空管自动化系统中飞行计划数据处理的研究与应用

窦荣

摘 要：目前，飞行计划数据处理系统已成为新一代空中交通管制系统的一项重要支持系统，其在空管自动化系统中的应用对于保障飞行器安全、维护空中交通秩序具有重要意义。基于此，本文首先介绍了空管自动化系统和飞行计划数据处理两者的概念，并以目前上海区域管制中心使用的飞行计划数据处理系统为例，对空管自动化系统中飞行计划数据处理的应用进行了深入研究。

关键词：空管自动化系统；飞行计划数据处理；概念；应用

1空管自动化系统和飞行计划数据处理的概念

1.1空管自动化系统

空管即空中交通管制，其主要是通过对航空器的空中活动进行有效管理，以达到保障飞行器安全、维护空中交通秩序、保障空中交通顺畅以及预防航空器相撞的目的。空管自动化系统是一个以计算机技术为基础的复杂的分布式处理系统，它接收和处理来自各个雷达头和飞行计划的数据，通过人机界面给空中交通管制员提供对整个管制区内飞行活动的监视、预测和告警信息，协助管制员对空中交通进行安全有序的管理。

1.2飞行计划数据处理系统

飞行计划数据处理系统作为整个空管中心系统的数据处理核心之一，任务主要是以飞行计划处理、飞行情报传输和处理为核心，完成与飞行有关的数据和飞行情报的接收、发送、验证和自动处理等工作，并向管制员提供实时更新的飞行计划等。

为了使飞行计划数据处理系统的业务逻辑编码独立，提高代码重用率，目前上海区域管制中心使用的飞行计划数据处理系统（FDP）都具有模块化的设计，应用系统分为应用层和基础类层，应用层再划分为电报接收子系统（ARSS）、电报解析子系统（AAS）、航路解析子系统（RAS）、数据归档子系统（ARC）、前台响应子系统（RFS）等多个子系统，每个子系统对应一个线程，各个系统相互协调完成对飞行情报的处理。应用系统的结构如图1所示。

2空管自动化系统中飞行计划数据处理的具体应用

2.1飞机情报处理

2.1.1飞机情报处理流程

飞行情报处理流程主要分为与飞行情报网连接、飞行情报的接收、飞行情报的发送三部分。飞行计划数据处理子系统（FDP）并不是直接与飞行情报网相连接，而是通过前端通讯处理机间接与飞行情报网连接。飞行计划数据处理子系统与飞行情报网之间的情报传递是通过前段通讯处理机这一中介来实现的。

2.1.2飞机情报组报

电报均由一些报文分组组成，不同的报文分组经过不同的组合方式，会形成多种类型的飞行情报，而组报的过程就是根据不同的报文分组生成一条符合电报格式要求的飞行情报的过程。飞机情报组会向飞行数据处理子系统（FDP）发送组报请求，组报请求分为三种类别：一是根据分组报文组报；二是根据计划ID组报；三是根据计划ID与相关信息组报。

2.1.3飞机情报存档

飞机情报存档就是将接收成功的报文保存在系统中，并在经过一段适应性时间之后将其转到数据库，这样能够保障系统原始数据的准确性。保存在本地的信息允许席位进行各种查询操作；转存到数据库中的数据允许在支援工作席上进行各种查询操作處理。

2.2飞机计划处理

2.2.1飞机航线处理

飞行航线描述了飞行过程的轨迹，其是后续飞行计划相关计算的重要数据参考。飞机航线处理分为三部分内容：一是解析航线，即根据飞行计划中的航线来确定所有要飞越的固定点、管制区段间的移交点和管制中心间的移交点，并应根据航线、飞行速度和飞机性能估算出到达每点的时间和高度，用于处理飞行计划中的航路信息；二是出入界点与飞行类型，就是根据航线以及本管制区边界数据，计算出入界点，设置飞行类型应紧密结合管制区内出界点的个数，从而确定飞行类型；三是估算轨迹，即根据飞行计划的开始时间、预计到达边界的时间、航线数据，估算后续预计飞行轨迹。

2.2.2过点计算与计划轨迹

第一，过点计算运用了“点到线段的距离”这一概念，不考虑垂直方向飞机高度的变化，只在水平方向上计算，将航线直接看作是由多个航路段顺序连接起来的一条线，随后依次求出当前位置点距各个航路段的距离，由此可得当前位置点就落在与之距离最近的航路段上。第二，计划轨迹具有一定的局限性，仅仅对于FPT、FPF、FPL及TPO计划在航线上飞行时才有效。

2.3飞行计划冲突预调配

2.3.1飞行冲突探测

空中交通管制的一项重要工作就是探测飞行冲突。特别是像上海这样空中航线十分发达的城市，如果交通管制工作存在问题，极易发生飞行冲突事件。因此，对于航空器的飞行，需要在实施前预先制定飞行计划，每次增加新飞行计划或修改计划时，工作人员就需要仔细检查是否会与其它飞行计划相冲突，解决一切威胁飞行安全的冲突，这就是飞行计划的预调配工作。而通过飞行处理数据的分析，建立飞行计划冲突预调配的模型，可以在飞行计划显示操作席位上自动对飞行计划的冲突进行探测，辅助调配消除冲突。

2.3.2飞行安全间隔标准

飞行间隔是为了防止飞行冲突、保证飞行安全、提高飞行空间和时间利用率所规定的航空器之间应当保持的最小安全距离。飞行间隔包括垂直间隔和水平间隔。水平间隔分为纵向间隔和横向间隔。在我国，航行调度手册中对间隔标准有明确规定，但是随着时间的推移，间隔标准可能发生变化。

2.3.3飞机计划冲突的调配与解决

在空域管制过程中飞机处于一个四维空间之中，飞行目标在处于相同的地理位置、相同的高度、相同的时间时就会发生冲突，这也就要求我们从位置（X、Y）、高度、时间这个四维空间去探测飞行冲突。第一步，在探测飞行计划冲突计算的过程中，首先要通过对航线、高度、时间三者进行比较来检测飞行计划间的潜在冲突；其次就是在有冲突的这些飞行中，找出冲突的开始点，以便在冲突开始前就解决完冲突。通过飞行计划数据处理系统对飞行计划的潜在冲突进行预探测，输出包含冲突点、段和冲突时间的飞行计划调配图，使计划制定者有更多的时间和精力来解决飞行冲突，从而更加快速、科学地对飞行计划冲突进行调配与解决。

结束语

通过对目前上海区域管制中心应用的飞行计划数据处理系统的研究，我们可以看出飞行计划数据处理在飞机情报处理、飞机计划处理、飞行计划冲突预调配中发挥着重要作用。当然，其应用过程还存在一些不足之处，这就需要后继研究者多多改进与优化，以便促进其在空管自动化系统中更好地发挥其价值，以确保空中交通管制的安全运行。

参考文献：

[1]李洪海.空管系统中飞行数据处理研究与应用[D].四川大学，2004.

[2]赵振宇.空管系统中飞行数据处理的研究与应用[J].电子测试，2015，（12）：22-23.