空管自动化系统联网及数据同步的研究
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摘 要
本文讨论了空管自动化系统为适应发展的需要，将不同系统进行联网及同步的方法。分析了不同系统间的现状以及联网同步技术的方法。
关键词
空管自动化;AIDC;主备同步
中图分类号： V355.1 文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 08 . 68
随着民航近几年的迅速发展，空中交通管制自动化系統在空中态势和空中流量中发挥的作用越来越大。但不同管制单位自动化系统的独立性，使得相邻管制区及不同自动化系统之间仍需要使用传统的电话、传真等方式进行移交，降低了系统自动化的程度和管制运行效率。通过空管自动化系统联网及数据同步的推动，能够提高飞行容量和空域使用效率，使管制区之间能够及时准确地获得相应飞行动态信息。
1 相邻管制区间空管自动化系统联网及数据同步
相邻管制区空管自动化系统的联网及数据同步主要是指相邻管制区之间能够进行信息共享和处理的互动。国际民航组织在亚太地区推荐使用相邻空中交通服务单位间进行电子方式协调和移交的协议，即AIDC协议。通过AIDC，管制员可以在屏幕上实现自动移交，类似于在一个管制区之间的扇区移交，相比完全的电话移交，能够提高管制中心自动化能力，提高管制效率，降低管制工作负荷，降低人为因素差错。
通过AIDC实现管制自动移交时，按照规范要求，空管自动化系统将一个完整的管制移交过程分解为3个阶段完成：通知阶段（NOTIFICATION）、协商阶段（CO-ORDINATION）、移交阶段（TRANSFER-OF-CONTROL）。每一个阶段包括以下报文：
（1）通知阶段（NOTIFICATION）：ABI（预计边界信息报）;
（2）协商阶段（CO-ORDINATION）：CPL（现行飞行变更报）、EST（预计飞越报）、PAC（预先激活报）、MAC（协调取消报）、CDN（管制协调报）、ACP（管制协调接收报）、REJ（拒绝报）;
（3）移交阶段（TRANSFER-OF-CONTROL）：TOC（管制移交报）、AOC（管制移交接收报）。
移交控制流程按照规定的流程进行控制，给出应用响应和运行响应时间，流程按照通知阶段、协商阶段、移交阶段进行检查。移交流程如下图1。
（1）通知阶段：一个空中交通单位收到一个将进入其管制区的航空器的信息。通知协调ABI电报用于传递通知信息，前一管制单位向下一管制单位发送ABI电报，与其就该次飞行进行协调。
（2）协调对话：当飞行接近两个管制区的共同边界时，管制单位应当进行初始协调，初始协调对话可以根据参数设置的时间和距离提前自动进行。提供管制的单位向接受管制单位拍发EST或PAC报。接受管制单位拍发ACP报，表示接收在EST或PAC报中的协调条件，初始协调完成。
（3）管制移交阶段：提供管制的单位向接受单位拍发TOC电报，使用AOC响应。接收管制单位在收到AOC报后变成了提供服务的管制单位。
航空器在进行AIDC移交操作时有通知状态、初始协调状态、再协商状态、移交状态、反向再协商状态。在每一种状态下，只能接规定种类的报文。
在实际应用中，有时会出现AIDC移交失败。原因可能有：
（1）接收方系统内没有对应的飞行计划;
（2）接收方系统内相应计划状态错误;
（3）飞机未按原航路飞行（协调点错误）。
由于不同管制区之间有自己独立的飞行计划处理，飞行器从起飞到着陆过程中经过多个管制中心，每个管制中心根据最初提交的飞行计划来判断飞行器的状态，会造成移交时状态信息不对称。现在已经可以通过航迹轨迹4D建模精确地预测航迹在整个飞行过程中的变化，减少AIDC移交失败。
通过研究和发展自动化系统间的联网和数据同步，使得管制区之间能够共享飞行信息，包括飞机获取放行许可的时间、飞行高度、航路、二次代码、位置、限制因素等。如果沿途的管制中心能够获取这些信息，将会提高运行效率，降低延误。
通过规范数据传输协议、数据传输接口，采取统一格式的“中间件”，实现飞行计划的在线数据交互，实现不同管制中心的信息共享和交互。
2 管制区内的空管系统联网及数据同步
在一个地区内，管制单位的自动化系统具备一主一备的模式，通常主备自动化系统相对独立运行，通过KVM（键盘、显示器、鼠标）的方式与主用系统共享显示器、键盘、鼠标、进程单打印机，在主用系统故障时就可快速切换到备份系统，由备份系统接替继续进行管制指挥。主用系统修复后，再快速切换回来。在主备系统切换过程中，最理想状态是能够做到数据无缝交换，即主用系统工作正常时，备用系统能够同步主用系统飞行数据，此时管制员切换使用时，能够迅速掌握空中态势;在主用系统故障后重新工作时，也能够同步备用系统飞行数据。
为了规范空管自动化系统间飞行数据的交互统一，民航空管局规定了空管自动化系统间数据交换报文的格式，分为三大类。
（1）基础飞行数据交换报文 flight data exchange message用于空管自动化系统以及相关系统之间基础飞行数据交换的报文，报文类型以字母“I”开始。
（2）主备空管自动化系统数据交换报文 prime and standby ATC automation system exchange message用于主备空管自动化系统数据交换的报文，报文类型以字母“B”开始。
（3）管制单位间飞行数据交换报文 ATC unit exchange message用于不同管制单位间飞行数据交换的报文，报文类型以字母“C”开始。
所有 PSEXM 报文均以数据字段“-TITLE”开始（报头标示除外），其后随以各数据字段。主备空管自动化系统数据交换报文格式关键数据字段为：title + filtim + ifplid + arcid + adep + ades+ eobd + eobt，其他字段为可选数据字段。报文中各数据字段的位置和表达方式不影响报文的语义解析。示例如下：
ZCZC
-TITLE BSSR
-FILTIM 080100
-SSRCODE A7317
-SSROPER DST
-OPERTIME 201301010700
-ARCID CCA1207
-ADEP ZUUU
-ADES ZBAA
-EOBD 20130101
-EOBT 0800
NNNN
管制单位主备间的数据同步主要是飞行计划信息、席位设置信息，包括高度、起降机场、航空器标志、预计撤轮档时间、扇区、席位代码等。
目前主备自动化系统间同步可以通过以太网TCP/IP协议为基础，将有效信息通过XML格式进行传输，在传输中规定好发送和接收地址，进行接口约定，使得接收方接口能够获取信息，接收方通过对有效信息进行提取和组装，更新自己的相关数据，实现主备数据统一。
实现自动化系统的联网，即通过FDP联网，形成合作性FDP。不同自动化系统通过能够协作的FDP提供双向数据接口，以FDP传输协议进行数据共享，从而获得统一的飞行数据，并且可以获取其他系统的管制运行信息，完善和更新本系统的飞行数据。
面对快速增长的航班量，自动化系统间的联网已成为自动化系统发展过程中亟待解决的问题，继续积极发展中国民航的网络标准和规范，全面提高我国空管系统的协作能力，来更快更好地适应民航的高速发展。
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