趙浪濤

（民航中南空管設(shè)備工程<廣州>有限公司 廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著越來越多的人選擇航空出行，空中交通管理工作面臨著巨大的壓力，需要通過空中交通管理自動(dòng)化系統(tǒng)將這些管制信息進(jìn)行整合，以提升管理效率和質(zhì)量。我國經(jīng)過40多年的研究已經(jīng)逐漸形成了滿足空運(yùn)需求的管理自動(dòng)化系統(tǒng)，為航空運(yùn)輸提供了穩(wěn)定性和安全性保障。為了此系統(tǒng)可以滿足未來空中交通管理的發(fā)展需求，需要對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行深入探究，以提升空中資源的最大化利用率。

1 民航空中交通管理自動(dòng)化系統(tǒng)概述

1.1 系統(tǒng)概述

民航空中交通管理自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際上是信息化管理平臺(tái)，應(yīng)用該系統(tǒng)能夠整合民航航班的數(shù)據(jù)信息，對(duì)航班進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)配，有助于空中交通管理效率的提升。通過該系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)傳遞數(shù)據(jù)信息，做好空中交通管理協(xié)調(diào)工作，提高民航運(yùn)輸?shù)目茖W(xué)性和合理性。當(dāng)前民航空中交通管理中，自動(dòng)化系統(tǒng)得到了普遍應(yīng)用，該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的統(tǒng)一性。作為信息化管理平臺(tái)，民航空間交通管理自動(dòng)化系統(tǒng)能夠?qū)C(jī)場各個(gè)單位航班的運(yùn)行數(shù)據(jù)資源加以整合，通過航班離崗的各項(xiàng)功能模塊，將所有航班離崗時(shí)間進(jìn)行科學(xué)排序，并且及時(shí)發(fā)布排序結(jié)果等信息，實(shí)現(xiàn)航空空中交管單位等航班運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)掌控，保障機(jī)場高效運(yùn)行。利用電子進(jìn)程信息單上顯示的信息，能夠有效減輕塔臺(tái)與席位之間的工作負(fù)荷，促使塔臺(tái)應(yīng)急處理能力的提升，從而更好地把控特殊運(yùn)行狀況，推動(dòng)空中交通管理工作有序開展。民航空中交通管制的基礎(chǔ)知識(shí)包括塔臺(tái)管制、進(jìn)近管制以及區(qū)域管制。

1.2 研究和設(shè)計(jì)空中交通管理自動(dòng)化系統(tǒng)的必要性

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速增長，我國航空運(yùn)輸事業(yè)取得了持續(xù)快速發(fā)展，同時(shí)也帶動(dòng)了現(xiàn)代化空中交通管理自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展。從當(dāng)前情況看，我國民航事業(yè)發(fā)展還處于初始階段，在發(fā)展過程中對(duì)空中交通管理自動(dòng)化系統(tǒng)都有很大需求，因此，國內(nèi)研究和設(shè)計(jì)空中交通管理自動(dòng)化系統(tǒng)是很有必要的。

與其他運(yùn)輸方式相比，航空運(yùn)輸具有速度快、效率高等優(yōu)勢。目前航空已經(jīng)成為人們出行的重要方式之一。近年來，人們生活水平不斷提升，對(duì)出行方式提出了新的要求。為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的出行需求，各個(gè)航空公司不斷增加航班數(shù)量，但是需要注意的是，空域資源是有限的。航班數(shù)量的增加導(dǎo)致空域資源矛盾日益突出，給空中交通管理工作帶來了很大壓力。而空中交通自動(dòng)化系統(tǒng)能夠提高空中交通管理工作效率，有效緩解了空中交通管理的壓力，提高民航運(yùn)輸?shù)陌踩院涂煽啃?。從?dāng)前民航空中交通管理情況來看，空管自動(dòng)化系統(tǒng)經(jīng)過一段時(shí)間的應(yīng)用，在相關(guān)部門和人員的努力下，已經(jīng)與民航航空運(yùn)輸相契合，在使用過程中，為我國民航的有序運(yùn)行提供了重要保障，使得民航運(yùn)行更加安全，能夠?yàn)槿藗兲峁└鼮閮?yōu)質(zhì)的服務(wù)。因此，加強(qiáng)對(duì)民航空中交通管理自動(dòng)化系統(tǒng)的研究和建設(shè)十分必要。

民用航空運(yùn)輸業(yè)效能的中樞是空中交通管制，空中交管水平不僅能夠保障飛行安全，提高飛行流量，而且還能提高空中領(lǐng)域的利用效率，推動(dòng)我國航空運(yùn)輸業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。空中交通管制工作是交通管制員通過空中交通管制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，而空管自動(dòng)化系統(tǒng)作為空中交通管制系統(tǒng)的重要組成部分，在空中交通管制系統(tǒng)中占據(jù)核心地位?？罩薪煌ü芾碜詣?dòng)化系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在對(duì)多雷達(dá)信號(hào)的融合處理上，能夠?qū)⒗走_(dá)信號(hào)與飛行計(jì)劃關(guān)聯(lián)起來。通過空管自動(dòng)化系統(tǒng)，空中交通管制員可以從雷達(dá)顯示器中直觀地掌握空中交通動(dòng)態(tài)狀況，并且了解交通管制的航空器的飛行方向和飛翔高度等。空中流量一直處于動(dòng)態(tài)變化之中，伴隨空中流量的升高，空中交通管制員的任務(wù)會(huì)逐漸加重，對(duì)空管自動(dòng)化系統(tǒng)也會(huì)更加依賴。為了滿足空中交通流量的實(shí)際需求，確保飛行安全，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)不斷研究空管自動(dòng)化系統(tǒng)，促進(jìn)其不斷發(fā)展和完善。

2 空中交通管理自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

考慮到空中交通管理自動(dòng)化系統(tǒng)所處的工作環(huán)境，特在設(shè)計(jì)此系統(tǒng)的時(shí)候嚴(yán)格遵守以下設(shè)計(jì)原則。

2.1 確保硬件產(chǎn)品成熟化

空中交通管理自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)于航班的順利運(yùn)行具有重要作用，因此在選擇硬件產(chǎn)品的時(shí)候一定要選擇具有中國3C認(rèn)證的質(zhì)量高、可靠性高且具有新技術(shù)主流貨架的產(chǎn)品。所采用的服務(wù)器必須是世界知名品牌，在自動(dòng)化系統(tǒng)中得到廣泛運(yùn)用的產(chǎn)品，并且經(jīng)過長期驗(yàn)證的、具有可靠性和穩(wěn)定性的成熟產(chǎn)品。

2.2 具備極高的可靠性

系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備在選擇的時(shí)候更要慎重，通常情況下要選擇具備雙機(jī)熱備份工作方式的產(chǎn)品，且要能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)切換功能。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的過程中也必須應(yīng)用冗余設(shè)計(jì)技術(shù)，只有這樣才能提升系統(tǒng)的易用性，使系統(tǒng)具備極高的可靠性。

2.3 具備良好的性能

系統(tǒng)所選用的硬件設(shè)備具有良好的性能。在系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)層面，對(duì)于資源利用的冗余因素進(jìn)行了充分考慮，在很大程度上實(shí)現(xiàn)為用戶在業(yè)務(wù)不斷增長的基礎(chǔ)上提供充足的系統(tǒng)負(fù)荷的需求，保證此系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4 開放性原則

系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要嚴(yán)格遵循工藝開放系統(tǒng)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，如：NTP、SNMP、POSIX、TCP/IP等協(xié)議，系統(tǒng)信息接口的設(shè)計(jì)需要遵循中國民航行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國際民航組織規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以方便其他空管系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)。

2.5 先進(jìn)性原則

在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)候還要對(duì)國際上空管技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行綜合考慮，盡量多采用具備國際先進(jìn)水平且成熟的空管技術(shù)，這樣才能使自動(dòng)化系統(tǒng)在生命運(yùn)行周期中滿足空管技術(shù)的發(fā)展需求。

2.6 可擴(kuò)展性原則

系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，硬件采用的是分布式體系結(jié)構(gòu)，為多種硬件提供了可以升級(jí)的途徑，同時(shí)還為系統(tǒng)預(yù)留了在未來進(jìn)行不斷擴(kuò)展的空閑資源[1]。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的軟件模塊化以及分布式結(jié)構(gòu)，使設(shè)計(jì)的自動(dòng)化系統(tǒng)更加開放，可以方便用戶進(jìn)行擴(kuò)充和剪裁。

2.7 可維護(hù)性原則

對(duì)于此系統(tǒng)的關(guān)鍵部位要加強(qiáng)重視，尤其是對(duì)全局重要部位可以產(chǎn)生影響的可靠性設(shè)計(jì)，同時(shí)還需要各關(guān)鍵子系統(tǒng)配備可以自行檢測的相應(yīng)部件，方便自行進(jìn)行維修診斷。系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅要重視硬件具備的高可靠性，同時(shí)還應(yīng)該更加重視硬件所具有的高維護(hù)性和高可靠性。系統(tǒng)組成的重要設(shè)備必須要使用方便的、可靠性高的設(shè)備，并且要具備部件及時(shí)維修的能力。在經(jīng)過系統(tǒng)監(jiān)測之后發(fā)現(xiàn)并確定了發(fā)生故障的部件，需要采用更換新部件的方式來進(jìn)行維修，這樣才能最大限度減少維修的時(shí)間，確保系統(tǒng)具備可維護(hù)性。

2.8 易操作性原則

系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有三大區(qū)管風(fēng)格的人機(jī)界面，同時(shí)對(duì)人機(jī)對(duì)話和人機(jī)界面實(shí)施人性化設(shè)計(jì)，可以為技術(shù)維護(hù)人員提供更加便捷的操作和維護(hù)。

2.9 安全性原則

系統(tǒng)提供安全機(jī)制主要是為了避免出現(xiàn)非法授權(quán)操作，并嚴(yán)格控制系統(tǒng)技術(shù)維護(hù)管理席位、飛行計(jì)劃席位以及各管制席位的操作權(quán)限，還要建立更加完善的、科學(xué)的數(shù)據(jù)備份恢復(fù)機(jī)制來做好數(shù)據(jù)庫管理工作。此外，對(duì)系統(tǒng)的關(guān)鍵信息操作還配備了日志記錄功能。

3 民航空中交通管理自動(dòng)化系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)和功能

空中交通管理自動(dòng)化系統(tǒng)的有效應(yīng)用對(duì)于維護(hù)航空公司的安全性和有序性運(yùn)行具有重要作用，本文將針對(duì)此系統(tǒng)所涉及的幾個(gè)主要結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行分析和研究。

3.1 信息處理子系統(tǒng)

信息處理子系統(tǒng)主要是由進(jìn)程單管理、用戶管理、航班計(jì)劃管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、次日飛行計(jì)劃、換季航班管理模塊等部分組合而成。各個(gè)模塊都具有特殊的功能和職責(zé)，從而為整個(gè)系統(tǒng)可以充分發(fā)揮自身的功能而提供保障[2]。例如，換季航班管理模塊具有的主要功能是對(duì)下季航班的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、添加、刪除等，并對(duì)換季航班數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)下發(fā)，這樣用戶就可以在飛行計(jì)劃處理席上完成對(duì)換季航班的相應(yīng)操作處理，然后在系統(tǒng)中錄入飛行計(jì)劃，從而形成新的飛行計(jì)劃表。SITA和AFTN處理模塊的主要功能是對(duì)中國民航飛行動(dòng)態(tài)的SITA、AFTN固定模式電報(bào)進(jìn)行接受、發(fā)送和處理。借助計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，次日飛行計(jì)劃管理模塊可以將航空公司之前3個(gè)月的飛行計(jì)劃、航班表等信息整合到一起，然后自動(dòng)生成次日飛行計(jì)劃表。另外，系統(tǒng)還會(huì)根據(jù)當(dāng)天接受的相關(guān)電報(bào)，例如SITA電報(bào)，通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)分析和人工核對(duì)相結(jié)合的方式，對(duì)次日飛行計(jì)劃管理模塊自動(dòng)制定的飛行計(jì)劃進(jìn)行改善，使飛行計(jì)劃更加符合實(shí)際需求，防止在飛行期間出現(xiàn)安全事故。進(jìn)程單管理模塊是根據(jù)相關(guān)民航標(biāo)準(zhǔn)和用戶需求進(jìn)行綜合考慮之后而制定出來的飛行進(jìn)程單格式，同時(shí)還具備打印進(jìn)程單的主要功能，并能將進(jìn)近塔臺(tái)飛行進(jìn)程單以及塔臺(tái)進(jìn)程單等一起打印出來，方便操作人員進(jìn)行參考和應(yīng)用。

3.2 管理電子值班子系統(tǒng)

管理電子值班子系統(tǒng)可以根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口來對(duì)流量數(shù)據(jù)、航班計(jì)劃等信息進(jìn)行收集整理，然后實(shí)現(xiàn)與流控信息的傳遞和對(duì)接，方便空中管理工作的有效開展。管理電子值班子系統(tǒng)主要由兩個(gè)部分組成，分別是核心處理模塊和數(shù)據(jù)接口與傳輸模塊。其中，數(shù)據(jù)接口與傳輸模塊的主要功能是為各子系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸而建立所需要的接口，并提供核心處理模塊所需要的數(shù)據(jù)信息[3-4]。而核心處理模塊的主要功能則是計(jì)算、處理和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)接口輸入的數(shù)據(jù)信息以及前臺(tái)輸入的數(shù)據(jù)信息，然后經(jīng)過整合以后形成各種有用的數(shù)據(jù)信息，提供給系統(tǒng)用戶使用，為航空公司制定管理決策等提供信息保障。核心處理模塊具有的功能還包括班組交接、現(xiàn)場管制信息管理、崗前登記等。

3.3 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)

在空中交通管理自動(dòng)化系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)承擔(dān)著傳輸信息的重要職責(zé)。系統(tǒng)內(nèi)部，各管制席位以及數(shù)據(jù)記錄回放子系統(tǒng)、監(jiān)視數(shù)據(jù)前置處理機(jī)、飛行數(shù)據(jù)處理機(jī)、金屬數(shù)據(jù)處理機(jī)，在網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的幫助下，形成了星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的3個(gè)以太局域網(wǎng)，分別是LAN-C、LAN-B、LAN-A。系統(tǒng)在三網(wǎng)運(yùn)行模式下，充分保證了系統(tǒng)所具備的高效傳輸和可靠運(yùn)輸性能。此系統(tǒng)的主要網(wǎng)絡(luò)所應(yīng)用的是冗余結(jié)構(gòu)，通過雙冗余網(wǎng)絡(luò)管理軟件，系統(tǒng)的LAN-B和LAN-A在物理層面上處于相互獨(dú)立且冗余的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)中，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的可用性具有提升作用。而系統(tǒng)的LAN-C網(wǎng)絡(luò)主要功能則是用于傳輸記錄和回放數(shù)據(jù)、DARD數(shù)據(jù)等。

系統(tǒng)所應(yīng)用的交換機(jī)端口冗余始終保持在20%以上，并具有層級(jí)交換設(shè)備管理、網(wǎng)絡(luò)擁塞管理、網(wǎng)絡(luò)故障隔離、網(wǎng)絡(luò)端口管理等主要功能，同時(shí)還應(yīng)用了Web方式的網(wǎng)絡(luò)管理終端。局域網(wǎng)的網(wǎng)纜都是通過系統(tǒng)自身來敷設(shè)的，設(shè)置的接口設(shè)備均采用寬帶通信技術(shù)和最先進(jìn)的技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)寬帶速度保持在1 000 Mbps以上，將6類網(wǎng)纜線作為網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，以TCP/IP協(xié)議作為傳輸協(xié)議。

3.4 管制席位子系統(tǒng)

空中管理自動(dòng)化系統(tǒng)的主要用戶其實(shí)是空中交通管制員，按照崗位不同可以將空中交通管制員分為站調(diào)管制員、區(qū)域管制員、進(jìn)近管制員以及塔臺(tái)管制員。由于他們的工作職能不同所以對(duì)空中管理自動(dòng)化系統(tǒng)的需求功能也各不相同[5]。站調(diào)管制員的主要職責(zé)和功能是負(fù)責(zé)對(duì)離崗航空器和機(jī)場進(jìn)的飛行計(jì)劃進(jìn)行審查，將飛行動(dòng)態(tài)和計(jì)劃及時(shí)通報(bào)給飛行保障單位以及有關(guān)管制室，對(duì)次日飛行計(jì)劃進(jìn)行編制，受理試飛計(jì)劃和本場訓(xùn)練。區(qū)域管制員的主要職責(zé)和功能是負(fù)責(zé)向航空器提供管制服務(wù)。此服務(wù)主要是針對(duì)航空器飛行到6 000 m以上高度的范圍內(nèi)進(jìn)行運(yùn)行時(shí)所提供的服務(wù)，為了保證航空器的飛行間隔，將本區(qū)域范圍內(nèi)飛行的航空器引導(dǎo)給其他的管制區(qū)，或者將飛到本區(qū)域內(nèi)的其他管制區(qū)的航空器移交給進(jìn)近。進(jìn)近管制員的主要職責(zé)和功能向通過空中交通管制來管理機(jī)場中受管制的進(jìn)離場航空器，不僅要引導(dǎo)離場起飛和進(jìn)場著陸并進(jìn)入航路的航空器，還要始終與其他相關(guān)單位進(jìn)行協(xié)調(diào)和聯(lián)系。塔臺(tái)管制員的主要職責(zé)和功能是向機(jī)場交通提供空中交通管制服務(wù)，對(duì)跑道的使用和飛機(jī)的起降進(jìn)行協(xié)調(diào)，將機(jī)場上空有關(guān)飛行的情況以及關(guān)于氣壓、氣溫、風(fēng)等氣象因素的信息提供給機(jī)組，嚴(yán)格管制在跑道以外區(qū)域活動(dòng)的人員、車輛和航空器，對(duì)航空器進(jìn)行放行許可發(fā)布，保持與其他相關(guān)單位的協(xié)調(diào)和聯(lián)系。

空中管理自動(dòng)化系統(tǒng)按照管理崗位不同可以將客戶端分成站調(diào)計(jì)劃席、塔臺(tái)管制席、進(jìn)近管制席、區(qū)域管制席。這些席位是相關(guān)管制人員主要的管制平臺(tái)，管理人員在這個(gè)平臺(tái)中可以完成對(duì)飛行數(shù)據(jù)的處理工作以及對(duì)空中交通態(tài)勢的監(jiān)控工作。每個(gè)管制席都會(huì)配備兩個(gè)相應(yīng)的管制顯示器，通過這個(gè)顯示器可以讓他們對(duì)飛行計(jì)劃和飛行動(dòng)態(tài)進(jìn)行處理和顯示，此外還配備兩套鍵盤鼠標(biāo)、音響、席位處理機(jī)以及一臺(tái)進(jìn)程單打印機(jī)。區(qū)域和進(jìn)近管制席則配置兩臺(tái)不同型號(hào)的液晶顯示器，塔臺(tái)管制席配備一臺(tái)高亮顯示器和一臺(tái)液晶顯示器，站調(diào)管制席只配備一臺(tái)液晶顯示器。

4 我國民航空中交通管理自動(dòng)化系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，我國民用航空客運(yùn)量呈現(xiàn)出逐年上升趨勢，使得空中交通管理任務(wù)持續(xù)加重，給空中交通管理帶來了很大壓力。為了減輕空中交通管理工作人員的工作量和負(fù)擔(dān)，有效提高空中交通管理效率，應(yīng)當(dāng)加大對(duì)空管自動(dòng)化系統(tǒng)的研究力度，不斷提高空管自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，促使我國民航空管自動(dòng)化系統(tǒng)水平不斷提升，大幅度提升我國民航空管安全保障能力。要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要從以下兩個(gè)方面入手：（1）重視飛行情報(bào)區(qū)域的縱向自動(dòng)化，并且徹底實(shí)現(xiàn)縱向自動(dòng)化。在某個(gè)區(qū)域管制中心下方設(shè)置多個(gè)終端區(qū)，終端區(qū)可以是本地的，也可以是異地的，并且終端區(qū)下方要搭建出多個(gè)塔臺(tái)。通過運(yùn)用這種大區(qū)建設(shè)方式，實(shí)現(xiàn)多個(gè)本地或者多個(gè)異地塔臺(tái)統(tǒng)一顯示功能，實(shí)現(xiàn)二次代碼統(tǒng)一分配功能，實(shí)現(xiàn)一碼到底功能，實(shí)現(xiàn)相鄰管制單位與管制扇區(qū)間的屏蔽移交功能等。（2）重視飛行情報(bào)區(qū)域的橫向自動(dòng)化，并且徹底實(shí)現(xiàn)橫向自動(dòng)化。運(yùn)用AIDC實(shí)現(xiàn)相鄰飛行情報(bào)區(qū)域間的自動(dòng)管理協(xié)調(diào)和自動(dòng)移交功能，促使整合飛行情報(bào)區(qū)域間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)管制協(xié)調(diào)和移交，并且實(shí)現(xiàn)二次代碼跨區(qū)域的自動(dòng)化應(yīng)用。

5 結(jié)語

綜上所述，在維護(hù)空中交通秩序、提升空中交通管理水平方面，空中管理自動(dòng)化系統(tǒng)具有重要的促進(jìn)作用，利用此系統(tǒng)可以降低空中交通的管理壓力，保證機(jī)場運(yùn)行更加安全、有序和高效。本文通過介紹空中交通管理自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)以及相關(guān)功能等情況，為相關(guān)系統(tǒng)研究部門和交通管理部門提供了參考，希望能夠促進(jìn)我國民航事業(yè)更加穩(wěn)定地向前發(fā)展。