空管自動化系統作為民航空管部門實施對空指揮的核心繫統，通過處理雷達信號等監視數據，為管制員提供空中飛行態勢的顯示和各種飛行衝突及各種異常的告警，通過處理飛行計畫和動態電報，為管制員提供飛行計畫和飛行動態相關信息以及管理手段，在確保民航空管對空指揮任務的安全實施中發揮著重要的作用。
基本介紹
- 中文名：空管自動化系統
- 外文名：air traffic control system
- 套用領域：民航空管部門
- 目的：提供飛行計畫和相關信息
- 方式：通過處理雷達信號等監視信息
- 簡介：保障飛行秩序和安全的信息化
背景,發展狀況,整體結構,系統結構,工作方式,維護經驗,
背景
空管自動化系統作為民航空管部門實施對空指揮的核心繫統，通過處理雷達信號等監視數據，為管制員提供空中飛行態勢的顯示和各種飛行衝突及各種異常的告警，通過處理飛行計畫和動態電報，為管制員提供飛行計畫和飛行動態相關信息以及管理手段，在確保民航空管對空指揮任務的安全實施中發揮著重要的作用。隨著國內航班量的快速增長，空中交通管制流量的不斷加大，空管自動化系統在空中交通管制中占據著越來越重要的地位。
隨著空管裝備的升級換代，國產空管自動化系統作為應急、備用以至主用空管自動化系統的套用愈來愈多。因此，探討國產空管自動化系統結構及工作方式，研究解決日常工作中常見問題的方法對提高空管自動化系統的自動化程度、保證民航空管安全生產具有現實意義。
發展狀況
國外對空管自動化系統已有著多年的研究， 在當今已較為成熟，也具備著較高的自動化程度。 在已開發國家，二次航管雷已被廣泛的套用，雷達管制技術也不斷高。 在頗具規模的區域管制中心例如法蘭克福、倫敦等空管中心，能夠對於較大區域加以覆蓋，具備數十到上百的席位。 在全球較有聲譽的空管自動化系統開發商有美國的 Raytheon公司、法國的 Thomosn一esf 公司，在中國，通常都為引進上述企業的產品。
在國內，儘管一次以及二次航管雷達技術已經引進，不過投入實際套用的雷達管制於 1998 年後方才啟動。 同時也面對著普及率較低的問題。 國內的三大管制中心的空管自動化系統通常直接從國外進口，有著較高的資金投入。 並且無法符何特殊部門的需求，如空軍等。因為中國對於現在化空管自動化系統的獨立研發迫在眉睫。
整體結構
現代空管自動化系統通常是通過一、二次雷達系統同時通過計算機系統的輔助，給予空域飛行動態監控信息和與其有關的信息，讓管制員可以安全、有序地對於空中交通加以管制。 主流的空管自動化系統通常設計成分散式結構以及雙網、雙機冗餘,同時給予雷達直通旁路結構,在很大程度上增加了系統的準確性以及可靠性。各個部分的功能如下:
(1)通信前端機：把源於本地雷達、異地雷達接口、氣象雷達接口、飛行情報網、航行情報網等匯集的原始一、二次雷達信息、氣象信息、航行信息等加以通信協定編碼,同時將處理後的信息以串口的方式傳遞至雷達/飛行數據處理伺服器加以分析。 並把各路雷達信息以及點跡信息以旁路手段傳遞至不同雷達信息顯示席位上，以備主系統故障時通過旁路方式加以分析以及顯示。
(2)雷達數據處理伺服器:將源於多串口卡接收通信前端機傳送的雷達信息加以解碼，轉為統一格式的雷達信息, 通過濾波以及坐標變換、延時補償後，加以單雷達航跡跟蹤分析；通過各路雷達航跡信息加以時空對準後，加以多雷達信息融合處理，得到系統航跡；同時通過源於飛行信息分析機接收的飛行計畫信息，加以航跡關聯以及證實；加以危機預警以及預警處理。 再把雷達航跡信息、系統航跡信息以及組合氣象信息傳遞至不同雷達信息顯示席位加以顯示，並且與飛行計畫相關的信息傳遞至飛行數據處理機加以分析。
(3)飛行數據處理機:源於重複飛行計畫、非周期性計畫、臨時計畫等資料庫里分析航班計畫，得到飛行計畫；進行飛行計畫的預先調配；通過每個生效的飛行計畫分析飛行軌跡，管制飛行進程以及狀態；將得到的實時動態信息加以識別、分類、存儲、分發等,實時糾正飛行計畫,重新規劃飛行軌跡。
系統結構
不同空管自動化系統其基本結構大致相同，以國產 LES2000 自動化系統為例，主要由雷達數據前置處理子系統（RFP）、雷達數據處理子系統（RDP）、飛行數據處理子系統（FDP）、雷達綜合數據顯示終端（SDD）、飛行數據顯示終端（FDD）、雷達數據記錄和回放子系統（DRF）、系統監控終端（SMP）等組成。各個子系統通過網路交換機組建成星形拓樸結構的三個以太區域網路（LANA、LANB、LANC）。系統採用三網運行方式，以保證網路數據的可靠、高效傳輸。系統要用網路採用冗餘結構，在雙冗餘網路管理軟體的配合下，系統的 LAN A 和 LAN B 是物理上相對獨立又互為冗餘的兩個網路，提高了網路的可用性。LAN C 主要用於記錄 / 重演數據和雷達質量分析數據等的傳輸。各子系統功能如下：
雷達數據前置處理子系統（RFP）
雷達數據前置處理設備包括 8 台雷達線路分配器和 2 台雷達數據前置處理機。前置處理系統採用冗餘主機配置，每路雷達信號在雷達線路分配器上分路後，分別進入 2 台前置機進行預處理。前置機負責接收多部雷達信道信號，並對其進行規程解釋、誤碼檢查以及對雷達數據的各種預處理後一併通過系統的雙冗餘區域網路傳輸到雷達數據處理系統。
雷達數據處理子系統（RDP）
雷達數據處理系統對系統引接的多部雷達數據實現單雷達數據處理、實時質量控制和信道選優處理、多雷達數據融合、各類告警探測、航跡與飛行計畫自動相關 \ 去相關、管制移交功能[2]。從 LANA 和LANB 上接收雷達數據、飛行數據以及管制席位運算元據，同時將系統綜合航跡、單雷達航跡等通過系統冗餘區域網路上分發到系統各席位。雷達數據處理系統由 2 台 RDP 組成，為冗餘結構設計，有效保障雷達數據處理系統的高性能和高可靠。
飛行數據處理子系統（FDP）
飛行數據處理伺服器進行飛行電報和飛行計畫處理，併兼作系統資料庫伺服器，完成民航電報自動處理。飛行數據處理伺服器與自動轉報系統相連，收發並處理 AFTN 電報，主要實現電報處理、飛行計畫創建、修改及生命周期管理、二次代碼管理、飛行軌跡估算、飛行計畫衝突探測等功能。飛行數據處理系統由 2 台 FDP 組成，為冗餘結構設計，加裝Oracle 資料庫管理系統。
飛行動態顯示席（SDD）
飛行動態顯示席是雷達管制員監視、指揮空中交通的主要場所，顯示飛行態勢（雷達 / 飛行數據）、人－機界面和人－機對話選單及相應的對話框；管制員能選擇指定的背景圖，進行顯示或停顯；當禁區、限制區和危險區被激活時自動顯示；允許顯示指定的適應性數據，如指定航線、指定機場進離場航線等；通報管制扇區內飛機的任何告警信號及告警抑制、禁止；具備接收系統的對時信息的能力。
飛行計畫顯示席（FDD）
飛行計畫顯示席是助理管制員監視空中交通態勢，配合雷達管制員完成管制工作的場所，具有與其相應的飛行動態顯示席同樣的功能，因此飛行動態顯示席和飛行計畫顯示席能夠互為載入對方軟體，根據管制需要更改用途。
記錄重演伺服器（DRF）
記錄重演伺服器對各席位管制員的操作畫面及所有操作指令等景象數據和通過系統區域網路對綜合航跡數據，經過處理後的單雷達航跡數據，系統時間信息，各類告警、席位設定和運算元據等網路數據進行 24 小時不間斷記錄。
系統監控終端（SMP）
系統監控終端是技術人員對系統實施監控的席位，它提供用於監控的人機互動界面，實現對系統的監控。SMP 具備集中啟動套用軟體的能力、將套用軟體退出系統的能力和顯示經 RDP 處理過的綜合動態航跡和單雷達航跡能力。通過 SMP，技術人員可以監視、列印可監視的外部接口的工作狀態、硬體設備的工作狀態以及全部系統套用軟體運行情況，技術人員可在 SMP 上登錄雷達管制席位，顯示單雷達和經 RDP 處理過的綜合動態航跡或重演雷達信息、脫機生成、修改顯示背景圖、脫機修改系統有關適應性參數。SMP 允許技術人員把系統網上設備接入或退出系統、切換指定的冗餘設備、自動和人工切換雙通道雷達數據接口、根據需要配置雷達數據處理通道以及打開和關閉指定的外部接口。
工作方式
空管自動化系統，以LES2000 系統為例，該系統有兩類系統工作方式：全系統工作方式和重放工作方式。在全系統工作方式下，系統能夠完成多源雷達數據處理、航行情報處理、飛行數據處理、氣象情報處理、數據及資料庫管理、系統監控和管制席位操作 / 顯示的全部設計功能。在管制席位提供與飛行計畫相關的系統綜合航跡或單雷達航跡顯示。在不影響系統正常運行的條件下，能在監控終端（SMP）重放重現指定時間段的管制環境。
在全系統工作方式下，各席位可通過工作模式切換功能選擇系統工作模式和單雷達工作模式兩者之一。在系統工作模式下系統具備全部的功能，管制席位上顯示系統融合的航跡數據，能夠顯示飛行動態、飛行計畫數據和各類告警信息，進行人工扇區 /管制中心移交、人工相關、人工掛簡標牌等功能。在單雷達工作模式下，管制員能在管制席位選擇由RDP1 或 RDP2 輸出的任一部單雷達數據顯示。在單雷達工作模式下系統具備部分功能，能夠顯示單路雷達數據，對飛行計畫數據具有查詢、編輯功能，但不具備航跡的人工螢幕移交（扇區和管制中心）、相關等與飛行計畫有關的功能。
維護經驗
在日常維護工作中，總結出以下幾個空管自動化系統中常見故障及解決方法：
(1)工作站掛起或鎖定：不對滑鼠或鍵盤或者任何應用程式作出回響。嘗試從網路上的另一台工作站訪問系統。在終端視窗中，鍵入：ping hostname 嘗試停止某些進程，直到系統可以作出回響。若系統不做回響，則對該工作站進行重啟操作。如果重啟仍不起作用：按下工作站電源按鈕，關閉系統電源。等待 20-30 秒鐘，然後打開系統電源。
(2) 監控席位上顯示一台席位的網路 A、B 或 C故障。首先，檢查機器上的網卡是否連線上了網線，該網線是否和交換機連線。如果都連線正常，查看網卡的指示燈是否顯示，如果顯示正常，此時可能網線的水晶頭問題，重新製作水晶頭。如果網卡的指示燈不亮，此時將其他網卡的網線插在該網卡上；如果指示燈亮了，則可能也是網線的水晶頭問題，重新製作水晶頭。
(3) 某席位在作業系統啟動正常後又自動重啟動，該過程連續的出現。可能原因為該席位機器上的記憶體條或 CPU 故障。將備件上的記憶體條更換，並重新啟動機器，如果正常，說明故障排除。否則，將備件上的 CPU更換，並重新啟動機器，如果正常，說明故障排除。
(4)在管制席位上觀察不到某部雷達信號。可能是該雷達沒有信號；也可能是主用通道沒有信號，而備用通道有信號但沒有自動切換；該雷達備軟關閉，不進入系統。觀察監控席上該雷達狀態，如果雙通道都是紅的，聯繫確認雷達是否關閉。將切換方式設定為自動，確認在監控席上是否將該雷達軟關閉了。
(5)在某一席位上沒有航跡顯示，而在其他席位上有航跡顯示。可能是該席位上的網線有故障，也可能是該席位上的軟體出現故障。在監控席上看該席位有無網路故障，如果是網路故障則按問題 2 處理，如果網路正常，在監控席上看該席位有無軟體故障，主要是SDD 軟體，如果 SDD 軟體故障，則重啟該軟體。
