广州空管自动化系统与外部系统飞行数据的交互及应用研究

崔品品

（民航中南空管局空管设备应用技术开发实验室，广东 广州 510000)

1 研究背景

空管自动化系统主要通过监视源数据处理、飞行计划处理、监视数据与飞行计划的相关、为管制员提供空中飞行态势的显示以及异常情况的告警；通过各类电报的处理实现自动化系统与其他系统之间的信息交互；进而对系统内的飞行数据、运行数据进行管理。根据2020 年总局关于备份系统使用管理规定要求，规范了备份自动化系统的定位、使用和运行要求。因此，备用空管自动化系统的重要性与日俱增，我们做好关于备用自动化系统的内外部交互数据的应用分析具有关键的意义，进而为更好地贯彻落实相关要求打好基础。

广州自 2023 年新终端启用后，管制单位分为三个现场，分别是区管、新终端和塔台。其中区管现场主备空管自动化系统各一套，新终端和塔台现场共用空管自动化系统，主备系统各一套。

广州区管的主用空管自动化系统为THALES欧洲猫自动化系统（法国），型号EUROCAT-X；2005 年投产，2022年基于新终端项目操作系统升级为THALES 12，软件版本为V10；备用空管自动化系统为莱斯自动化系统，型号NUMEN3000；2013 年投产，操作系统为Solaris；2022年基于新终端项目软件版本升级为V3.5。

广州新终端和塔台的主用空管自动化系统为THALES欧洲猫自动化系统（法国），型号 EUROCAT-X；2022年投产，操作系统THALES 12，软件版本为V10；备用空管自动化系统：莱斯自动化系统，型号NUMEN3000；2022年投产，操作系统为Linux，软件版本为V3.5。

四套自动化系统之间存在主备系统间的交互、同构系统间的交互；本地自动化系统与相邻管制单位自动化系统间基于AIDC 移交进行数据交互；自动化系统与外部网络系统之间通过4029.3 接口[1]完成I 类飞行数据输出和CTMA数据的输入，并通过其他接口向外输出CAT062格式的综合航迹。

2 系统对外数据交互机制

2.1 与空管自动化系统相关的外部系统及数据类型

与空管自动化系统有数据相关的外部系统包括：AFTN 转报系统、FIPS 飞行计划集中处理系统、冗余（主备）管制自动化系统、相邻管制单位自动化系统、AMAN系统、A-SMAGCS场监系统等。如表1所示。

表1 与空管自动化系统有数据相关的外部系统

2.2 系统对外数据交互机制

从表1 可以看出，自动化系统对外数据的交互主要基于各类飞行数据报文和系统的综合航迹信息。其中，飞行数据报文包括AFTN 飞行计划电报、AIDC电报[2]、4029.3 飞行动态数据电报。系统的综合航迹为CAT062 格式，主要用于管综各类系统以及塔台的A-SMAGCS场监系统。

广州自动化系统的飞行计划数据均由中南管制综合信息飞行计划处理系统（管综系统）进行转发，管综系统是空管局网络中心自行开发的飞行计划处理系统，该系统负责广州区管、终端区自动化系统飞行电报的数据交互工作。中南管综系统包括以下子系统：飞行计划处理系统；塔台电子进程单系统；协同决策系统（简称 CDM 系统）；空中交通进港排序系统（简称AMAN系统）。

2.2.1 AFTN电报交互

AFTN飞行计划电报主要完成对飞行计划信息增删改的沿途拍发，所以自动化系统与AFTN转报之间的数据交互机制基于飞行计划信息增删改的输入输出。

如图1 所示，广州的飞行计划信息从转报经由FIPS 前置系统处理后进入自动化系统。管综系统中的飞行计划处理系统包含了两个独立的运行模块，分别是FIPS模块及前置模块PPS，FIPS模块负责处理电报和维护航班动态，相关电报处理情况和航班动态会实时同步至前置模块，各前置模块根据各套自动化的电报要求生成相应电报并通过转报机拍发给自动化，其中FIPS专注于动态电报处理及航班动态维护，前置模块专注于根据各自动化的特点提供符合各自动化要求的前置电报，可为主备自动化提供不同要求的电报前置服务。

图1 AFTN电报进入自动化系统路由

对于莱斯自动化系统而言，AFTN 报文通过异步方式接入系统：AFTN—1 分2—NPORT 协议转换—DCP 的ASYN 进程转为内部消息—进入FDP 的ADO进程进行去重解析匹配计划入库—FDP 的FDP 进程更新飞行计划通知其他模块—FDOP 和FPW 读取数据库查询计划。

2.2.2 AIDC电报交互[3]

AIDC 为一个共同遵守的协议，应用于不同空中交通服务单位(ATSU) 自动化系统内部的空中交通管制应用程序之间的信息交换，约有 20 来种报文种类，支持在不同空中交通服务单位之间实现通知、协调以及通信和管制权的移交等操作。目前，广州现场用的为AIDC简模式，如图2所示。

图2 AIDC 电报处理流程

图3 终端区主备自动化系统交互方式

广州与上海、北京之间采用AIDC 专线[4]形式，与长沙、武汉、南宁、西安、香港、三亚等地之间采用AFTN形式，实现了AIDC管制协调和移交。电报可通过AFTN链路和AIDC专线进行传输，莱斯自动化系统的AIDC 专线通过X.25 同步格式进入系统：通过BDCOM 路由器格式转换—DCP 的TCPIP 进程处理—进入FDP 的ADO 收报AFDP 辅助处理—FDP 判断—ADO 进程发报—FDP 的FDP 进程更新飞行计划通知其他模块—FDOP 和FPW 读取数据库查询计划。AIDC 电报的格式符合AFTN 航空固定格式电报的规范。

广州与上海和北京的AIDC 转发均使用简约式，即在使用AIDC 协议的管制中心之间的协调中，当飞机跨越管制中心交界点之前，在规定时间内自动发送EST（预计飞越报），告知对方确定的移交信息，对方管制区在确认航班信息并同意接收后，自动回复ACP（管制协调接受报），当航班接近交界点时自动拍发TOC（管制移交报），对方管制区手动确认接收该飞机，发送AOC（管制移交接收报）完成最后的飞行管制移交。

2.2.3 自动化系统间4029.3飞行数据交互

4029.3 飞行动态数据电报目前在用的种类为3种：I 类基础飞行数据交换电报、B 类主备空管自动化系统数据交换电报、C类管制单位间飞行数据交换电报。其中针对主备空管自动化系统而言，主要通过I类报文和B类报文的单向同步，如图 3 所示。目前使用IFPL、ICNL报同步主用系统的飞行计划报文，使用BSEC、BRWY、BCWP报同步主用系统的扇区分配、跑道开关情况和物理席位的显示设置。

C 类移交采用现行《MHT 4029-3-2020 民用航空空中交通管制自动化系统 第3 部分：飞行数据交换》中C类报文(ATC unit exchange message：用于不同管制单位间飞行数据交换的报文，报文类型以字母“C”开始）相关规范。使用报文类型包括：CFPL飞行计划协同，CHRQ航班移交请求，CHRP移交请求响应，CLAM飞行计划确认。交换的信息包括：移交点、过点高度、过点时间、CFL（管制员指令高度）、SSR（航班的二次应答码）、OPDATA（管制员备注信息）等。C类移交全模式移交流程如图4所示。

图4 C类移交流程

图5 广州莱斯自动化系统C类移交路由

1) 同步阶段

系统根据离线配置，移交出管制单位在出界航班到达移交点前T1 时间并且与移交点的距离小于D1，自动拍发CFPL(SYN)报文进行通知。移交入管制单位根据收到的同步报文进行同步。如果移交出管制单位修改了二次代码、机载设备、目的地机场和航线等计划信息，则再次发送CFPL(SYN)报文到移交入管制单位，以进行同步。

2) 协调阶段

FDE 协调参数中：若协调点定义为空，基于 4D 计算虚拟点，时间距离满足则触发。也可以基于条件去控制，根据扇区去找下一扇。

系统根据离线配置，移交出管制单位在出界航班到达移交点前T2 时间并且与移交点的距离小于D2，自动拍发CFPL(COOR)报文进行协调。移交入管制单位收到协调CFPL(COOR)报文，匹配系统计划。

3) 移交阶段

移交出管制单位可自动或手动拍发移交类CHRQ(HND) 报文。对于莱斯自动化系统，可在飞行数据处理VSP 参数FDE_AUTO_HAND_FLAG 定义是否自动移交。移交入管制单位收到移交类CHRQ 报文，匹配系统计划。若移交入管制单位无对应计划或多个对应计划或对应计划为管制状态，返回包含错误信息的CLAM(NOK) 报文，本系统收到报文后响应为移交拒绝，管制权限退回上一状态，可以再次发起C类移交。

IC 接口通过发送和接收CAT062 系统综合航迹信息，为不同系统间提供相关不一致告警(IC 告警），对于即将在两个管制单位进行移交的航班，系统将检查在双方的系统航迹中该航迹和计划的相关关系是否一致，相关不一致时，在本系统中的对应航迹目标上发出相关不一致告警。

未来广州也会与珠海采用 C类移交，与未来广州的塔台管制自动化系统也采用C 类移交，空空的C 类移交与地空的C 类移交对于自动协调的触发机制会有较大的差异。目前也是基于管制需求与西南等已经采取过C类地空移交的基础有了初步的框架。

2.2.4 自动化系统与外部系统4029.3飞行数据交互

自动化系统与管综之间基于I类报文进行飞行动态交互，业务数据类型包括：

①飞行数据：包括飞行计划信息、应答机信息、电子移交信息等；

②飞行状态数据：航班的飞行状态信息，包括场面状态数据等；

③CDM 关键时间数据：例如计算起飞时刻、计算撤轮挡时刻、时隙等。

终端区外部AMAN系统由网络中心负责建设，接收空管自动化系统的I 类报文和综合航迹信息进行4D 轨迹计算，用来辅助管制员在实时运行过程中对进港航班进行最优化排序，通过提前对进港航班的排序计算，构建优化的进港队列。在满足管制员设置的运行限制条件的前提下，为管制员提供进港航班加速、减速、等待和改航等建议，实现最优化进港交通流。

终端区管综服务器上部署了AMAN 系统节点。AMAN 系统通过输出CTMA 报文，实现向自动化系统发送交互数据，实现AMAN 与自动化系统的交互，主要包括的数据内容有：(SID、STAR、RWY、GATE、TTL/TTG) 。

2.2.5 综合航迹数据

空管自动化系统外送的综合航迹信息应用广泛。在广州现场，空管自动化系统的综合航迹主要应用于场面监视系统以及网络的管综系统。

对于 A-SMAGCS 场监系统而言，场面监视系统从自动化系统获取飞行计划来源，主要有两种途径，一种是自动化系统输出的I 类报文，一种是空管自动化系统输出的综合航迹信息。目前两种数据均有引接，可在网络部门的设备选择使用哪种方式。针对综合航迹信息，场监系统通过UDP单播方式单向引接自动化系统的FDR 和RDR 数据，其中FDR 数据用作场监系统的飞行计划来源，RDR数据可以作为场监系统空中的监视源，但目前场监系统使用的是自身引接的进近雷达监视源，没有使用其中的RDR数据。对于进港航班，计划分配跑道后才会送进场监系统，停机位信息是由网络中心管综系统从机场系统获取后加进FDR 的。TOMS 系统会对离港航班进行截流，只有航班状态改变、停机位改变、跑道改变、应答机改变，且状态为推出开车及以后的状态时才会发给FDR 场监系统。

对于管综系统而言，作为一个以FIPS系统为核心的大系统群，共享基于FIPS系统的计划信息和飞行动态信息。此外，管综系统引接空管自动化系统的综合航迹信息应用于自身的系统群。按照最新的资料显示，莱斯综合航迹的应用包括新机场信息发布系统、区管 CDM系统、AMAN 系统；欧洲猫的综合航迹应用包括广州清算系统（航路费用）、数据中心航迹记录等。所以，保障空管自动化系统外送的综合航迹信息持续有效，对网络中心管综的上述系统群的正常运行至关重要。

3 总结

空管自动化系统的飞行数据种类丰富，基于未来ASBU 航空组件升级的各项规划，随着新技术的迅猛发展，飞行动态数据的种类会进一步地提升，关于《民用航空空中交通管制自动化系统数据交换规范（试行）》中的依托于4029.3 的飞行数据种类已经有了I类、B类、C类、T类、F类五类报文，白云三期项目中新增塔台管制自动化系统，空管自动化系统与塔台管制自动化系统之间的数据交互会重点涉及这些类型的报文。所以，自动化系统间的数据交互机制和数据内容的清晰度至关重要。其重要意义体现在如下几点：

①对未来运行时的故障排查有重要意义。自动化系统间的飞行数据交互，尤其是基于 4029.3的飞行动态数据交互，在实际的运行期间可能会出现协调失败、移交失败等情况，需要技术人员进行原因排查，可能是参数设置不合理，可能是软件设计考虑不够全面，在后续的工作中不断对这些情况进行优化，从而可以实现新规范中关于飞行数据处理的更好应用。

②对应急处置有重要意义。梳理飞行数据的流程，有助于现场技术人员明确具体的业务链条。在某些飞行数据或者航迹数据中断的时候，能第一时间明确受影响的系统，及时进行通报，迅速进行应急处置，将影响降到最低程度。

③对未来的新技术应用测试具有重要意义。飞行动态数据报文以及综合航迹里的数据项内容丰富，目前有用到的数据项有限，其他未用到的报文类型或者数据项，如心跳报、初始化信息报、二次代码分配策略同步报等内容，在未来自动化系统的多方互联方面或有重要的应用场景。后续需持续进行自动化系统的飞行数据的梳理，从而更好地进行应用研究。