民用航空中交通管理自动化系统研究

赵浪涛

（民航中南空管设备工程<广州>有限公司 广东 广州 510000）

0 引言

随着越来越多的人选择航空出行，空中交通管理工作面临着巨大的压力，需要通过空中交通管理自动化系统将这些管制信息进行整合，以提升管理效率和质量。我国经过40多年的研究已经逐渐形成了满足空运需求的管理自动化系统，为航空运输提供了稳定性和安全性保障。为了此系统可以满足未来空中交通管理的发展需求，需要对自动化系统进行深入探究，以提升空中资源的最大化利用率。

1 民航空中交通管理自动化系统概述

1.1 系统概述

民航空中交通管理自动化系统实际上是信息化管理平台，应用该系统能够整合民航航班的数据信息，对航班进行科学合理的调配，有助于空中交通管理效率的提升。通过该系统，能够实时传递数据信息，做好空中交通管理协调工作，提高民航运输的科学性和合理性。当前民航空中交通管理中，自动化系统得到了普遍应用，该系统具有较强的统一性。作为信息化管理平台，民航空间交通管理自动化系统能够将机场各个单位航班的运行数据资源加以整合，通过航班离岗的各项功能模块，将所有航班离岗时间进行科学排序，并且及时发布排序结果等信息，实现航空空中交管单位等航班运行情况的实时掌控，保障机场高效运行。利用电子进程信息单上显示的信息，能够有效减轻塔台与席位之间的工作负荷，促使塔台应急处理能力的提升，从而更好地把控特殊运行状况，推动空中交通管理工作有序开展。民航空中交通管制的基础知识包括塔台管制、进近管制以及区域管制。

1.2 研究和设计空中交通管理自动化系统的必要性

随着社会经济的快速增长，我国航空运输事业取得了持续快速发展，同时也带动了现代化空中交通管理自动化系统的发展。从当前情况看，我国民航事业发展还处于初始阶段，在发展过程中对空中交通管理自动化系统都有很大需求，因此，国内研究和设计空中交通管理自动化系统是很有必要的。

与其他运输方式相比，航空运输具有速度快、效率高等优势。目前航空已经成为人们出行的重要方式之一。近年来，人们生活水平不断提升，对出行方式提出了新的要求。为了满足人们日益增长的出行需求，各个航空公司不断增加航班数量，但是需要注意的是，空域资源是有限的。航班数量的增加导致空域资源矛盾日益突出，给空中交通管理工作带来了很大压力。而空中交通自动化系统能够提高空中交通管理工作效率，有效缓解了空中交通管理的压力，提高民航运输的安全性和可靠性。从当前民航空中交通管理情况来看，空管自动化系统经过一段时间的应用，在相关部门和人员的努力下，已经与民航航空运输相契合，在使用过程中，为我国民航的有序运行提供了重要保障，使得民航运行更加安全，能够为人们提供更为优质的服务。因此，加强对民航空中交通管理自动化系统的研究和建设十分必要。

民用航空运输业效能的中枢是空中交通管制，空中交管水平不仅能够保障飞行安全，提高飞行流量，而且还能提高空中领域的利用效率，推动我国航空运输业的持续健康发展。空中交通管制工作是交通管制员通过空中交通管制系统实现的，而空管自动化系统作为空中交通管制系统的重要组成部分，在空中交通管制系统中占据核心地位。空中交通管理自动化系统的功能主要体现在对多雷达信号的融合处理上，能够将雷达信号与飞行计划关联起来。通过空管自动化系统，空中交通管制员可以从雷达显示器中直观地掌握空中交通动态状况，并且了解交通管制的航空器的飞行方向和飞翔高度等。空中流量一直处于动态变化之中，伴随空中流量的升高，空中交通管制员的任务会逐渐加重，对空管自动化系统也会更加依赖。为了满足空中交通流量的实际需求，确保飞行安全，相关部门应当不断研究空管自动化系统，促进其不断发展和完善。

2 空中交通管理自动化系统的设计原则

考虑到空中交通管理自动化系统所处的工作环境，特在设计此系统的时候严格遵守以下设计原则。

2.1 确保硬件产品成熟化

空中交通管理自动化系统对于航班的顺利运行具有重要作用，因此在选择硬件产品的时候一定要选择具有中国3C认证的质量高、可靠性高且具有新技术主流货架的产品。所采用的服务器必须是世界知名品牌，在自动化系统中得到广泛运用的产品，并且经过长期验证的、具有可靠性和稳定性的成熟产品。

2.2 具备极高的可靠性

系统的关键设备在选择的时候更要慎重，通常情况下要选择具备双机热备份工作方式的产品，且要能够实现自动切换功能。在进行网络设计的过程中也必须应用冗余设计技术，只有这样才能提升系统的易用性，使系统具备极高的可靠性。

2.3 具备良好的性能

系统所选用的硬件设备具有良好的性能。在系统硬件的设计层面，对于资源利用的冗余因素进行了充分考虑，在很大程度上实现为用户在业务不断增长的基础上提供充足的系统负荷的需求，保证此系统可靠、稳定运行。

2.4 开放性原则

系统设计时需要严格遵循工艺开放系统协议和标准，如：NTP、SNMP、POSIX、TCP/IP等协议，系统信息接口的设计需要遵循中国民航行业标准和国际民航组织规范标准，这样可以方便其他空管系统进行互联。

2.5 先进性原则

在设计系统的时候还要对国际上空管技术的发展进行综合考虑，尽量多采用具备国际先进水平且成熟的空管技术，这样才能使自动化系统在生命运行周期中满足空管技术的发展需求。

2.6 可扩展性原则

系统在设计的时候，硬件采用的是分布式体系结构，为多种硬件提供了可以升级的途径，同时还为系统预留了在未来进行不断扩展的空闲资源[1]。系统设计采用的软件模块化以及分布式结构，使设计的自动化系统更加开放，可以方便用户进行扩充和剪裁。

2.7 可维护性原则

对于此系统的关键部位要加强重视，尤其是对全局重要部位可以产生影响的可靠性设计，同时还需要各关键子系统配备可以自行检测的相应部件，方便自行进行维修诊断。系统设计不仅要重视硬件具备的高可靠性，同时还应该更加重视硬件所具有的高维护性和高可靠性。系统组成的重要设备必须要使用方便的、可靠性高的设备，并且要具备部件及时维修的能力。在经过系统监测之后发现并确定了发生故障的部件，需要采用更换新部件的方式来进行维修，这样才能最大限度减少维修的时间，确保系统具备可维护性。

2.8 易操作性原则

系统设计具有三大区管风格的人机界面，同时对人机对话和人机界面实施人性化设计，可以为技术维护人员提供更加便捷的操作和维护。

2.9 安全性原则

系统提供安全机制主要是为了避免出现非法授权操作，并严格控制系统技术维护管理席位、飞行计划席位以及各管制席位的操作权限，还要建立更加完善的、科学的数据备份恢复机制来做好数据库管理工作。此外，对系统的关键信息操作还配备了日志记录功能。

3 民航空中交通管理自动化系统的主要结构和功能

空中交通管理自动化系统的有效应用对于维护航空公司的安全性和有序性运行具有重要作用，本文将针对此系统所涉及的几个主要结构和功能进行分析和研究。

3.1 信息处理子系统

信息处理子系统主要是由进程单管理、用户管理、航班计划管理、基础数据管理、次日飞行计划、换季航班管理模块等部分组合而成。各个模块都具有特殊的功能和职责，从而为整个系统可以充分发挥自身的功能而提供保障[2]。例如，换季航班管理模块具有的主要功能是对下季航班的数据进行查询、添加、删除等，并对换季航班数据进行及时下发，这样用户就可以在飞行计划处理席上完成对换季航班的相应操作处理，然后在系统中录入飞行计划，从而形成新的飞行计划表。SITA和AFTN处理模块的主要功能是对中国民航飞行动态的SITA、AFTN固定模式电报进行接受、发送和处理。借助计算机数据库系统，次日飞行计划管理模块可以将航空公司之前3个月的飞行计划、航班表等信息整合到一起，然后自动生成次日飞行计划表。另外，系统还会根据当天接受的相关电报，例如SITA电报，通过计算机自动分析和人工核对相结合的方式，对次日飞行计划管理模块自动制定的飞行计划进行改善，使飞行计划更加符合实际需求，防止在飞行期间出现安全事故。进程单管理模块是根据相关民航标准和用户需求进行综合考虑之后而制定出来的飞行进程单格式，同时还具备打印进程单的主要功能，并能将进近塔台飞行进程单以及塔台进程单等一起打印出来，方便操作人员进行参考和应用。

3.2 管理电子值班子系统

管理电子值班子系统可以根据相应的数据接口来对流量数据、航班计划等信息进行收集整理，然后实现与流控信息的传递和对接，方便空中管理工作的有效开展。管理电子值班子系统主要由两个部分组成，分别是核心处理模块和数据接口与传输模块。其中，数据接口与传输模块的主要功能是为各子系统之间实现数据传输而建立所需要的接口，并提供核心处理模块所需要的数据信息[3-4]。而核心处理模块的主要功能则是计算、处理和存储数据接口输入的数据信息以及前台输入的数据信息，然后经过整合以后形成各种有用的数据信息，提供给系统用户使用，为航空公司制定管理决策等提供信息保障。核心处理模块具有的功能还包括班组交接、现场管制信息管理、岗前登记等。

3.3 网络子系统

在空中交通管理自动化系统中网络子系统承担着传输信息的重要职责。系统内部，各管制席位以及数据记录回放子系统、监视数据前置处理机、飞行数据处理机、金属数据处理机，在网络交换机的帮助下，形成了星型拓扑结构的3个以太局域网，分别是LAN-C、LAN-B、LAN-A。系统在三网运行模式下，充分保证了系统所具备的高效传输和可靠运输性能。此系统的主要网络所应用的是冗余结构，通过双冗余网络管理软件，系统的LAN-B和LAN-A在物理层面上处于相互独立且冗余的网络状态中，对于网络的可用性具有提升作用。而系统的LAN-C网络主要功能则是用于传输记录和回放数据、DARD数据等。

系统所应用的交换机端口冗余始终保持在20%以上，并具有层级交换设备管理、网络拥塞管理、网络故障隔离、网络端口管理等主要功能，同时还应用了Web方式的网络管理终端。局域网的网缆都是通过系统自身来敷设的，设置的接口设备均采用宽带通信技术和最先进的技术，将网络宽带速度保持在1 000 Mbps以上，将6类网缆线作为网络介质，以TCP/IP协议作为传输协议。

3.4 管制席位子系统

空中管理自动化系统的主要用户其实是空中交通管制员，按照岗位不同可以将空中交通管制员分为站调管制员、区域管制员、进近管制员以及塔台管制员。由于他们的工作职能不同所以对空中管理自动化系统的需求功能也各不相同[5]。站调管制员的主要职责和功能是负责对离岗航空器和机场进的飞行计划进行审查，将飞行动态和计划及时通报给飞行保障单位以及有关管制室，对次日飞行计划进行编制，受理试飞计划和本场训练。区域管制员的主要职责和功能是负责向航空器提供管制服务。此服务主要是针对航空器飞行到6 000 m以上高度的范围内进行运行时所提供的服务，为了保证航空器的飞行间隔，将本区域范围内飞行的航空器引导给其他的管制区，或者将飞到本区域内的其他管制区的航空器移交给进近。进近管制员的主要职责和功能向通过空中交通管制来管理机场中受管制的进离场航空器，不仅要引导离场起飞和进场着陆并进入航路的航空器，还要始终与其他相关单位进行协调和联系。塔台管制员的主要职责和功能是向机场交通提供空中交通管制服务，对跑道的使用和飞机的起降进行协调，将机场上空有关飞行的情况以及关于气压、气温、风等气象因素的信息提供给机组，严格管制在跑道以外区域活动的人员、车辆和航空器，对航空器进行放行许可发布，保持与其他相关单位的协调和联系。

空中管理自动化系统按照管理岗位不同可以将客户端分成站调计划席、塔台管制席、进近管制席、区域管制席。这些席位是相关管制人员主要的管制平台，管理人员在这个平台中可以完成对飞行数据的处理工作以及对空中交通态势的监控工作。每个管制席都会配备两个相应的管制显示器，通过这个显示器可以让他们对飞行计划和飞行动态进行处理和显示，此外还配备两套键盘鼠标、音响、席位处理机以及一台进程单打印机。区域和进近管制席则配置两台不同型号的液晶显示器，塔台管制席配备一台高亮显示器和一台液晶显示器，站调管制席只配备一台液晶显示器。

4 我国民航空中交通管理自动化系统未来的发展趋势

随着社会经济不断发展，我国民用航空客运量呈现出逐年上升趋势，使得空中交通管理任务持续加重，给空中交通管理带来了很大压力。为了减轻空中交通管理工作人员的工作量和负担，有效提高空中交通管理效率，应当加大对空管自动化系统的研究力度，不断提高空管自动化系统的稳定性和可靠性，促使我国民航空管自动化系统水平不断提升，大幅度提升我国民航空管安全保障能力。要想实现这一目标，需要从以下两个方面入手：（1）重视飞行情报区域的纵向自动化，并且彻底实现纵向自动化。在某个区域管制中心下方设置多个终端区，终端区可以是本地的，也可以是异地的，并且终端区下方要搭建出多个塔台。通过运用这种大区建设方式，实现多个本地或者多个异地塔台统一显示功能，实现二次代码统一分配功能，实现一码到底功能，实现相邻管制单位与管制扇区间的屏蔽移交功能等。（2）重视飞行情报区域的横向自动化，并且彻底实现横向自动化。运用AIDC实现相邻飞行情报区域间的自动管理协调和自动移交功能，促使整合飞行情报区域间实现自动管制协调和移交，并且实现二次代码跨区域的自动化应用。

5 结语

综上所述，在维护空中交通秩序、提升空中交通管理水平方面，空中管理自动化系统具有重要的促进作用，利用此系统可以降低空中交通的管理压力，保证机场运行更加安全、有序和高效。本文通过介绍空中交通管理自动化系统的设计原则、设计结构以及相关功能等情况，为相关系统研究部门和交通管理部门提供了参考，希望能够促进我国民航事业更加稳定地向前发展。