空管自动化系统雷达航迹与飞行计划自动相关浅析

邓 婕

（大连民航空管站技术保障部，辽宁 大连116034）

FDP（flight data pr ocessing 飞行数据处理）是空管自动化系统的核心组成部分之一，它与民航的自动转报系统相连，收发并处理AFTN 电报，可实现飞行计划管理、重复性飞行计划管理、SSR（二次监视雷达）应答机代码管理、飞行轨迹估算、飞行计划冲突探测、飞行计划与航迹配对、一致性监视、流量管理和静态数据字典管理等。本文主要介绍雷达航迹和飞行计划自动相关的基本原理，从而对大连空管自动化系统中自动相关的几种情况进行分析，提出一些提高相关率的建议。

1 雷达航迹与飞行计划自动相关的基本原理

1 .1 飞行计划的管理

1 .1 .1 建立系统飞行计划

雷达航迹与飞行计划自动相关的前提是FDP 系统能对报文进行正确处理，并赋予飞行计划正确的状态。

飞行计划处理通过地面通信网和自动转报设备收发各种类型的AFTN 电报，如DEP（起飞报）、ARR（落地报）、FPL（领航计划报）、CPL（现行飞行计划变更报）、CHG（FPL 修改报）、CNL（FPL 取消报）、EST（预计飞越报）等，并自动对这些电报进行译码处理，提取各个报文分组项中的内容，对这些报文的内容进行逻辑检查，如飞行数据格式的检查、报文格式错误检查、航线错误检查等，以此生成新的系统飞行计划，或结合重复性飞行计划生成系统飞行计划。每条系统飞行计划都存在一个生命周期，而每一个生命周期内定义了五种基本状态，即静止状态（根据重复性飞行计划而转变过来的飞行计划状态），将来状态（第二天的飞行计划状态），预激活状态（当天准备执行的飞行计划状态），激活状态（当天一定执行的飞行计划状态），终止状态（航空器已落地或已飞出本管制区一段时间的飞行计划状态）。

FDP 系统根据可变参数的设置以及收到的报文中的飞行计划信息，激活计划（如对于本场起飞的航空器，系统设置成在起飞前40 分钟激活计划），并对该飞行计划进行各种处理，包括：起飞、修改、延误、取消、落地和终止该飞行计划等，从而引起系统飞行计划状态的转换（适当的人工操作也会使系统飞行计划状态转换），状态的转换会导致飞行轨迹的重新计算（如重新估算过某点的时间）。如果计算值与航空器的实际状态不一致，将会影响雷达航迹和飞行计划的配对，所以说系统飞行计划的内容及状态的正确与否将直接影响飞行计划与雷达航迹是否相关成功。

1 .1 .2 建立计划航迹

对已被激活且未与一条雷达航迹配对的系统飞行计划，系统将根据飞行计划信息中各航班的起飞机场与起飞时间、降落机场与降落时间、飞行时经过的航路点代号、高空风速、巡航速度等静态信息对计划的动态轨迹进行估算，估算出航空器飞到各航路点的时间，自动生成计划航迹，以便完成飞行计划与航迹的配对，实现雷达航迹与飞行计划的自动相关。

1 .2 雷达航迹与飞行计划匹配准则及关联

在空管自动化系统中，FDP 实时接收雷达的系统航迹数据，雷达航迹反映了航空器在空中经过的动态点迹，它包括了航空器的位置、方向、速度、SSR 代码等数据。在管制空域内，存在多个雷达航迹，分别属于不同的计划航迹。要实现计划航迹与雷达航迹的配对，即哪一个飞行计划对应于空中的哪一个航迹目标，常根据一定的关联匹配准则以及二次雷达应答码（SSR 代码）关联相结合的方法。

系统中可能存在大量的飞行计划，而其中绝大部分明显不可能与当前某一个雷达航迹相关。所以，为了尽快排除这些飞行计划，提高配对的效率，应对与雷达航迹可能相关的飞行计划进行初选和精选。

1 .2 .1 飞行计划与雷达航迹匹配的初选准则

在管制区域内的航空器，一定沿着某特定的航线飞行，一旦偏航须立即进行纠正。根据此特点可以在水平方向上设置一个正方形区域。正方形的宽度可以参考最大允许偏航距离的倍数设置。然后以该正方形为中心，在垂直于它的方向上再设置一个矩形，矩形的高度则根据各管制区域所规定的高度层来确定。只有穿过此矩形区域的飞行计划才有可能与该雷达航迹配对，在飞行计划与航迹的配对过程中，此项称为区域因子。

1 .2 .2 飞行计划与雷达航迹匹配的精选准则

待匹配的计划航迹能否与某雷达航迹相关，应该进一步从以下几个方面进行衡量。

（1）偏航因子：虽然有许多飞行计划都落在以某雷达航迹点为中心的矩形区域内，但它们到该航迹的距离是各不相同的，他们的关联程度也是不同的。所以说雷达航迹点与某航路段的垂直距离，反映了雷达航迹点对计划航路的偏离程度，偏离程度越高，说明该航迹与某计划航路相关的可能性越低。

（2）时差因子：将雷达航迹点在某航路段上投影，根据飞行计划信息可以计算出航空器预计到达该投影位置时的时间。该预计时间与雷达航迹当前的时间相比较存在的时间差，可反映该航迹点在时间上偏离计划航路的程度，差值越大，说明该航迹与某计划航路相关联的可能性越低。

（3）方向因子：航空器在某航路上飞行是有一定的方向的。因此可以认为飞行计划中的各航线段也是有方向的，对于入港和飞越的航班，在其进入交接点附近时予以检查，雷达航迹的飞行方向与飞行计划的方向应大致符合。若当前航空器航迹点的方向与某航路段方向的交角越小，则该航迹点与该航路段的关联可能性越高。

（4）速度因子：航空器在飞行过程中是有速度的，而飞行计划中也有巡航速度信息，如果在某时刻，航空器的飞行速度与计划航迹中的巡航速度相差很大，那么该雷达航迹与飞行计划关联度视为很小。

综上所述，偏航因子和时差因子反映的是雷达航迹点在空间和时间上偏离计划航迹的程度，他们在关联中所起的作用是对等的，而方向因子和速度因子在雷达航迹与飞行计划关联中起着关键性作用，因为若方向和速度不对，则无法进行关联。所以FDP 系统在进行飞行计划与航迹配对精选时会多方面综合考虑，以提高匹配的准确度。

1 .2 .3 飞行计划与雷达航迹关联

在进行飞行计划与雷达航迹配对时首先用区域因子进行初选，继而运用方向因子和速度因子进行精选，在满足了以上三个条件后再进行偏航因子和时差因子的关联验证，一旦关联上后则形成关联对。一个飞行计划可能对应多个雷达航迹，将所有符合关联准则的雷达航迹写入特定的缓冲区，随后进行多次的关联检验（不同的系统设置的关联检验次数不一样），一部分的雷达航迹随着关联检验次数的增加，其不符合关联的程度也会增加，从而将该雷达航迹从关联缓冲区内取消。如果最后缓冲区内雷达航迹只有1 个，则确认该飞行计划与该雷达航迹配对，并读取飞行计划中的SSR 代码信息，将SSR 代码信息与雷达航迹的SSR代码相比较，如果一致，则雷达航迹与飞行计划相关，提取飞行计划中的航班号，对雷达航迹进行全标牌显示，为管制人员提供全面的航空器信息。如果缓冲区内雷达航迹数不为1 时，系统将进行多义性处理，可用醒目的颜色将关联度最高的飞行计划为雷达航迹挂上临时标牌，等待管制员的人工确认（如图1 所示）。

图1 飞行计划航迹与雷达航迹关联示意图

2 飞行计划与雷达航迹自动相关过程中出现的几种情况

在飞行计划与雷达航迹自动相关过程中往往出现不相关、相关较晚甚至相关错误的情况，导致这些情况发生的原因是多种多样的，现就大连空管自动化系统中出现的有关情况进行分析。

2 .1 飞行计划

（1）报文格式不正确

中国民航拍发电报的一些单位，在拍发AFTN电报的时候不按照民用航空法中对拍发报文格式的正确规定发报，以至于报文格式、内容与数据不规范，导致飞行计划处理系统无法正确处理电报。如在发DEP报时SSR 代码项的正确格式为AXXXX，不能省略A字符。发FPL 报时，航路上不应使用非航路点。

（2）发报时间不准确

在拍发领航计划报、取消报、延误报等电报时不按规定时间拍发，导致FDP 不能正确及时地变更飞行计划的状态，影响相关。

（3）电报内容错误

由于报文传输链路质量不高，会产生一定数量的错误电报，造成飞行计划缺失正确的起飞时间和航路信息等内容，导致FDP 不能正确处理，无法相关。

（4）未能正确的创建重复性飞行计划RPL

在输入RPL 报时应正确输入飞行计划的航班号、执行日期、起飞时间、起飞机场、航线等信息。飞行计划内容的正确是飞行计划处理的前提。不相关的情况中有些是因为未创建RPL、有些是创建了但却输错了预计起飞时间、有些是未按规定书写航线等原因造成的。如在输入TEST001 的RPL 时，预计起飞时间应为00：55 ，却误输入为06 ：55 ，超出了系统的允许范围，系统飞行计划因无法激活而不相关。

（5）FPL 的多义性

由于从AFTN 接收的FPL 报与系统中生成的FPL 内容相差太大，系统会误认为这是具有同样航班号的两个不同的FPL，当系统收到DEP 报时由于FPL 的多义性而无法进一步对飞行计划进行处理，最终不能相关。

2 .2 SSR 代码

（1）未获得SSR 代码信息

由于传输链路的传输延迟，在航空器落地后或飞出本管制区后才收到DEP 报，而收到的DEP 报中无SSR 代码时，飞行计划因没有SSR 代码信息而无法相关。

（2）航空器的SSR 代码与DEP 报中的SSR 代码不一致

航空器起飞后因某种原因更改了SSR 代码，或由于DEP 报中的SSR 代码拍发错误，当进行飞行计划和雷达航迹关联时由于二者的SSR 代码不一致而不相关。

（3）SSR 代码重复

在目前使用的自动化系统中，当空域中出现具有相同的SSR 代码的两个雷达航迹时，只在雷达屏幕上显示“DC”（double code ）标识，无法实现相关。

2 .3 FDP 系统

（1）由于FDP 系统的飞行计划处理进程本身出现问题，不能正确地处理飞行计划而导致不相关。

（2）航线资料不齐全。当新增航路或机场时，必须在系统静态数据库内的机场、航路点、航线等数据表中增加相应的信息，否则FDP 系统会由于航线资料不齐全，无法正确解析航路，导致不相关。

（3）FDP 系统中某些航路点的定义或可变参数的设置不正确。在实际工作中曾出现过从北京飞越大连的航班均不相关的现象，经检查发现是由于将该航线上的点ANRAT 和SANKO 均设置成大连管制区的外边界点，系统在进行重复性飞行计划错误检查时，不符合逻辑检测，RPL 不生成FPL 而不相关。

（4）FDP 系统在生成计划航迹时，估算到达某航路点的时间与雷达航迹出现在该点的时间不满足时差因子的要求，系统会认为该雷达航迹不符合相关条件而不相关。例如一架从北京起飞，目的机场为大连，SSR 代码为A1234 的航班TEST001，根据飞行计划估算，预计0820 到达大连边界点ANRAT。如果在0820 时刻有一个A1234 的雷达航迹出现在ANRAT 附近，则认为该雷达航迹符合相关条件。如果直到0850 才有一个A1234 的雷达航迹出现在ANRAT 附近，则不相关。

2 .4 其 它

（1）由于某种特殊的原因航空器偏航飞行

在一些特殊情况下，如航空器为了躲避雷雨区而严重偏离正常航线飞行，导致飞行计划与雷达航迹不符合偏航因子而不相关。

（2）飞行计划与雷达航迹相关较晚

按照雷神自动化系统的设置，飞行计划在距边界点预计15 分钟（约200 公里）处应激活相关，但在实际工作中，由于各种原因，如因顺风导致飞行时间缩短等，使航空器在距边界200 公里范围内仍未相关，不能满足管制员的要求。

（3）当系统中存在两个具有飞行间隔时间较短、SSR 代码相同、飞行航线相似的不同的飞行计划时，雷达航迹与飞行计划易相关错。如一架从青岛飞往大连的航班 TEST001 ，SSR 代码为1234 ，根据系统设置，该航班的飞行计划在大连落地后60 分钟其生命期结束。当该架飞机落地不久，又有一架飞机从青岛起飞航班号为 TEST002 ，SSR 代码仍为1234 ，当雷达探测到该雷达航迹，而TEST002 航班计划还未激活时，由于系统中还存在TEST001 计划，则错误地将该雷达航迹与TEST001 计划相关。

3 如何提高雷达航迹与飞行计划的相关率

根据实际工作经验，笔者提出一些提高相关率的建议。

（1）进一步规范各单位拍发电报的格式以及规范不同电报的拍发时间，从而使FDP 系统能正确处理飞行计划，赋予系统飞行计划正确的状态。

（2）改善传输链路的传输质量，减少传输延迟。

（3）增设专门的飞行计划维护人员。对于临时增加的航班计划应及时补充；对于未能相关的航迹，应及时更改计划的动态数据；对于重复性飞行计划中有变动的内容应及时修改；对于一年两季的RPL 计划要及时更新；对于系统中列出的第二天的飞行计划要及时增、删、改；对于多义性的FPL，及时删除，确保唯一性。

（4）由于飞行计划与雷达航迹的最后相关要依赖于DEP 报的SSR 代码，对于国外的航班，有时收不到DEP 报，有的DEP 报中无SSR 代码，有的DEP 报中有供国外使用的SSR 代码。鉴于此情况，可以在现有的FDP 系统的前端增加一个对飞行情报的处理模块，将EST 报或OVERFLY 报转换成DEP 报，或提取EST 报和OVERFLY报中的SSR 代码项，填补、更改飞行计划中的SSR 代码项内容。但在实际使用中要注意，由于传输链路的原因会导致先收到EST 报而后收到DEP 报，后收到的DEP 报中的SSR 代码会取代EST 报中正确的SSR 代码，导致航空器实际使用的SSR 代码与计划中的SSR 代码不一致而不相关。针对易发生此现象的航线，可采取以EST 报为主、忽略DEP 报的处理方法。

（5）加强人工干预功能。对于SSR 代码不相符而其它相关判断条件相符的雷达航迹，或对于空中使用相同SSR 代码的多个雷达航迹，均可提供关联度最高的飞行计划供管制员选择。

（6）针对相关较晚的情况，可适当减少RPL 中该计划的预计飞行时间，等效于增加了飞行速度。当系统在对飞行计划进行估算时，到达航路点的预计时间和计划的激活时间也相应提前了，从而尽早相关。或者系统设置时，以航空器距边界点的距离值代替距边界点的预计时间值，只要航空器进入距边界点的某个范围，就可以激活相关。

（7）正确设置系统中的可变参数。如针对第二点的2 .3 节中提到的情况，可通过缩短该航班飞行计划在大连落地后的生命期来解决，同时还要避免生命期缩短带来的影响相关的情况，所以此类可变参数必须经过反复调试才能保证准确。

4 结束语

作为空管自动化系统维护人员，只有深入了解雷达航迹与飞行计划相关的基本工作原理，熟悉自动相关的主要条件，才能在日常的工作中遇到航迹不相关的情况时，迅速地利用相关的区域因子、时差因子、偏航因子、方向因子、速度因子进行综合分析，找出不相关的真正原因。针对不同的情况及时与管制人员进行沟通，或通过修改计划的动态数据迅速使航迹相关，为管制部门提供更优质更安全的设备保障服务。

［1］ MH／T 4007－2006，民用航空飞行动态固定电报格式［S］.

［2］ 雷神自动化系统相关资料［Z］.雷神公司，2002.