摘要：建立飛行計劃和監(jiān)視數據的正確相關關系，是空管自動化系統實現航班安全監(jiān)控和高效指揮，確保空中交通順暢和安全的基礎?？展茏詣踊到y通過讀取和解析AFTN電報來獲取飛行計劃數據，隨后對這些數據進行必要的計算和預測，從而確保航空器的監(jiān)視數據航跡與飛行計劃之間的準確相關，為空中交通管制人員提供航空器目標的精確位置和信息。闡述了飛行計劃與監(jiān)視數據自動相關的基本條件，并針對某大型空管自動化系統中出現的飛行計劃與監(jiān)視數據相關故障進行了深入分析，提出了相應的改進建議。

關鍵詞：空管自動化系統；飛行計劃；監(jiān)視數據；相關

一、前言

飛行數據與監(jiān)視數據相關子系統（FCS）的主要功能是處理飛行計劃數據。FCS通過處理經飛行數據處理服務器（FDP）解析后產生的各種AFTN、AIDC分組報文數據，從而獲取飛行計劃信息，實現創(chuàng)建或修改飛行計劃功能。

FCS根據各種配置數據、基礎資料，實現跑道分配、進離場程序管理、二次應答機編碼自動分配、自動拍發(fā)起飛落地報、4D軌跡計算、自動相關等各種功能。FCS接收經監(jiān)視數據處理服務器（SDP）融合處理后的系統航跡數據，計算建立飛行計劃數據與系統航跡數據之間的相關關系，并在此基礎上實現進一步的管制移交、偏航告警等功能[1]。

FCS提供了軌跡模型計算、相關與去相關、管制移交、AIDC移交等功能，處理流程如圖1所示。其中，相關與去相關功能是根據飛行計劃的4D軌跡模型，計算目標航跡與飛行計劃相關，并監(jiān)視已相關航跡與飛行計劃的一致性。為了盡可能提高自動相關率和保證自動相關的正確性，空管自動化系統從多個角度進行自動相關條件檢查。

二、FCS自動相關機制

保證自動相關的正確性是自動相關的基本準則，寧可不相關，也不能發(fā)生自動相關錯誤，否則將對管制員的工作造成負面影響。

為了確保自動相關的正確率，空管自動化系統FCS子程序對自動相關進行了嚴格的條件檢查，盡可能提高自動相關成功率并保證自動相關的準確無誤。FCS僅在以下六個條件均得到滿足的情況下，才會允許系統航跡與飛行計劃進行自動相關。

（一）系統航跡處于系統劃設的相關區(qū)內且未發(fā)生DUPE告警

FCS只對已進入系統劃設的相關區(qū)的系統航跡進行自動相關計算，系統可以在線開啟或關閉自動相關屏蔽區(qū)，處于屏蔽區(qū)的目標不進行相關計算，但已相關目標進入屏蔽區(qū)不會自動去相關。

當系統檢測到航跡處于重碼告警（DUPE）狀態(tài)時，意味著存在兩個系統航跡共用相同的SSR碼或ADS航班號，并且這兩個航跡之間的距離較近，通常不超過200公里。出于飛行安全的考慮，自動化系統將不會對這兩個系統航跡進行自動相關計算。如果同一時刻有多條飛行計劃與同一個雷達目標滿足相關的條件，系統會提供一個候選計劃提示，此時標牌顏色將顯示為黃色[2]。

（二）航跡的標識和飛行計劃必須一致

FCS對系統航跡的SSR、地址碼、航班號進行檢查，若是二次雷達航跡，則其SSR與飛行計劃的SSR必須一致。若是ADS航跡，則其ADS航班號與飛行計劃的航班號必須一致。同時會檢查系統航跡的航班號，即S模式雷達或ADS-B信息中的航班號是否和飛行計劃相同。

系統將SSR和航班號視為優(yōu)先級別相同的條件，其中一個相同即允許自動相關。如果兩者都具備，則優(yōu)先檢查SSR?！暗刂反a是否一致”這個檢查條件一般為一個系統設定參數，可開啟或關閉。自動化系統用戶可以為飛行計劃和目標航跡分別設置二次代碼、24位地址碼、航班號等三個標識一致或矛盾時的權值，通過比較其加權值和預設的相關閾值來判斷是否滿足相關條件。目前自動化系統支持設置兩類相關閾值，即強制相關閾值和非強制相關閾值，強制含義為當達到相關閾值時是否考慮航跡位置約束條件。加權值大于強制相關閾值時，忽略航跡位置約束，即使位置約束條件不滿足也允許自動相關；若未達到強制相關閾值但達到非強制相關閾值時，則滿足航跡位置約束條件才允許自動相關。

（三）有對應的飛行計劃且飛行計劃狀態(tài)滿足相關的條件

對于出港航班，只有飛行計劃狀態(tài)為預激活、協調、管制狀態(tài)下，FDP才允許其與目標自動相關。對于進港或飛越航班，只有處于預激活、激活、協調、管制狀態(tài)下才會允許自動相關。

如果缺失一些關鍵的電報，如領航計劃報（Flight Plan Report，FPL）、起飛報（Departure message，DEP），或收到的電報有錯誤，如FPL報的編組15航路串有錯誤導致FDP不能解析出航班進/出本管制區(qū)的交接點，或基礎資料有錯誤，如缺少航路資料導致不能正常計算航班的4D軌跡，以上都可能導致飛行計劃的狀態(tài)不正確，從而導致不能自動相關[3]。

（四）計劃航跡與真實航跡位置誤差在參數指定范圍內

當前系統航跡的實際位置與FCS基于飛行計劃的4D軌跡模型所預測的航班計劃航跡位置之間，必須保持較小的距離偏差，通常這一偏差被系統參數限制在300公里以內。這一條件可以被理解為，航跡在到達邊界點的時間上，與計劃航跡之間的時間差應控制在20分鐘以內。考慮到航班通常的巡航速度約為900公里每小時，飛行300公里所需的時間正好是20分鐘[4]。

例如，航班UAE383起飛機場為香港，目的機場為迪拜，該航班SSR為A5136，實際起飛時間為9：00，預計正常情況下10：25到達管制區(qū)交接點MEPAN。如果在09：50左右，一個系統航跡A5136出現在MEPAN附近，或直到10：55左右A5136才出現在MEPAN附近，FCS則會認為目標與航班的預計位置偏差過大，不會將飛行計劃與系統航跡自動相關。

（五）航偏距在參數指定的范圍內

航班飛行時，其航偏距離應不超過系統設定的80公里允許航偏距。若航班正處于起飛或降落階段則不檢查此條件。

對于管制區(qū)內起飛的航班系統支持劃設多個起飛自動相關區(qū)，上述機場起飛的預激活、協調航班只能與相應機場的起飛相關區(qū)內的航跡自動相關。

對于進區(qū)域的航跡，系統按照航路從前到后順序計算系統航跡位于哪個航段，如在P1P2航段內，則檢查系統航跡與預計航路下述偏差（見圖2）。

1.航偏距：系統航跡偏離計劃航路的直線距離S太大（VSP參數），不允許飛行計劃與航跡自動相關。

2.航向差：系統航跡當前的飛行方向W1與計劃航路預計飛行方向W2偏差太大（VSP參數），不允許飛行計劃與航跡自動相關。

3.預計過點時間差：系統航跡預計過點時刻T1與計劃航跡預計過點時刻T2偏差太大（VSP參數），不允許飛行計劃與航跡自動相關。

（六）航向一致

目標的飛行方向應與FCS預測的在該位置的飛行計劃航跡的預計飛行方向在大約120度的范圍內保持一致。然而，若航班當前正處于起飛或降落的階段，則無需進行這一條件的檢查[2]。

例如，成都飛昆明的航班，在到達交接點DONLA附近時，飛行方向大致應為自北向南，但如果此時出現在DONLA附近航跡的飛行方向為自南向北，FCS則認為系統航跡與飛行計劃的航向不一致，不允許自動相關。

三、自動去相關

對于已經相關的航班，如果發(fā)生下述情況，則FCS自動去相關。

第一，系統航跡消失。

第二，飛出管制區(qū)一段時間后自動去相關（系統參數）。

第三，當系統作為備份系統使用時，如果系統航跡攜帶有外部系統輸入的綜合航跡信息（航班號、SSR、起飛落地機場），FCS檢查本系統內和此雷達航跡相關上的飛行計劃信息是否一致， 如果不一致，FCS自動去相關，并從綜合航跡信息中提取航班號，自動為此航跡掛標簽。

在實際運行中，當相關航跡異常消失，相關計劃自動去相關，系統會記錄目標消失時刻、位置、速度、航向信息，當該計劃與系統航跡再次自動相關時檢查下列條件：

第一，目標航跡處于自動相關區(qū)。

第二，目標航跡標識與飛行計劃一致。

第三，目標航跡消失時間在T內（VSP參數）且目標航跡與計劃航跡距離誤差S內（VSP參數）。

消失時間超過設置參數T則參考首次相關條件，否則計算消失時間t內航跡預計飛行距離s是否在配置閾值內，即s-S≤v×t≤s+S，如圖3所示。

四、FCS相關典型故障情況及其分析

某地大型區(qū)管中心空管自動化系統席位大部分航班出現航跡與計劃分離，隨后出現相關航跡和計劃航跡伴飛現象，如圖4所示。

該故障發(fā)生時，FCS1服務器主用，管制員發(fā)現相關航跡掉相關，未相關航跡和計劃航跡伴飛無法自動相關。隨后人工切換至FCS2主用，出現已相關航跡和計劃航跡伴飛的現象。人工重啟FCS1服務器FCS進程后，人工切換至FCS1主用，未相關航跡和計劃航跡共存仍無法自動相關。人工重啟FCS2服務器FCS進程后，人工切換至FCS2服務器主用，恢復正常。

（一）FCS1主用時去相關以及未相關航跡和計劃航跡伴飛分析

經查詢服務器日志，FCS1服務器在程序本身運行正常、沒有卡頓的情況下，一直讀取不到ACC-NORMAL網系統航跡數據，導致FCS1程序內部認為ACC的A、B網目標全部已消失，將所有已相關飛行計劃自動去相關并發(fā)送計劃航跡，但在該時段SDD一直可以讀取ACC-NORMAL網系統航跡數據，所以在席位上看到未相關航跡和計劃航跡伴飛的現象。

通過對FCS日志的深入分析，確定FCS進程讀取不到ACC-NORMAL航跡的原因，是當時FCS1的FCS進程內存占用過高，達到3000M，達到了32位Linux操作系統單個進程占用內存的上限。

FCS進程在占用高內存極端情況下有可能對系統內存造成破壞，在極端偶然的情況下可能導致對FCS進程讀取和處理ACC-NORMAL航跡的內存位置造成破壞，進一步導致FCS讀取不到ACC-NORMAN航跡。

進一步分析FCS內存占用過多的原因，是因為FTA（Flight Tracking and Automation）子系統產生的4D統計數據過多，有近200萬條數據?？展茏詣踊到y的FTA子系統是專門負責處理飛行計劃數據和動態(tài)數據的模塊，它通過收集、處理和分析飛行計劃和動態(tài)數據，為管制員提供航班的動態(tài)情況和相關管理信息。FCS進程每天刷新讀取一次該數據時，會導致FCS進程占用的內存數量急劇增長且無法被操作系統回收，所以導致FCS內存占用過高。

在后續(xù)測試中，運行平臺對FTA數據進行清理過期數據后，在只剩余10萬條數據的情況下，FCS內存占用情況降至1700M左右，在連續(xù)觀察多日后，確定FCS不會再因為每天讀取一次FTA數據導致占用內存持續(xù)增長，不會再對FCS正常運行造成影響。

（二）FCS2服務器切至主用時相關航跡和計劃航跡伴飛分析

目前，FCS 主備機之間雷達目標相關狀態(tài)的同步，依賴于FCS主備機均能正常讀取同一個網的系統航跡數據這個前提。空管自動化系統FCS的設計上，沒有考慮到FCS主、備機讀取的同一個網的雷達航跡目標完全不一致這種極端情況，所以當FCS1的ACC-NORMAL網航跡全部消失時，FCS1的飛行計劃都處于未相關狀態(tài)，FCS1將飛行計劃的未相關狀態(tài)同步給FCS2。但此時FCS1已無航跡信息，不能將航跡已去相關的信息同步給FCS2中對應的航跡。

因此， FCS2中飛行計劃為未相關狀態(tài)，航跡為已相關狀態(tài)。當FCS2切為主用時，根據計劃的未相關狀態(tài)FCS2向SDD發(fā)送計劃航跡，根據航跡的已相關狀態(tài)FCS2向SDD發(fā)送相關航跡，導致出現計劃航跡和相關航跡伴飛的現象。

FCS2的FCS進程重啟后，計劃和航跡的狀態(tài)都被改為未相關狀態(tài)，此時系統重新根據相關條件進行相關，系統恢復正常。

五、改進措施建議

建議升級FTA程序，新版本的FTA程序應增加定期自動清理過期FTA數據，只保留最近3個月FTA數據的功能，這樣就不會導致出現FCS因讀取FTA統計數據過多，從而使FCS占用內存過多的問題。

另外，需針對FCS進行改進，需在目前FCS主備機之間通過系統航跡的一一對應進行系統航跡掉相關狀態(tài)同步的機制基礎上，再增加在FCS主備機之間同步飛行計劃的掉相關狀態(tài)時，同時強制去掉與該飛行計劃相關的相關航跡的相關狀態(tài)的機制。建議在清理FTA數據后，再多觀察一段時間，看是否還會出現類似問題，再升級FCS。

六、結語

空管自動化系統中的FCS子系統負責處理飛行計劃數據，確保航跡與飛行計劃的準確相關，提高管理效率和安全性。然而，系統在實際運行中，自動相關準確性受多種因素影響。某大型區(qū)管中心空管自動化系統發(fā)生航跡與計劃分離故障，暴露出FCS在自動相關方面的局限性。故障調查發(fā)現內存占用過高導致出現問題，通過清理過期數據和優(yōu)化系統設計可解決。為確保系統穩(wěn)定運行，需持續(xù)監(jiān)測并改進相關機制。同時，升級FTA程序以增加自動清理過期數據功能，防止內存過度占用。這些措施將提升空管自動化系統的性能和穩(wěn)定性，確保航班的安全與順暢。

參考文獻

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