空管飞行冲突与低高度报警系统的设计与实现思考

王心路

摘 要：文章以空中管制工作为切入点，首先概括了空中管制的意义，其次对用于检测冲突、低高度报警的系统进行了设计，最后围绕该系统的实现展开了讨论，希望可以在某些方面给人以启发，为航空运输业的进步提供有力支持。

关键词：空中管制;飞行冲突;低高度报警

引言：研究表明，快速发展的航空运输业，无形中增加了空中交通的流量，由此而带来的一系列连锁反应，包括飞机间距缩小、密度增加，出现安全问题的几率有所增大。由此可见，对空管系统加以设计，防止飞机、障碍物发生冲突很有必要，在此过程中需要引起重视的部分，则是对检测冲突、发出警报的模块的设计。

1空中管制的意义

空中管制是保证航空运输安全性的关键，空中管制系统的作用，则是向管制员提供目标飞机的信息，再由管制员对交通进行指挥，避免出现飞机、障碍物碰撞的情况。以自动管制方法为依据，空管系统被分为两部分，即雷达管制、程序管制。近几年，民用航空雷达得到了快速的发展，无论是性价比、可靠性，还是覆盖范围，较之前相比均有所提高，出于提高交通安全的考虑，利用雷达完成相关工作，成为提高空中管制有效性的首选，程序管制逐渐退出历史舞台[1]。导致地位被雷达管制取代的原因，主要是基于程序管制所开展工作，需要机组人员对飞机位置进行报告，除此之外，管制员仅能够以飞机型号、高度和配载情况为依据，对其安全性加以判断，如果受特殊情况影响，飞机出现飞行变化，较易由于调配不及时，导致危险发生。

2飞行冲突及低高度报警系统的设计

空管系统进行管制所借助的力量以电子技术为主，目的是避免飞机、障碍物发生碰撞，保证空中交通的有序性。要想使该系统的作用得到充分发挥，以下内容需要引起重视：

2.1系统结构

该系统核心模块的功能，主要是检测冲突、发出警报，除此之外，还包括数据融合、终端显示等，均需要引起重视。首先，负责检测冲突、发出警报的模块，需要在以太网上，对经过融合处理的数据进行接收，再根据计算结果，向以太网传递警报信息。另外，该模块的功能，还包括生成模拟数据，检测系统运行是否正常。其次，数据融合模块负责对雷达数据信息进行处理，该模块先实时融合数据信息，再生成综合数据，通过向其他模块传递所生成数据的方式，达到对短期飞行冲突进行探测与处理的目标。最后，告警显示终端需要对所接收信息，进行动态显示，该模块还被赋予了管制员日常工作所需的全部功能，例如，可以手动对飞行计划进行处理。

2.2系统功能

要想避免飞行冲突出现，保证飞机、障碍物始终保持安全距离，负责检测冲突、发出警报的系统模块，应当具备以下功能：其一，检测冲突。以民航进近、航路冲突标准为依据，检测冲突并发出警报。对飞行轨迹进行推测，如果存在发生冲突的可能，及时发出警报，避免引发不必要的问题。其二，低高度报警。对飞机、地面障碍的距离进行计算，如果存在危险接近的情况，将警报信息传递给管制员、目标飞机，由管制员、飞行员协调处理。

2.3系统的实现

2.3.1处理流程

系统启动后，先进行初始化，加载计算所需参数和地图，接收融合信息，再判断所接收信息性质，判断是否有冲突存在，待上述环节告一段落，方可向显示终端发出警报，同时维护雷达数据，为后续工作的开展提供便利。其中，信息融合需要引起重视，这是因为即使目标飞机相同，经由不同雷达处理所得结论，往往也会存在一定的差异，只有融合多部雷达所提供信息，才能获得准确的结论[2]。正常情况下，以功能为依据，可将信息融合模式分为以下几个层次：首先，一级处理。作为系统基本需求，一级处理指的是以雷达检测信息为依据，对目标航迹、数据进行辨识，包括数据互联、归一处理和跟踪识别。其次，二级处理。处理对象以位置为主，需要借助目标、目标数据的关系，获得最终结论。最后，三级处理。其作用主要是估计空间态势、辅助决策制定，具体来说，就是根据信息融合所得出目标运动态势，展开更加系统、深入的分析。

2.3.2初始化

启动后，系统就应當自行初始化，对参数、地图进行加载。参数以冲突高度、抑制高度、告警间隔和预警时间为主。另外，报警区地标也是需要加载的对象，该系统包含大量地图文件，地图文件的标高和位置，便是确定地标参数的主要依据。

2.3.3数据处理

数据处理是指接收、提取数据信息，对航迹位置进行预测。接收融合信息后，系统需要对信息性质进行判断，正北信息的处理重点，在于将丢失目标删除，航迹信息的处理重点，则是提取数据、预测航迹位置，为检测冲突、发出警报提供参考。在完成航迹数据帧的接收工作后，该系统可对航迹信息进行提取并判断，如果所提取速度、坐标等信息为旧目标信息，对其进行更新即可，如果所提取信息为新目标信息，则需要对数据结构进行创建，将所提取数据加入列表[3]。

2.3.4冲突检测

冲突检测的作用，主要是提前管制员、飞行员发现冲突的时间，及时修改机动飞行，使飞行流量更加均衡。在实际工作中，系统应具备根据雷达信息，对目标飞机是否存在航迹冲突加以判断的功能，如果两条航迹的间距不在规定范围内，则需要发出警报，以便于管制员对飞行员加以引导，通过及时调整机动飞行的方式，将可能发生的冲突解决。

2.3.5低高度报警

初始化的系统，往往需要对标高、位置等地标参数进行加载，只有这样才能以雷达信息为依据，判断目标飞机是否需要发出低高度报警。可用于发出警报的类型，分为预警、告警两种，预警所对应情形是飞机和地面障碍物的相对高度，在需要预警的范围内，而告警所对应情形是飞机低于障碍物高度。

2.3.6数据维护

数据维护模块的功能，主要是记录并显示报警信息、雷达数据和时钟信息。如果出现取消报警、发生报警等情况，系统将会在硬盘上对相关信息进行自动记录，按照日期生成文件名称，便于日后的查找及浏览。点击系统界面的记录按钮，在弹出的对话框中，对所需文件进行选种，即可获得相应的历史报警记录。

2.4抑制航迹

本文所设计系统的功能，除了检测冲突、发出警报外，还包括航迹抑制，即：对航迹呼号、二次代码进行设置，以此来达到抑制的目的。在对航迹呼号、二次代码进行设置时，可供选择的设置方式有两种，其一，全名称设置，航迹呼号是CA2102，二次代码是4002，此时，所设计系统不进行报警处理;其二，通配设置，将航迹呼号设为SZ*，二次代码设为4*，此时，SZ*的全部航迹、4*的所有二次代码，均不在报警处理的范围内。事实证明，作为保证空中运输安全性的主要单元，飞机冲突及低高度报警系统，能够高效完成检测冲突、发出警报的任务，管制员可以根据工作要求，对抑制区进行自定义，管制方式的灵活性，因此而得到了大幅提高，工作效率自然会得到保证。

结论：上文所设计系统的作用，主要体现在三个方面，首先提高空管工作的自动化水平，其次避免飞机、障碍物发生碰撞，最后需保证空中交通运输可靠、安全。分布式的处理结构，赋予了该系统便于维护及扩充的优势，满足不同规模机场的需求，这样做既能够使空域利用率得到提高，还可以减少管制员的工作量。

参考文献：

[1]廖晨曦.空管信息一体化下飞行服务管制工作的研究[J].农村经济与科技，2018，29（16）：263-264.

[2]吕鑫，王鸿羽，潘宏达.空管自动化系统短期冲突告警水平距离参数设置分析方法[J].民航学报，2017，1（01）：36-43.

[3]高春钢.空管自动化系统雷达航迹与飞行计划无法自动相关案例浅析[J].科技广场，2016（12）：24-27.