基于飞行计划集中处理的空管自动化系统总体结构探究

基于飞行计划集中处理的空管自动化系统总体结构探究

李东櫆

(民航西南地区空中交通管理局云南分局，昆明  650000)

摘要：探索适用于区管、进近、塔台多套空管自动化系统间总体结构设计的方案。以区管（含区管副楼）、进近和塔台三地分离运行场景入手，对其运行模式、系统交互关系和需求进行分析，并结合现有的技术手段和行业标准。提出一种适用于此类运行模式的自动化系统总体结构。在可靠完成多套系统间数据同步和管制移交的同时，有效控制系统规模，简化复杂的互联和交互关系，形成安全可靠、高效、易维护、易拓展的总体结构。

关键词 空管自动化系统；塔台自动化系统；区管副楼；应急接管；管制移交；飞行数据同步；MH/T4029.3

0引言

随着民航空管系统管制中心的布局优化和建设，许多管制单位出现了多地运行、多套自动化系统交互的场景。以云南空管为例，规划建设的区域管制中心主楼/副楼、进近管制中心、塔台建成投产后，将形成区管主备空管自动化系统、区管副楼主备自动化系统、进近主备自动化系统、塔台主备自动化系统共计8套自动化系统的格局。此外，区管副楼作为灾备中心，还将承担本管制区区管、进近的应急接管和部分其它管制区高空应急接管任务，这将使自动化系统的运行模式和系统间交互逻辑变得更加复杂。因此，需要进一步探索自动化系统的总体结构和系统间交互关系，在可靠地完成各地自动化系统间数据同步、电子移交的前提下，进一步优化网络结构，把交叉互联的网络结构向易维护、易扩展的星型网络结构发展。

1  总体结构设计思路

自动化系统架构设计与互联方式的本质问题，是飞行计划处理及数据交互的方式。飞行计划处理功能，用于发送、接收和处理各种飞行电报，计算飞行轨迹，实现飞行计划与航迹相关。不同自动化系统间，需要对上述处理结果进行同步，以确保飞行数据的一致性。

目前国内使用较多的是TCU模式，该结构的设计思路，是将区管自动化系统作为核心，统一处理飞行计划，并将飞行计划数据和其它重要数据同享到进近、塔台等子节点，实质是将一套自动化系统分布建设在多地，共享核心处理，以实现飞行数据处理的紧密耦合。

该结构的优点，在于能够完成区管、进近、塔台之间的无缝协调和移交，并做到飞行数据的集中统一处理。该结构的缺点，在于系统规模过大、风险集中、不易于维护。

另一种方式是通过标准协议互联的方式实现各地飞行数据同步和扇区移交。其本质是在区管和进近分别建设独立的自动化系统，飞行计划由各地独立处理，并通过MH/T4029.3标准进行飞行数据交换，实现飞行计划同步和扇区移交。

该结构的优点，在于实现了各地系统间的完全独立，有效减小了系统规模，实现风险分担。同时带来了运行上的灵活性，当一地发生主备系统切换时，另一地系统无需协同切换。该结构的缺点，在于互联关系较为复杂，且通过标准协议交互的可靠性还未得到充分验证。

综合考虑两种结构的优缺点，为满足系统的独立性、可靠性以及飞行计划的一致性，简化系统互联，同时满足副楼应急接管角色转变的需求，本文将提出一种基于飞行计划集中处理的多套自动化系统总体结构。通过独立于自动化系统建设的飞行计划集中处理系统，一是在各套自动化系统间建立星型连接，负责各套系统间的信息转发和获取；二是为区管副楼自动化系统应急接管所需数据同步和异地飞行计划处理提供支持；三是精简飞行计划管理类系统，将长期计划与空管自动化系统的实时动态进行整合，同时融合停机位、放行排序、流控等外部信息，向管制提供完整的飞行计划信息和统一的计划处理平台，并向外部系统输出统一的飞行计划数据。

2飞行计划集中处理系统

飞行计划集中处理系统接收各自动化系统的飞行计划信息、综合航迹、航班移交、主备同步信息等动态数据，将各类数据与飞行计划进行整合，再分发到各个业务系统，实现飞行计划数据的集中处理。

常态化运行下，飞行计划集中处理系统主要负责本地飞行计划管理、飞行数据同步、外部数据引接。系统接收各系统（含异地飞行计划）输出的飞行数据基础信息，并对基础信息进行判别、筛选和更新后，分发给需要的系统。

在区管副楼应急接管状态下，飞行计划集中处理系统应能通过副楼自动化系统所承担的角色，提供对应的飞行计划和数据交互链路。

2.1  系统功能逻辑

系统接收来自外部自动化系统的数据，主要包含移交数据，飞行计划，环境数据、综合航迹等。可通过多种传输方式：UDP、TCP、MQ 等冗余接入、冗余处理

对于移交数据，系统通过数据解析后获得报文收报地址列表，然后按照定义好报文地址与链路之间的对应关系（或者副楼动态的关系），系统把移交数据报文转发给相应的系统。

对于环境数据，会按照其类别和数据来源进行不同的处理，主要包括跑道状态数据、席位扇区数据、QNH 数据、限制区数据等。

对于航迹数据，可以根据配置进行相应的数据转发，也可以将不同地方的航迹数据进行融合。

对于飞行数据，处理的流程包括数据接收，解析校验，飞行数据的融合处理，然后将数据输出到各个自动化系统。其中最重要的功能是融合处理，就是基于AFTN电报、人工操作、各个系统数据的数据等多类数据进行统一融合处理，得到完整、准确的飞行数据的过程。飞行计划集中处理系统对航班数据进行对象化的管理，将系统内飞行计划及从其它系统所引接的飞行计划进行整合后形成唯一航班对象。

图1 航班对象化融合处理

系统支持融合数据的定制化输出，支持主动推送、订阅发布、请求全部（部分）数据等输出方式。系统还具备数据转发的功能，可以将收到的原始数据不经过处理直接转发。

系统具备计划管理功能，主要包括接收和处理电报、电报拍发、班期管理、计划动态管理、基础数据管理、数据统计分析等功能。提供飞行计划维护终端，供各部门维护飞行计划使用。

2.2应用场景

1)副楼应急切换获取飞行计划数据及切换管制移交路由

常态化下，副楼通过飞行计划集中处理系统获取本区域飞行计划数据，可保证副楼在应急接管本地管制区时飞行数据的一致性，当应急接管相邻管制区时可以从本系统请求所需的数据，可以使副楼能够快速的投入使用。

系统根据预先配置不同的运行模式，可以在线进行副楼运行模式的切换，切换后按照区管副楼新的角色来处理数据。切换后，对应的移交地址也会跟着自动改变。可快速建立区管副楼的管制移交路由。

2)管制移交数据的转发中心

飞行计划集中处理系统可以作为C类数据的交互中心，采用网络的方式，使得各个地方的系统据此进行移交和交互。比如区管和地方航站，ACC和TMA、TMA和TWR 之间， ACC和外部区域ATC之间等通过此系统进行移交交互，星型的网络结构降低了互联的复杂性。

3)飞行数据统一融合

将多地的飞行数据进行融合，融合后得到一个统一准确的航班对象。得到的结果提供给副楼、各个自动化系统和外部系统等使用。

4)数据输出和转发

数据包括两大类：融合后的数据和原始接收的数据。系统可以灵活地对这两类数据进行转发输出，可以承担数据转发平台的功能。

2.3系统部署

考虑到飞行计划集中处理系统作为多套自动化系统间计划处理及数据交互的核心，对系统的可靠性要求较高。因此系统宜采用分布式部署，服务器配置完整的两套，在异地分别部署并通过冗余网络进行连接，最大限度保证系统冗余度。数据接口采用标准总线架构设计，建立MH/T4029.3标准中I/B/C类数据的同步和更新服务及综合航迹输出服务，并在各管制现场提供接口网络。

3运行模式梳理及数据交互逻辑

结合飞行计划集中处理的定位和功能，形成自动化系统间互联总体结构如下图：

图2系统总体互联结构

3.1常态化运行

系统关系分析：区管主楼承担正常管制服务，主、备自动化系统间进行实时数据同步。区管副楼提供培训、测试服务，保持一部分资源处于待命状态，准备进行应急接管。进近和塔台自动化系统均维持运行状态。

数据交互逻辑：飞行计划集中处理系统向副楼自动化系统输出飞行数据信息，实现主、副楼之间的飞行数据同步。飞行计划集中处理系统接收区管（进近）自动化系统输出的飞行计划信息，更新系统内飞行计划，并通过消息服务向外输出计划信息。区管、进近自动化系统通过飞行计划集中处理系统与塔台自动化系统实现数据交互。飞行数据集中处理系统与异地区管进行飞行数据交互（获取异地飞行计划）。

3.2区管副楼应急接管相邻管制区

应对场景：相邻高空管制区管制中心无法提供管制服务；

系统状态：区管主楼承担本区域内正常区域管制服务。区管副楼为异地区管提供区域管制服务，暂停培训、测试服务。

数据交互逻辑：本区域按常态下交互逻辑进行数据交互。飞行计划集中处理系统向区管副楼自动化系统推送相邻管制区飞行计划数据，完成应急接管切换。

3.3区管副楼应急接管进近管制区

应对场景：区域内进近管制中心无法提供管制服务；

系统关系：区管主楼承担本区域内管制服务，主楼主、备自动化系统间进行实时数据同步。区管副楼承担进近管制区的正常管制服务。

数据交互逻辑：区管主楼和副楼自动化系统（接管进近后）独立运行，通过飞行计划集中处理系统以4029.3标准报文同步进行数据交互。副楼自动化系统通过飞行计划集中处理系统以4029.3标准报文实现与塔台自动化系统数据交互。

3.4区管副楼应急接管本区域管制

应对场景：区管主楼无法提供管制服务；

系统状态：区管主楼停止服务，区管副楼启动工作，承担本区域管制服务。

数据交互逻辑：进近和区管副楼自动化系统（接管主楼后）独立运行，通过飞行计划集中处理系统以4029.3标准报文进行数据交互。进近自动化系统通过飞行计划集中处理系统以4029.3标准报文实现与塔台自动化系统数据交互。

4结束语

在当前各管制单位间协同化、一体化要求的大背景下，基于飞行计划集中处理的多套自动化系统总体架构可靠便捷的实现了系统间飞行数据的高度统一，实现在不同飞行情报区、管制区或扇区之间提供连续可靠且高度一致的管制服务。同时大大简化了系统间互联的复杂程度，易于拓展，可以便捷的从同一管制单位内拓展至相邻管制单位间乃至于更大范围的系统连接和数据同步，这也将是未来我国空管自动化系统一体化的发展方向，值得进一步研究和应用。

参考文献：

[1] MH/T4029.3-2020,《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（修订稿）[S]

[2]陈小宇.北京新机场空管自动化系统架构的研究与论证[J].空中交通, 2017(7).

[3]陈勇勇,王振飞,张佳静.一种空管自动化系统间数据同步实现方法[J].无线互联科技, 2017(22)