空管自动化系统起飞落地报自动拍发算法研究

摘  要：为了更好地保障民航安全，降低空管运行风险，提高空管自动化系统的保障水平，文章在传统空管自动化系统需要人工拍发航班起飞、落地报的基础上，提出了一种空管自动化系统的自动判断发送航班起飞、落地报的算法，研究了自动拍发报文的实现流程。该技术应用在空管自动化系统中后极大地減轻了管制员的负担，保障了空管安全运行。

关键词：空管自动化;自动拍发;起飞落地报

中图分类号：TP39     文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）15-0132-03

Abstract：In order to better ensure the safety of civil aviation，reduce the risk of air traffic control operations，and improve the security level of the air traffic control automation system，based on the traditional ATC automation system needs to send flight departure and landing reports manually，this paper puts forward an algorithm of automatic judgment and sending flight departure and landing messages in ATC automation system，and studies the implementation process of automatic sending messages. The application of this technology in ATC automation system greatly reduces the burden of controllers and ensures the safe operation of ATC.

Keywords：ATC;Automatic sending;departure and landing reports

0  引  言

空中交通管制自动化系统（Air Traffic Control System，ATC系统）是民航空管单位对空实施管制的核心系统之一，该系统通过接收和处理一/二次雷达、ADS-B及多点等多种监视源数据，为民航管制员生成直观可视的航迹目标，供管制员对飞行器进行监视控制，管理飞机起降和航行，保障飞行秩序和安全。

传统空管自动化系统中，航班起飞、降落后，由塔台管制员手动拍发该航班的起飞报（DEP报）、落地报（ARR报），以通知各相关管制单位该航班已经起飞或者降落。随着国内航班量的快速增长，空中交通流量也快速加大，特别是在一些交通枢纽型的大型机场，高峰时段每小时进出港的航班已经接近90架，平均不到1分钟就需要起飞或者降落一个航班。在这种情况下，如果继续采用传统的手动拍发起飞、落地报的工作模式，管制员的工作负荷和压力会非常大，会对空中交通安全造成潜在的安全隐患。因此迫切需要使用新的技术手段来代替管制员手动拍发起飞、落地报的传统工作方式。

1  传统方法问题分析

传统空管自动化系统使用过程中，管制员人工拍发电报的工作模式需要管制员将注意力从监视、指挥、调配空中航班飞行，转移到填写各种报文信息，手动拍发报文上。当空中流量较大，单位时间内起飞、落地的航班较多的情况下，会导致管制员需要频繁地切换注意力，而这种频繁的切换会导致管制员无法将注意力很好地集中到指挥空中航班飞行上，从而可能引发管制员不能很好地建立情景意识，准确地发出管制指令，进而对空管运行造成安全隐患。

为了缓解这种安全隐患，一些地区采取了让飞行服务中心代替塔台管制员拍发起飞报和降落报的工作模式，以降低塔台管制的工作量和压力。但是同时又增加了飞行服务中心管制员的工作环节和运行压力，而且指挥和报文拍发分成两个单位执行，又会引起报文拍发时机错误的问题。

2  自动拍发报文算法

为了解决上述系列问题，本文提出了一种空管自动化系统自动拍发航班起飞报和落地报的算法。该算法中为空中交通管制系统划设起飞判断空域和落地判断空域，空中交通管制系统根据接收到的多监视源融合目标数据，实时地判断出航班是否实际已起飞或者着陆，并计算出航班的实际起飞时间和实际落地时间，自动生成起飞报和落地报发送出去，从而实现让空中交通管制自动化系统自动地拍发起飞报和落地报。该算法的目的是让管制员摆脱手动拍发起飞、落地报的繁重工作，解决传统技术让管制员注意力频繁切换的问题，实现了使管制员将注意力全部放在监控、指挥、调配空中航班上的效果，从而更好地保障航班的空中飞行安全性。

2.1  自动拍发起飞报算法模型

首先，为空管自动化系统的每条跑道设置一个起飞判断空域模型：（1）以该跑道的中心点为中心，划设一个半径S米（参数可配置，一般划设为8 000米）的圆周作为柱体的底部投影面积;（2）设立一个底部高度H1，顶部高度H2的柱体高度范围（参数可配置，一般H1=机场海拔标高AH+20～60米，H2=机场海拔标高AH+1 000米），作为空管自动化系统判断航班实际已起飞的柱体空域的高度范围。

起飞判断空域模型如图1所示。

其次，空管自动化系统根据接收到的多监视源目标融合数据，检测一个处于预激活状态（已放行）的出港航班的二次雷达应答机编码SSR码对应的目标是否处于上文划设的柱体空域内。

如果该目标处于该柱体空域内，则空管自动化系统认为航班实际已经起飞，系统将飞行计划和该目标建立关联关系，并将当前时刻NOW作为空管自动化系统观察到航班的起飞时刻。开始以下条件判断：（1）目标与飞行计划相关（自动或手动）;（2）航班的任务性质满足自动拍发起飞报的条件;（3）有与该航班对应的航线收报地址;（4）该航班尚未收到过起飞报。

同时满足上述条件后，空管自动化系统建立一个从使用该跑道的航班实际起飞到空管自动化系统上航班实际起飞时间的经验时间差T（参数可配置，一般T为0～60秒），空管自动化系统将观察到的航班起飞时刻NOW減去该时间差T，即可得到航班准确的实际起飞时刻ATD（Actual Time of Departure）。

计算得到实际起飞时刻后，空管自动化系统根据航班的关键信息（起飞、目的机场、航空公司），从发报地址库查找与航班对应的收报地址，自动生成起飞报并对外发送。

该算法的流程说明如图2所示。

起飞报自动拍发算法的主要功能实现让空管自动化系统在不需要管制员人工干预的情况下，自动判断出港航班是否实际已起飞，并计算得到相应的实际起飞时间，自动组织并对外发送起飞报。

2.2  自动拍发落地报的算法

首先，为空管自动化系统的每条跑道划设一个落地判断空域模型：（1）以跑道的中心点为中心，划设一个半径为R米（该参数可配置，一般划设为5 000米）的圆周作为柱体的底部投影面积;（2）设立一个底部高度L1，顶部高度L2的柱体高度范围（参数可配置，一般L1=机场海拔标高AH-20米，L2=机场海拔标高AH+200米），作为空管自动化系统判断航班实际已落地的柱体空域的高度范围。

落地判断空域模型如图3所示。

其次，空管自动化系统根据接收到的多监视源目标融合数据，检测进港航班雷达目标的最后消失点是否处于该柱体空域内。如果航班目标的最后消失点落在该柱体空域范围内，则空管自动化系统认为航班可能已经落地，空管自动化系统记录当前时刻NOW作为实际落地时间ATA（Actual Time of Arrival）。

为了避免判断失误，当航班出现复飞或因为雷达覆盖范围不足等原因导致的目标短暂消失，这些情况下航班目标虽然消失了，但实际上航班还并没有实际落地，可能短暂消失后又会出现。空管自动化系统在获取到航班实际落地时间后不会立刻拍发落地报，而是会进行T秒（该参数可根据实际运行经验配置，一般设置为60秒）时间的连续计时，如果到连续计时结束，航班的雷达目标始终没有再出现，此时空管自动化系统才会认为航班真正已降落着陆。

空管自动化系统会根据航班的关键信息（起飞、目的机场、航空公司），从发报地址库查找与航班对应的收报地址，自动生成落地报并对外发送。

此算法的主要功能实现让空管自动化系统在不需要管制员人工干预的情况下，自动判断出港航班是否实际已落地，并记录相应的实际落地时间，自动生成并对外发送落地报。

3  应用结果

本算法目前已经在国内多家空管单位的空管自动化系统上进行了技术应用，且经过了较长时间的运行验证，该算法能够较准确的计算出航班的起飞时间和落地时间，且能成功自动组织和拍发起飞报和落地报，很好地满足了空管管制的使用需要。算法中对于起飞判断空域和落地判断空域的划设模型，以及相应的自动拍发起飞报和落地报的程序处理逻辑，可实现让系统按照管制运行需要自动拍发起飞、落地报，大幅减少了一线管制员的人工拍发起飞报和落地报的操作负荷，缓解了管制压力。

4  结  论

本文在传统空管自动化系统需要人工拍发航班起飞报和落地报的基础上，提出了一种空管自动化系统自动拍发起飞报和落地报的算法。该算法技术应用在空管自动化系统中后，实现了让空管自动化系统自动拍发起飞报和落地报，极大地减轻了管制员的工作负担，使管制员能够把更多的精力和注意力放在对空中飞行的航班进行监控、指挥、调配工作上，对保障民航空中交通的安全具有非常重要的意义。

参考文献：

[1] 姜志刚.航行电报自动化处理系统设计存在的问题和解决策略 [J].空中交通管理，2011（10）：75-78.

[2] 胡今晶.民航空管自动化系统管理探析 [J].信息通信，2015（6）：286-287.

作者简介：马博敏（1981.09—），女，汉族，陕西周至人，主任工程师，硕士研究生，研究方向：空管自动化系统。