C类移交及数据共享在空管自动化系统的应用研究

C类移交及数据共享在空管自动化系统的应用研究

陈秀娜

民航中南空管局空管设备应用技术开放实验室  广东广州  510403

【摘  要】空管自动化系统是管制实施对空指挥的核心系统，不同空中交通管制单位之间的航班管制权限移交从传统的电话移交逐步由电子移交AIDC方式所代替。在航班流量集中在高空和低空之间的垂直移交、复杂航路移交等场景中，AIDC移交方式弊端显现出来，该方式协调移交效率不高难以保障成功率。因此，需要实施一种基于MH/T 4029.3标准的新型C类移交技术。本文介绍广州新建终端区和区管两套独立系统实现C类移交、飞行数据共享技术，将成为国内首次在大流量终端区上对C类移交技术的应用。

【关键词】空管自动化；C类移交；数据交换4029.3

0  引言

航管自动化系统是空中交通管制的核心设备，为空管提供重要的雷达管制服务。随着民航的快速发展，全国各地新建终端区管制中心逐步投产使用。广州新终端区运行方式按照新的空域结构和扇区调整管制责任，新终端区和区管自动化系统是两套独立系统，如何实现空管自动化系统之间的互联问题成为中国民航当前考虑的问题。互联就是实现两个独立自动化系统之间航班移交和数据共享。传统的电话移交需要双方管制以人工语音方式进行，工作量大，存在口误问题，容易产生安全隐患。AIDC电子移交可以减轻管制协调工作量，将更多精力集中在航班监控、飞行冲突调配上，但是AIDC电子移交不能满足自动化系统间以高度为条件的航班移交问题，特别是大流量终端区和区管之间的垂直移交。因此终端区和区管两套独立自动化系统之间可以采用更强大的基于MH/T 4029.3标准的 C类移交和飞行数据共享技术。

1航班移交方式现状

目前不同空中交通管制单位之间航班移交权限有两种方式。第一种是传统的电话协调移交，相邻管制单位之间以打电话的方式告知下一个飞行管制区即将进入的航班号、高度、速度等信息。以广州白云机场为例，包括本场起降和飞越航班，日均保障约2000架次，管制每天至少需要打4000多个移交协调电话，以每个电话10秒计算，每天至少要打约为666分钟协调电话，协调工作量非常大。第二种是目前比较流行的AIDC电子移交。AIDC（ATS INTERFACILITY DATA COMMUNICATIONS）是国际民航组织为亚太地区相邻飞行管制服务区之间制定的数据通信和管制电子移交的标准协议。广州区管高空与相邻管制区之间采用AIDC电子移交方式实现飞行动态的通知、协调及管制移交，可以充分利用空管自动化系统处理能力，降低电话移交协调工作负荷，提高安全性。目前广州区管与北京、上海、香港、南宁、成都等地进行AIDC移交，但该方式只适用于不同相邻管制区间的有固定移交点的水平移交，在两个相邻管制区大量航班集中在高空和低空之间的垂直移交、复杂航路移交、没有固定移交点等场景中，该移交方式往往很大概率将航班错误投递到其他扇区或管制区，导致航班移交失败，难以保障电子移交的成功率。

2C类移交技术

目前的管制移交在自动化系统之间的信息交换过程中，主要是通过数据通信接口协议实现飞行计划的动态传递，并未实现系统间的“紧密耦合”，相互之间的飞行数据不能真正共享。两套自动化系统都有各自独立的FDP飞行数据处理服务器，未互联的系统会因各种因素出现数据不一致问题。终端区和区管自动化系统间的互联就是实现两个独立的自动化系统间信息交互、飞行数据共享，满足各管制中心实际应用需求，对未来空管运行和建设具有重要意义。C类移交技术指的是采用《民用航空空中交通管制自动化系统 第3部分:飞行数据交换》MHT4029.3-2020规范中所定义的C类数据来实现不同管制单位间的飞行数据共享、管制移交，旨在解决当前AIDC协议不能满足高低空管制区间的垂直移交和数据共享。相比AIDC移交方式，C类移交通过数据同步使得不同高度扇区之间可以快速垂直移交，并能指定航班移交的目的扇区或管制区，当更改航班高度、飞行类型等计划数据时，直接触发报文同步和更新，实现不同管制区之间的无缝协调移交。

3  C类移交和数据共享应用

C类移交采用MH/4029.3标准实现终端区和区管中心系统间的C类数据同步阶段、协调阶段、移交阶段[1]。在同步、协调、移交过程中，不同管制单位归类为2种角色：上游系统和下游系统。对于上游系统来说，航班处于管制状态或移交状态，对于下游系统，航班根据4D剖面计算将要进入的下一个管制区。以进港航班为例，如图1所示，有三个不同管制区：两个终端区TMA A和TMA B，一个ACC管制区。三个管制区都支持C类移交FDECM处理。移交点COP A，移交点COP B，移交点COP C分别处于不同相邻管制区之间。对于移交点COP A来说，上游系统是ACC，下游系统是TMA A；对于移交点COP B来说，上游系统是TMA A，下游系统是ACC；对于移交点COP C来说，上游系统是ACC，下游系统是TMA B。同一个航班上下游系统是相对的，同一个管制单位可以是上游系统或下游系统。

图1 不同管制单位上下游关系图

3.1  FDE同步阶段

广州终端区和区管之间C类移交方案为C类移交全模式，简称飞行数据交换模式（FDE）。为了使两套独立自动化系统间无缝移交，同一个航班飞行数据应保持一致，需要进行管制单位间数据同步。自动同步时机分为定期触发和事件触发，根据离线配置，上游管制单位出界航班（处于管制状态）在移交前T1时间并且与协调移交点距离小于D1时，自动拍发CFPL(SYN)报给下游管制单位，下游管制单位根据收到的同步报文进行处理。如果没有匹配到计划时则根据CFPL(SYN)自动新建计划，如果匹配到计划且已是管制状态则不再更新计划，如果航班为其他状态时则自动更新计划，航班计划状态变为预激活状态。这里的协调移交点可以是离线定义一个航路点为移交点，也可以是航路与扇区的交点，即一个经纬度虚拟点，由4D剖面自动计算的移交点。当上游管制单位修改了航班的二次代码、飞行类型、航路、机型等飞行数据信息时，则再次自动发送CFPL(SYN)报给下游管制单位进行同步，如图2所示的FDE同步阶段。

3.2  FDE协调阶段

FDE协调阶段主要功能包括自动协调、人工协调、协调成功处理、自动拒绝协调处理（多个计划、航班已管制）、协调超时处理、关键数据项修改同步处理、取消协调处理。

人工协调通过点击标牌右键菜单或FPW窗口的COOR按钮，人工触发拍发CFPL(COOR)报文进行协调。自动协调就是根据离线配置，上游管制单位出界航班（处于管制状态）在移交前T2时间并且与协调移交点距离小于D2时，自动拍发CFPL(COOR)协调报给下游管制单位，下游管制单位收到报文CFPL(COOR)进行处理：（1）如果没有匹配到计划时则根据CFPL(COOR)自动新建计划，自动回复CLAM(OK)报文，表示响应协调成功，计划变为协调激活状态，相关上后变为未管制状态，上游管制单位人机界面显示协调成功，航迹标牌显示“C”标记，下游管制单位航迹标牌显示“O”标记。（2）当匹配到计划时，进行逻辑检查：发报单位是定义的相邻管制单位，该航班计划不是管制状态。如果检查通过自动更新计划，回复CLAM(OK)报文，航迹标牌显示“O”标记，上游管制单位收到CLAM(OK)报文后标牌显示“C”标记。如果逻辑检查不通过，下游管制单位回复CLAM(NOK)报文，表示响应为协调失败，上游管制单位收到CLAM(NOK)报文，航迹标牌显示“§”标记。

当上游管制单位发送协调类型CFPL报文给下游管制单位时，下游管制单位在VSP时间内没有回复CLAM报文，则协调超时，航迹标牌显示“§”标记。当上游管制单位修改了航班的二次代码、飞行类型、航路、机型等飞行数据信息时，则再次自动发送CFPL(COOR)报给下游管制单位进行同步，如图2所示的FDE协调阶段。对于协调成功的航班，因修改航路导致计算出的下游管制单位改变，则上游管制单位需要发送协调取消报CFPL(CNL)给协调成功的管制单位，下游管制单位收到协调取消报后，标牌显示白色“§”标记。

图2  FDE同步协调阶段

3.3  FDE移交阶段

FDE移交阶段主要功能包括自动移交、人工指定目的扇区移交、人工指定目的管制单位移交、人工取消移交、人工接受移交、人工拒绝移交、自动拒绝移交（缺计划、航班已管制）、移交超时处理。

FDE协调成功后，上游管制单位可发起FDE移交请求，如果系统配置了自动移交开关打开，可按照离线配置的条件触发移交功能，自动拍发移交类CHRQ（HND）报，报文中不含移交目的扇区，航迹标牌显示FDE移交出状态。上游管制单位也可以人工发起FDE移交请求，右键点击航班菜单列表HND，可以选择下游管制单位，或下一管制单位移交目的扇区。当移交选择给下游管制单位时，拍发移交类CHRQ报文，报文中没有移交目的扇区，目的扇区由下游管制单位计算得出。当移交选择给下游管制单位目的扇区时，拍发移交类CHRQ报文，报文中有移交目的扇区，则该扇区所在席位的航班标牌显示移交入状态。下游管制单位收到移交类CHRQ（HND）报，会进行逻辑检查计划是否存在、计划是否已管制等条件，若通过检查则回复CLAM(OK)报文，下游管制单位可以手动ACC接收移交，自动拍发接收类CHRP（ACP）报文给上游管制单位，移交接收后航迹标牌显示为管制状态，上游管制单位航迹标牌白闪后变黑。若检查不通过则回复CLAM(NOK)报文，表示移交失败，上游管制单位航迹标牌回退管制状态，如图3所示FDE移交阶段。

处于FDE移交状态的航班在VSP时间内没收到CLAM报，系统自动取消移交，航迹标牌回退到管制状态。上游管制单位还可以对正在处于FDE移交状态的航班主动取消移交，取消后系统自动拍发取消类CHRQ(CNL)报文，航迹标牌回退到管制状态。移交取消后上游管制单位还可以再次发送FDE移交请求。对于下游管制单位，FDE移交航班可以人工拒绝移交，通过点击航班右键菜单REJ，系统自动拍发移交拒绝类CHRP(REJ)报文，移交拒绝后，上游管制单位航迹标牌回退到管制状态。

图3  FDE移交阶段

4  报文类型和参数配置

C类移交报文所有FDECM均以数据字段“-TITLE”开始[2]，其后随各数据字段。

（1）飞行计划协调数据CFPL包括CFPL(SYN)、CFPL(COOR)、CFPL(CNL)。当不同管制单位间同步飞行计划时，发送同步报文CFPL，COORTYPE字段值为SYN；当不同管制单位间协调飞行计划时，发送协调报文CFPL，COORTYPE字段值为COOR；取消协调时，发送取消协调报文CFPL，COORTYPE字段值为CNL。

（2）飞行计划移交请求数据CHRQ包括CHRQ(HND)、CHRQ(CNL)。当上游管制单位发起FDE移交请求时，发送移交请求报文CHRQ，HRSQ字段为HND；当上游管制单位取消移交时，发送移交取消报文CHRQ，HRSQ字段为CNL。

（3）飞行计划移交响应数据CHRP包括CHRP (ACP)、CHRP (REJ)。当下游管制单位响应上游管制单位的移交请求，发送移交响应报文CHRP，HRSP字段为ACP；当下游管制单位拒绝移交时，发送移交拒绝报文CHRP，HRSP字段为REJ。

（4）飞行计划移交逻辑确认数据CLAM。当收到CFPL、CHRQ、CHRP报文时，发送CLAM（OK/NOK）报文，RSP字段为OK或NOK，表示响应、拒绝发送方的协调请求、移交请求和移交响应。

以广州终端区主用欧洲猫自动化系统为例，C类移交功能需要在离线数据库定义相应的配置包括相邻管制区、收发报地址、协调移交点、发报类型、链路端口配置、告警声音等。离线ADJACENT_FIR配置相邻管制单位飞行情报区是否采用FDECM协议；离线COORDINATION_PARAMS定义C类移交点、FDE消息报文和发报时间；离线EXTERNAL_CONF定义本端发报地址；离线EXTERNAL_MESSAGES_CONDITIONS定义发送哪些C类报文给相邻管制区；FD_EX_PARAMETERS定义CLAM超时时间，对端地址；FDP_ROUTER_CONFIGURATION定义C类链路TCP/IP协议及端口。

5  结语

C类移交技术可以实现终端区和区管两套独立系统的无缝协调和信息共享，旨在解决当前AIDC协议不能满足管制区间航班高低空垂直移交、雷雨绕飞、没有固定移交点等场景的移交问题。广州终端区作为粤港澳大湾区空中交通管制的核心区域之一，是全国首次在大流量终端区实现异地C类移交的管制中心，意味着管制移交方式从传统水平移交，逐步迈向未来垂直移交新阶段。C类移交技术推广应用是智能化在民航领域更深层次应用，进一步推进智慧空管建设。

【参考文献】

[1] EUROCAT-X GUANGZHOU TMA System/Segment Specification.Beijing EasySky Technology Ltd.2021.

[2] 中国民用航空局.《民用航空空中交通管制自动化系统第3部分:飞行数据交换》HM/T 4029. 3-2020.

作者简介：陈秀娜（1986-），女，工程师，硕士，研究方向为空管自动化