空管自动化系统

定义

按照中国民航行业标准 MH/T 4029 的界定，空中交通管制自动化系统是实施空中交通管制所使用的计算机综合系统，包含运行系统和配套系统两部分^[2]。其中运行系统指具备监视数据处理、飞行数据处理、人机界面处理、告警处理、记录回放处理、软件与适配数据管理及系统监控功能的自动化系统；配套系统则由管制模拟机系统、培训与测试系统和软件支持系统构成^[2]。

该标准按预计扇区数划分系统规模，预计扇区数大于或等于 10 个的为大型系统，中小型系统的扇区数要求低于此界限^[2]。在同一标准体系中，综合航迹被定义为包含系统航迹信息和飞行计划数据的航迹，是管制席位上呈现的主要对象^[1]。

原理

系统的核心处理链路由监视数据处理与飞行数据处理两条主线构成。监视数据先在前置处理机完成格式解析、通道比选和质量统计，再进入监视数据处理模块生成单路航迹，随后对多路航迹作时空对准与融合，形成连续平滑的系统航迹^[4]。融合后的航迹再进行与飞行计划的自动相关、告警计算和高度修正等处理，最后输出到各管制席位并对外转发^[4]。

在多监视源融合中，系统综合目标报告的位置距离、高度差以及地址码、呼号、二次代码等特征，判断不同周期的报告是否指向同一架航空器；若判定为同一目标，则在时空对准后选取最能反映实际态势的数值，位置与高度用滤波算法处理，地速和升降率由位置与高度的变化推算^[4]。以单雷达航迹为例，当连续三个系统周期收到的点迹在高度和位置上处于设定参数范围内时，系统即建立新航迹，并用卡尔曼滤波更新其位置与速度^[5]。

飞行计划一侧负责电报的接收与解析、计划航迹推算、二次代码与扇区信息管理以及管制移交和进程单处理^[6]。航迹与计划相关成功后，系统能够显示完整的航空器标识与计划航迹，使管制员可以预知飞行轨迹、实施状态控制并监测偏航^[3]。告警功能在此基础上产生低高度告警、短期冲突告警、航路一致性告警以及禁区危险区告警等提示^[6]。

在可靠性设计上，主流系统采用模块化与冗余体系结构，配置主备处理机和多网传输，主处理机故障时可自动切换至备份机继续运行，并要求切换过程不丢失数据；此外还设置旁路工作模式，在主备处理机或工作网故障时仍能显示监视目标^[1]。系统的时钟同步采用协调世界时，坐标系统一采用 WGS-84 坐标系^[1]。

发展历程

国外对空管自动化系统的研究起步较早，在发达国家二次航管雷达已广泛使用，法兰克福、伦敦等区域管制中心可覆盖较大空域并设有数十至上百个席位，美国雷神公司、法国泰雷兹公司等是较有代表性的开发商^[7]。中国的雷达管制实际投入应用是在 1998 年之后，早期三大管制中心的自动化系统多从国外进口，采购成本较高^[7]。

国产系统的研制可追溯至 20 世纪 80 年代。中国电子科技集团公司第二十八研究所研制的空管 1 号系统于 1987 年应用于济南张庄机场，空管 2 号系统于 1992 年应用于杭州笕桥机场^[8]。中国民航局第二研究所的研发团队在 20 世纪 90 年代中期开始雷达数据引接和飞行计划处理的尝试，2000 年起研究多雷达数据融合，2001 年在厦门试用；2006 年开始研发基于 Linux 平台的应急系统并取得使用许可证，2007 年起在全国 16 个现场开展应急系统本地化改造^[9]。

进入 21 世纪后，国产系统从应急、备用逐步走向主用。2007 年 6 月，用于青岛机场的 LES 空管自动化主用系统实现了对区域、进近、塔台的雷达管制；2013 年，相关企业中标沈阳、乌鲁木齐区域管制中心空管自动化主用系统项目，使国产系统进入大型区域管制中心领域^[8]。2013 年之前，中国民航主要区域管制中心的自动化系统均为引进的泰雷兹或英德拉系统^[10]。

以重庆空管为例，其最早的主用自动化系统为美国进口设备，2007 年建成第一套国产核心运行系统；2014 年底起逐步推动国产系统管制主用，历时两年多，经过 7 次版本迭代，累计发现并解决各类故障和问题 236 项^[11]。国产系统研制中还先后突破了多源监视数据融合、四维航迹、中期冲突探测与解脱、空地协同等关键技术^[9]。

在标准建设方面，MH/T 4029《民用航空空中交通管制自动化系统》按配置、技术要求、接口、人机界面和测试方法等部分编制；其中第 1 部分于 2010 年 12 月 28 日发布，2011 年 4 月 1 日实施，第 2 部分于 2024 年 2 月 27 日发布，2024 年 3 月 1 日实施^[2][1]。人机界面部分被列入 2024 年标准计划，编制周期为 24 个月，牵头起草单位为中国民用航空局空中交通管理局技术中心^[12]。

应用

空管自动化系统按管制业务场景覆盖区域管制、终端区与进近管制、塔台管制和中小型机场，可在区调、进近、塔台等不同岗位提供管制指挥服务^[13]。在区域管制中心，系统需支撑大量扇区和席位；民航二所研制的 AirNet 系统通过数据分发算法和中间件设计，支持席位数量达到 200 个以上^[9]。

除基本监视与飞行计划功能外，系统还承担与其他系统的数据交互。以电子移交为例，相邻管制单位之间需要按《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》规定的报文格式完成飞行数据交换，而空管自动化系统与塔台自动化系统之间的移交长期受限于同构环境，异构系统间的数据同步成为工程实践中的研究方向^[14]。此外，系统可与场监自动化系统、清算系统等外部系统对接，并具备进港管理等扩展功能^[13][1]。

监视数据来源方面，各运行现场已普遍引接 S 模式雷达和广播式自动相关监视（ADS-B）信号，系统据此完成监视数据处理、与飞行计划相关以及告警等功能，并可用航班号作为相关条件，在标牌上显示航班号^[4]。在设备投入运行前，还需通过飞行校验科目，检验目标识别、特殊代码告警、最低安全高度告警、多雷达处理、目标与计划相关等能力^[4]。

局限

系统的判断依赖输入数据的质量与规则设定，并不能消除全部不确定性。二次雷达代码资源有限，同一代码在不同航班间重复使用的情况较为普遍，加之航班大面积延误等复杂场景，自动相关机制仍可能发生误关联，从而影响管制运行的可靠性与效率^[3]。多监视源融合同样存在异常可能，相邻目标融合失败会造成目标分裂，相近的多个目标也可能被错误融合^[4]。

人机界面是系统的另一处约束。随着管制功能需求增加，界面承载的信息与功能日益复杂，显示和操作空间有限、信息层级增多使完成一项功能的操作步骤趋于繁琐，增加了管制员工作负荷；界面标准化程度不足，也是系统版本不统一、出现地区差异和主备差异的重要诱因^[12]。

自动化系统的告警与决策支持能力也有边界。相关研究表明，地面安全网主要利用监视数据提供告警，其预警时间通常不超过约两分钟，而机载安全网给出的告警与解脱建议时间更短，一般不超过约 40 秒，最终避让动作与责任仍由飞行员和管制员承担^[15]。在欧洲的验证试验中，中型期冲突探测工具的精度被管制员认为不足，部分场景下需借助其他工具判断潜在冲突，说明自动化辅助工具的实际效能依赖具体环境下的参数调校^[16]。

参见

• 空中交通管制 —— 本词条所服务的业务领域，系统是实施管制指挥的核心装备。

• 雷达管制 —— 依托监视数据实施间隔管理的方式，是自动化系统的主要应用场景。

• 广播式自动相关监视 —— 与雷达并列的重要监视数据源，参与系统航迹融合。

• 飞行计划 —— 系统进行航迹相关与态势显示所依据的计划信息。

• 短期冲突告警 —— 系统告警处理中的典型功能，用于提示潜在危险接近。

• 管制扇区 —— 系统席位配置与规模划分所依据的空域单元。