浅析基于航空器S模式应答机的管制识别方法

康博

关键词：S模式应答机;管制识别

一、绪论

管制识别在前期又被称为雷达识别，是指在状态显示器上可以看到并且明确识别的特定航空器雷达位置符号存在的状况，是世界范围内对航空器实施雷达管制的先决条件。而传统的雷达识别方法要求管制员通过雷达标牌上航空器的识别标志，航空器指定的离散二次雷达应答机编码与设定的二次雷达应答机编码一致，给航空器设定某一特殊编码观察其遵守指令的情况，通过使用应答机的“识别”功能等一个或多个程序识别空中航空器。但这些程序和手段都需要地面管制员和空中飞行员通过VHF甚高频进行语音指令的发布、复诵和监听、确认。这种传统的指令方式不但每条指令需要占用平均15秒的VHF甚高频波道时间，而且由于管制员和飞行员均是通过人工手段进行通报，不可避免会存在人为疏漏和差错。而一旦这些疏漏和差错不能被及时发现，都可能在后续的管制指令中造成张冠李戴，将本来发布给A航空器的指令错误发布给B航空器，进而造成两架航空器在空中危险接近甚至相撞。

某日凌晨，A、B两航班从某区域进入甲区域，管制员在手工生成进程单时，误将两航班的应答机编码及移交点时间互换，导致席位管制员根据进程单信息关联雷达目标时发生错误。当A航班联系时，甲区域席位管制员既未听清其航班号，也未对其高度和应答机予以核查，仅依据雷达标牌上的航班号信息误将A航班当成B航班（雷达关联为B航班）进行了识别。同时，甲区域协调位管制员通过电话将A、B两航班给乙区域进行了移交。几分钟后，甲区域管制员将雷达上的B航班（实为A航班）电子移交给乙区域，并向B航班发布了转频至乙区域的指令，而此时B航班刚好与上一区域脱波转到该频率（尚未建立联系，雷达关联为A航班），接收到该指令后，B航班向管制员进行证实，随即复诵了指令并联系乙区域。乙区域管制员在雷达接受了甲区域电子移交的B航班（实为A航班）后，此时B航班刚好转频到乙区域，该席位管制员主动呼叫并指令其下降，识别过程中未核实其应答机、高度、位置。随后，甲、乙两个区域的管制员最终在指挥过程中发现所识别的航班均未按指令执行，最终意识到雷达关联错误，并立即予以纠正。

二、航空器S模式应答机应用

应答机是航空器用来发送信号的一个工具，它可以應用于目前所有的二次雷达通信中充当发射装置。根据应答机发射的频率和代码的特点可以分为多种工作模式，其中有些是军用模式，有些是军民合用模式，而涉及民用的主要模式有模式A、模式c和模式s。模式A主要用于当收到地面询问机的询问信号后，将自己的四位八进制数字识别编码发送给询问方作为回应;模式C主要用于当收到地面询问机的询问信号后，将航空器当前的气压高度信息发送给询问方作为回应;这两种模式现在已基本合并使用，简称为A/C模式。模式s可以兼容A/C模式，其既可以解析A/C模式询问又可以解析s模式询问。但不同于A/C模式应答机的是，在S模式应答机接收到A模式询问时同样做出A模式应答——航空器四位八进制数字识别编码;接收到C模式询问时做出c模式应答——航空器当前气压高度;但第一次接收到s模式询问时返回的是航空器全球唯一的24位应答机地址码，若第二次s模式询问信号中包含了此地址码则说明握手成功，即地面基站与飞机进行了点对点联系，第二次应答的时候就是标准的s模式应答信号了，可以包含航空器的自身呼号、当前气压高度、设定的目标高度、QNH设定值、航向、真空速、地速、表速、上升/下降率等近20个数据项。

目前，航空器主要利用二次代码进行识别，但由于二次代码是12位的二进制编码，编码数量有限，只有4096个，这就导致不能为每一架航空器分配一个唯一的编码，容易出现重码现象，因此，在自动化系统中经常出现航班二次代码重复，从而导致航迹与飞行计划关联错误。二次编码不足的问题已成为影响飞行运行安全和效率的严重问题，空管运行方面已发生多次雷达识别错误、自动化系统标牌相关错误等不安全事件，严重影响管制的判断和指挥。s模式的应用使航空器具有全球唯一的24位地址码，地址码数量接近1700万个，可以有效解决二次代码不足、雷达识别错误、自动化系统关联错误等问题。在空管自动化系统中，可利用24位地址码、航班号、二次代码共同参与关联计算，大大提高了航迹与飞行计划关联的正确率。此外，s模式数据包含了航空器的航班号和机尾号/注册号，因此对于在自动化系统中没有关联或丢失关联的航空器，可以显示其航班号，以便管制员识别航空器。

监视是为空管运行单位及其他相关单位和部门提供目标的实时动态信息。空管运行单位等利用监视信息判断、跟踪空中航空器和机场场面动目标位置，获取监视目标识别信息，掌握航空器飞行轨迹和意图、航空器间隔及监视机场场面运行态势，并支持空-空安全预警、飞行高度监视等相关应用，整体提高空中交通安全保障能力，提升空中交通运行效率，提高航空飞行安全水平以及运行效率。目前应用于空中交通管理的监视技术主要有一次监视雷达（PSR）、场面监视雷达（SMR）、二次监视雷达（SSR）、自动相关监视（ADS）和多点定位（MLAT）。按照监视技术的工作原理，国际民航组织（ICAO）将监视技术分为独立非协同式监视、独立协同式监视和非独立协同式监视。

独立非协同式监视，指无须监视目标协作，直接通过地面设备独立辐射电磁波测量并获取监视目标定位信息的监视技术。目前主要包括一次监视雷达和场面监视雷达。其中，一次监视雷达按作用距离分为远程一次监视雷达和近程一次监视雷达。

独立协同式监视，指由地面设备向监视目标发出询问，并接收监视目标的应答信息，通过计算获取监视目标定位信息的监视技术。目前主要包括二次监视雷达和多点定位。其中，二次监视雷达按询问模式分为A/C模式二次监视雷达和s模式二次监视雷达;多点定位按应用范围分为场面多点定位系统（ASM）和广域多点定位系统（WAM）。

非独立协同式监视，指监视目标依靠定位系统获取自身位置信息，并通过数据链向地面设备主动发送定位信息的监视技术。目前主要包括契约式自动相关监视（ADS-C）、广播式自动相关监视（ADS-B）。

目前独立协同式监视中的s模式二次监视雷达和多点定位，非独立协同式监视中的契约式自动相关监视（ADS-C）、广播式自动相关监视（ADS-B）在我国均可以通过1090MHz电文获取航空器机载s模式应答机的航空器24位地址码（24BIT）及航空器识别标志（TARGET ID）。

根据对中南地区2020年12月所管辖航空器的统计分析，识别标志与计划不匹配报文仅60条，占总报文数比例为0.028%，环比下降0.002%，同比增加0.003%;航空器识别标志长度不规范报文数12条，占总报文数比例为0.006%，环比下降0.094%，同比增加0.005%;航空器识别标志三字码不规范报文数47条，占总报文数比例为0.022%，环比增加0.012%，同比减少0.007%。因此，利用航空器s模式应答机进行管制识别已具备较为完善的外部环境。

三、基于航空器S模式应答机的管制识别方法

根据中国民航局要求，在我国运行的运输、通勤类以及最大巡航真空速大于250节的航空器均需在2019年7月1日前安裝满足RTCA DO-260或后续版本并经相关适航批准的s模式应答机。以民航中南空管局空中交通管制中心为例，2019年8月已完成了辖区内s模式雷达信号的引接工作，初步实现了辖区内s模式雷达的单重覆盖和部分区域的多重覆盖。2020年6月又完成了辖区内全部雷达管制范围内的ADS-B信号引接并实现了其与雷达的融合运行，具备了较为完善的通过1090MHz电文DAP数据获取航空器机载s模式应答机信息的能力。同时，管制员主用欧洲猫空管自动化系统及备用莱斯空管自动化系统先后于欧洲猫v9版本过渡和莱斯V3.2版本过渡后正式优先使用基于航空器机载s模式应答机的DAP数据（包括航空器24BIT和TARGET ID）实施管制自动化系统中航迹标牌与综合航迹的自动相关，为实施基于航空器s模式应答机的管制识别创造了条件。

（一）实施基于航空器机载S模式应答机DAP数据的航空器识别的基本条件

（1）被识别航空器具备s模式应答机;

（2）S模式雷达工作正常;

（3）ADS-B信号稳定可用;

（4）被识别航空器在有效的s模式雷达覆盖范围内或其ADS-B信号稳定可用;

（5）已确认在用自动化系统接收到被识别航空器的s模式应答机数据（包括航空器24BIT和TARGET ID）;

（6）自动化系统中s模式功能或ADS-B功能正常，系统DAP窗口数据更新正常。

（二）实施基于航空器机载S模式应答机DAP数据的航空器识别的注意事项

（1）采用基于航空器机载S模式应答机DAP数据的航空器识别时，应满足上文“（一）实施基于s模式应答机DAP数据的航空器识别的基本条件”中所列条件。

（2）采用基于航空器机载S模式应答机DAP数据的航空器识别时，管制员应将管制自动化系统的DAP窗口常开并放置在适当位置。

（3）管制员应确认管制自动化系统DAP窗口数据更新正常。

（4）管制员须确认航空器雷达标牌无24位地址码（24BIT）或者航空器识别标志（TARGET ID）不一致告警（管制自动化系统中航空器雷达标牌ACID栏显示的航班号为紫色）。

（5）无论何时，管制员只要从状态显示器上观察到装备S模式应答机的航空器发射的航空器识别标志（TARGETID）与原计划的航空器识别标志不同，必须要求驾驶员确认，必要时通知机组重新输入正确的航空器识别标志。

（6）如果经驾驶员证实，正确的航空器识别标志已被调到S模式应答机识别功能，但识别标志仍然不一致时，管制员须采取下列行动：①通知驾驶员识别标志仍然不一致;②如有可能，改正状态显示器上显示有航空器识别标志的标牌;③将由航空器发送的错误航空器识别标志通知下一个管制岗位和其他任何使用基于S模式应答机DAP数据进行航空器识别的有关单位;④管制员应当中止使用基于S模式应答机DAP数据进行航空器识别的方法，转而采取其他方法完成雷达识别，并通知下一个管制扇区。

（7）对于符合基于航空器机载s模式应答机DAP数据进行航空器识别条件的，管制员在确认航空器初次联系时报告的航空器的呼号、高度、位置等相关信息与观察到的管制自动化系统自动相关目标一致后，可以直接识别。

（8）AIDC移交仅代替电话移交，TOC/AOC的确认，是两个管制单位双方对管制权限移交的确认，不等同于同一管制单位及同一自动化系统内部扇区之间的电子移交。因此对通过AIDC关联的雷达目标，需要进行必要的重新识别。

四、结论

本文通过分析航空器S模式应答机工作原理、空地设备适配情况、S模式应答机装备情况、国内外民航法规支持情况等为利用S模式应答机进行管制识别提供了可行性方案。在满足国际及我国民航标准规范的前提下充分利用基于航空器机载S模式应答机的DAP数据简化了管制员航空器识别步骤，规范了航空器识别程序，进一步减轻了管制员工作负荷。本程序已在中南空管局空中交通管制中心投入试运行，取得了良好效果，提高了管制运行效率。