(jì)算，當(dāng)間隔低于或?qū)⒁陀诎踩g隔時(shí)，系統(tǒng)提供沖突預(yù)警和告警信息，以便管制員有充分的時(shí)間對(duì)航空器進(jìn)行調(diào)配。本文通過在萊斯空管自動(dòng)化系統(tǒng)SSF平臺(tái)上進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)測(cè)試，得出了一組合理的告警參數(shù)的設(shè)置值。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，民用航空的飛行流量也呈井噴式增長(zhǎng)，空中交通日趨擁擠，空中交通管制壓力日漸增大。短期飛行沖突告警（STCA）是空管自動(dòng)化系統(tǒng)中防止航空器間危險(xiǎn)接近和相撞的重要手段，其通過告警提醒管制員潛在的危險(xiǎn)，為管制員提前采取措施，確保飛行安全發(fā)揮了重要的作用。

然而，STCA告警參數(shù)設(shè)置在規(guī)范要求上比較寬泛，如果選值不合理就會(huì)產(chǎn)生虛警，使得管制員在形成習(xí)慣后，忽略了真正潛在的沖突告警；或者會(huì)出現(xiàn)告警時(shí)機(jī)延后，使得管制員的處置時(shí)間偏短等情況。因此，這些參數(shù)的合理設(shè)置便成為了提升空管安全的有效手段之一。本文結(jié)合貴州空管的運(yùn)行情況，利用萊斯空管自動(dòng)化系統(tǒng)SSF平臺(tái)進(jìn)行了大量的數(shù)據(jù)測(cè)試，最終確定出符合自身運(yùn)行狀況的參數(shù)值。

短期沖突告警的實(shí)現(xiàn)

（一）告警的原理

短期飛行沖突告警（STCA）主要提供沖突預(yù)警和告警信息，提醒管制員潛在的危險(xiǎn)并進(jìn)行及時(shí)化解。

為了實(shí)現(xiàn)告警的功能，系統(tǒng)在進(jìn)行告警信息處理之前還需要對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行前期處理，比如地圖的加載、系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)的加載、航跡及丟失目標(biāo)的處理和航空器飛行態(tài)勢(shì)的預(yù)測(cè)等。在對(duì)沖突探測(cè)告警計(jì)算完成后，還需要將相應(yīng)的告警信息發(fā)送到各管制席位。告警處理的流程如圖1所示。

圖1：告警處理的流程

空管自動(dòng)化系統(tǒng)初始化時(shí)，先加載地圖數(shù)據(jù)和系統(tǒng)設(shè)置的處理參數(shù)，然后再接收多雷達(dá)融合處理后送來的融合數(shù)據(jù)（正北數(shù)據(jù)、扇區(qū)數(shù)據(jù)和航跡數(shù)據(jù)等）。接收到數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，一旦解析出是航跡信息，就對(duì)該航跡數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，并計(jì)算航跡的預(yù)測(cè)位置；如果是正北信息，就先從數(shù)據(jù)庫中剔除已丟失的目標(biāo)，然后再做飛行沖突探測(cè)處理，將有沖突的告警信息發(fā)送到管制席位上。

（二）告警功能的實(shí)現(xiàn)

短期沖突告警的計(jì)算方式主要分為當(dāng)前模式告警計(jì)算和推測(cè)模式告警計(jì)算兩類。在我國(guó)民航行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，《空中交通管制自動(dòng)化系統(tǒng)最低安全高度告警及短期飛行沖突告警功能（MH/T 4022-2006）》規(guī)定，為防止虛警系統(tǒng)在推測(cè)模式下進(jìn)行探測(cè)，應(yīng)對(duì)具有CFL數(shù)據(jù)的航跡采用CFL高度層保護(hù)設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)單的說，其基本原理就是對(duì)具有CFL高度的目標(biāo)，不再根據(jù)升降率來推測(cè)未來的高度變化，而是將其作為目標(biāo)未來將要達(dá)到的高度，以此為依據(jù)與另外的航空器進(jìn)行垂直方向上的沖突告警計(jì)算。航跡處于上升或下降狀態(tài)并具有有效的CFL值時(shí)，系統(tǒng)使用CFL加上（上升）或減去（下降）高度層容差值，作為航跡推測(cè)高度的上限（上升）或下限（下降），進(jìn)行垂直沖突檢測(cè)。

（三）分析萊斯空管自動(dòng)化系統(tǒng)的告警原理

數(shù)據(jù)測(cè)試前，按照是否突破CFL升降率門限范圍，對(duì)主用的萊斯空管自動(dòng)化系統(tǒng)的告警原理進(jìn)行了分析。

1.當(dāng)航空器的下降率在系統(tǒng)中設(shè)定的CFL升降率門限范圍內(nèi)時(shí)

當(dāng)航跡處于上升或下降狀態(tài)并具有有效的CFL值時(shí)，系統(tǒng)使用CFL加上（上升）或減去（下降）高度層容差值，作為航跡推測(cè)高度的下限，進(jìn)行垂直沖突探測(cè)。如果未穿過航跡推測(cè)高度的下限，系統(tǒng)將不發(fā)出PCA告警；當(dāng)航跡穿過推測(cè)高度的下限時(shí)，同時(shí)滿足60 S后達(dá)到設(shè)置的告警條件時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出PCA告警，如果達(dá)到設(shè)置的告警條件，系統(tǒng)發(fā)出C A告警。如圖2所示。

2.當(dāng)航空器的升降率大于系統(tǒng)中設(shè)定的CFL升降率門限時(shí)

如果航跡達(dá)到CFL高度加升降率保護(hù)高度值，且同時(shí)滿足60 S后達(dá)到設(shè)置的告警條件時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出PCA告警；如果達(dá)到設(shè)置的告警條件，系統(tǒng)發(fā)出CA告警。如圖3所示。

告警參數(shù)測(cè)試

（一）測(cè)試參數(shù)

在規(guī)定的要求范圍內(nèi)（CFL升降率門限為5～20 m/s；CFL升降率航跡保護(hù)高度值為10～150 m），選取了四組數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，如表1所示。

表1：測(cè)試數(shù)據(jù)

（二）測(cè)試腳本

在萊斯空管自動(dòng)化系統(tǒng)SSF平臺(tái)上進(jìn)行了腳本設(shè)計(jì)，兩架航空器CCA001和CCA002分別從本場(chǎng)起飛，在區(qū)域內(nèi)分別上升到10100 m和8900 m高度后保持飛行高度同向飛行，具體參數(shù)如表2所示。模擬機(jī)長(zhǎng)席操作指令讓CCA001分別以下降率大于和小于門限值兩種方式下降高度，穿越CCA002（保持飛行高度）。觀察此時(shí)各組參數(shù)設(shè)置時(shí)的告警值，每個(gè)告警參數(shù)記錄10組數(shù)據(jù)并取平均值，如表2所示。

表2：測(cè)試航空器參數(shù)

（三）最終測(cè)試數(shù)據(jù)

1.當(dāng)升降率航跡保護(hù)高度為100米，下降率門限值為10 m/s時(shí)

此種情況下，測(cè)試數(shù)據(jù)如表3所示。

表3：測(cè)試數(shù)據(jù)

2.升降率航跡保護(hù)高度為150米，下降率門限值為10 m/s時(shí)

此種情況下，測(cè)試數(shù)據(jù)如表4所示。

表4：測(cè)試數(shù)據(jù)

3.升降率航跡保護(hù)高度為130米，下降率門限值為10 m/s時(shí)

此種情況下，測(cè)試數(shù)據(jù)如表5所示。

表5：測(cè)試數(shù)據(jù)

4.升降率航跡保護(hù)高度為30米，下降率門限值為17 m/s時(shí)

此種情況下，測(cè)試數(shù)據(jù)如表6所示。

表6：測(cè)試數(shù)據(jù)

結(jié)論：

對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)和觀察現(xiàn)象進(jìn)行分析，有以下結(jié)論：

（1）當(dāng)下降率門限值為10 m/s，升降率航跡保護(hù)高度分別為130 m和150 m時(shí)，當(dāng)航空器下降率超過門限時(shí)，系統(tǒng)推測(cè)到的航跡高度小于CFL保護(hù)高度的次數(shù)增多，觸發(fā)預(yù)告警的時(shí)間太早，容易造成虛告警，使管制員對(duì)告警產(chǎn)生麻痹。

（2）當(dāng)下降率門限值為17 m/s，升降率航跡保護(hù)高度為30 m時(shí)，出現(xiàn)預(yù)告警和告警的時(shí)機(jī)都較晚，不能很好的起到給管制員提醒的作用。

（3）當(dāng)下降率門限值為10 m/s，升降率航跡保護(hù)高度為100 m時(shí)，預(yù)告警和告警的時(shí)機(jī)較為穩(wěn)定，且預(yù)警和告警之間的差值在150 m左右，真正出現(xiàn)沖突時(shí)使管制員既能夠有時(shí)間解除沖突，又避免了過多虛警的產(chǎn)生。