周垚

[摘    要]随着中国民用航空空中交通管理的发展，各种运行标准不断被更新修订，但安全第一是不变的标准。其中空管自动化设备告警机制是保证空管安全最重要的手段之一。在日常管制指挥中，自动化告警系统是最直接、最有效的防范措施，能在设备运行范围内的第一时间进行声音告警和标牌告警提示，提醒管制员立即做出相应处置，保证飞行安全。因此，研究和掌握自动化系统告警原理，成为空管技术保障人员不容忽视的一个课题。

[关键词]空管自动化;告警原理;安全

[中图分类号]V355.1 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）02–0–04

Analysis of Alarm Principle of ATC Sichuan University Automation System

Zhou Yao

[Abstract]With the development of China's civil aviation air traffic management， various operating standards are constantly being updated and revised， but safety first is the unchanging standard. Among them， the air traffic control automation equipment alarm mechanism used by controllers is the most important to ensure air traffic control safety. one of the means. In the daily control and command， the automatic alarm system is the most direct and effective preventive measure for the controller. It can give the controller a sound alarm and a sign warning prompt at the first time within the operating range of the equipment， and remind the controller to take corresponding measures immediately. ， to ensure flight safety. Guaranteeing flight safety， researching and mastering the principle of automatic system alarm has become a subject that can not be ignored by air traffic control technical support personnel.

[Keywords]ATC automation; alarm principle; safety

空管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，它的运行系统是实施空中交通管制所使用的具有监视数据处理、飞行数据处理、人机界面、告警处理、软件与适配数据管理及系统监控功能的自动化系统。运行系统的主要设备包括网络设备、处理机、外部设备和接口设备，工作网采用多网络冗余结构，系统工作网之间应能够自动或手动切换。还有一些配套系统与运行系统相关，配套系统包括管制模拟机系统、培训与测试系统和软件支持系统。管制使用的运行系统有许多告警机制，这些告警原理各不相同，具体告警种类包括：最低安全高度告警（MSAW）、短期飞行冲突告警（STCA）、入侵告警（DAIW）、重复二次代码告警（DUPE）、偏航告警（RAM）、许可高度一致性告警（CLAM）和紧急告警。每一种告警的原理与运行都不同。

1 短期飞行冲突告警（STCA）

1.1 STCA告警原则

當航迹之间的水平和垂直间距同时小于或者在设定的告警时间内将要同时小于设置的参数值时，系统产生告警。STCA告警计算的总体原则是先计算垂直方向告警，再计算水平方向告警。其中计算比较复杂的是水平告警：①判断两目标相对飞行态势是顺向、逆向、还是交叉;②判断两目标趋势是分离还是接近，如果有接近趋势时需要增加平行飞行水平告警间隔判断条件。

1.2 STCA告警参数

不同的告警参数产生不同的告警原理，主要的告警参数包括：冲突预警时间，两个目标冲突预警时间;垂直间隔门限，两个目标冲突告警时的垂直方向间隔;顺向飞行水平告警距离，两个目标顺向飞行时告警的水平距离门限;逆向飞行水平告警距离，两个目标逆向飞行时告警的水平距离门限;交叉飞行水平告警距离，两个目标交叉飞行时告警的水平距离门限;离散飞行水平告警距离，两个目标离散飞行时告警的水平距离门限;平行飞行水平告警间隔，两个目标平行飞行时的水平方向垂直距离门限。

1.3 STCA的告警原理

STCA的告警原理主要分为垂直方向告警计算和水平方向告警计算。①进行垂直方向告警计算，如果两个目标高度差小于垂直间隔门限，垂直方向满足告警。如果高度差大于垂直间隔门限，计算两个目标垂直方向是否存在接近趋势，没有接近趋势则不再做冲突告警计算，即垂直方向不满足预警;有接近趋势则计算垂直方向预警时间，如果垂直方向预警时间小于等于设置的冲突预警时间，垂直方向满足预警。②水平方向告警计算，涉及到变量说明：Vα为设置的判断航迹对平行飞行姿态的夹角;V1为目标1的速度矢量线;V2为目标2的速度矢量线（虚线为投影）;Dv为两个目标的速度矢量差（虚线为投影）;Ds为两目标的距离差;Dp为两目标水平方向的垂直距离;α为两个目标的速度矢量夹角;β是Dv（速度差）和Ds（距离差）的夹角（β在0°～90°时，两个目标表示很接近，90°～180°的时候两个目标在相离）。

（1）顺向飞行（离散），如图1所示。

0°≤α<45°且距离变大（90°≤β<180°）

两目标距离Ds<离散飞行水平告警距离，水平方向满足告警。

（2）顺向飞行（接近），如图2所示。

Vα≤α<45°且距离变小（0°≤β<90°）

两目标距离Ds<顺向飞行水平告警距离，水平方向满足告警。

两目标距离Ds≥顺向飞行水平告警距离，计算冲突时间，如果冲突时间小于等于预警时间，水平方向满足预警条件。

（3）顺向飞行（平行），如图3所示。

0°≤α<10°且距离变小（0°≤β<90°）

两目标距离Ds<顺向飞行水平告警距离，平行间距Dp<平行告警距离，水平方向满足告警。

两目标距离Ds≥顺向飞行水平告警距离，计算冲突时间，如果冲突时间小于等于预警时间，水平方向满足预警条件。

（4）交叉飞行（离散），如图4所示。

45°≤α<135°且距离变大（90°≤β<180°）

两目标距离Ds<离散飞行水平告警距离，水平方向满足告警。

（5）交叉飞行（接近），如图5所示。

45°≤α<135°且距离变小（0°≤β<90°）

两目标距离Ds<交叉飞行水平告警距离，水平方向满足告警。

两目标距离Ds≥交叉飞行水平告警距离，计算冲突时间，如果冲突时间小于等于预警时间，水平方向满足预警条件。

（6）逆向飞行（离散），如图6所示。

135°≤α<180°且距离变大（90°≤β<180°）

两目标距离Ds<离散飞行水平告警距离，水平方向满足告警。

（7）逆向飞行（接近）如图7所示。

135°≤α<180°且距离变小（0°≤β<90°）

两目标距离Ds<逆向飞行水平告警距离，水平方向满足告警。

两目标距离Ds≥逆向飞行水平告警距离，计算冲突时间，如果冲突时间小于等于预警时间，水平方向满足预警条件。

（8）逆向飞行（平行）如图8所示。

170°≤α<180°且距离变小（0°≤β<90°）

两目标距离Ds<逆向飞行水平告警距离，平行间距Dp<平行告警距离，水平方向满足告警。

两目标距离Ds≥逆向飞行水平告警距离，计算冲突时间，如果冲突时间小于等于预警时间，水平方向满足预警条件。

告警的产生：两个目标垂直方向和水平方向均满足STCA告警，产生输出告警信息;两个目标垂直方向和水平方向STCA冲突预警时间均小于等于设置的冲突预警时间，产生输出预警信息。

1.4 CLF在告警中的作用

系统在进行STCA预警计算时，为减少航空器上升下降过程中产生的预警，对具有CFL（Cleared Flight Level）数据的航迹采用CFL高度层保护计算。

航迹处于上升或下降状态并具有有效的CFL值时，系统以CFL加上（上升时）或减去（下降时）高度层容差值，作为航迹预测高度的上限（上升时）或下限（下降时），进行垂直冲突探测。在航迹上升、下降率大于规定数值，同时航迹尚未达到CFL，但与CFL的高度差已经小于高升降率航迹保护高度时，系统不再以CFL容差高度作为预测高度探测垂直冲突。当用户未输入CFL数据，或CFL数据已被注销，或航迹已穿过CFL时，系统不再进行CFL高度层保护。

在warning.ini文件中可配置STCA告警高度层保护参数。

1.5 无预警情况分析

（1）假设此时两目标顺向平行飞行且有接近趋势，順向飞行告警距离设置为40 km，水平间隔告警距离设置为20 km，在此情况下两目标虽然满足小于顺向飞行告警距离40 km，但不满足平行间距小于20 km，因此不产生冲突告警。

（2）假设目标A突然转向，此时两目标仍然为顺向飞行但不满足平行飞行条件，两目标距离小于顺向飞行告警距离设置为40 km，因此直接产生冲突告警，不预警。

目前，民航内蒙空管分局川大自动化系统STCA告警原则是产生预警或告警的两个目标中有一个在当前席位管制的扇区之内。对于要进行短期冲突判断的航空器对，系统分别依据其当前位置是否在所设的各立体空域内来获取其预/告警判断标准，若不属于所有的立体空域，则采用缺省的预/告警标准。在两航空器当前所处空域不同时，选用较严的标准（即大参数）判别预警或告警，以保证不发生漏告警。

STCA抑制区由DMS维护的适应性数据中空域类型为“SINHBT”的一个或多个空域构成。当航迹对当前位置位于告警抑制区内时，系统不对该航迹对进行STCA告警判断。系统支持在SDD上在线打开和关闭STCA抑制区。告警抑制区内的航迹与告警抑制区外的航迹之间进行STCA探测计算。

2 最低安全高度告警（MSAW）

2.1 MSAW告警原理

（1）当航迹的当前位置在告警区内、高度低于设置的高度系统产生MSAW告警;

（2）当航迹在预警时间后将低于设置的高度，系统产生MSAW预警。

MSAW告警设置了抑制区，系统支持主任管制席，可以在SDD上在线打开和关闭MSAW抑制区。当航迹当前位置位于MSAW告警抑制区内时，系统不对该航迹对进行MSAW告警判断。

2.2 告警原则

产生告警或预警的目标在当前席位管制的扇区内，非相关目标也会告警。

3 入侵告警（DAIW）

（1）DAIW告警原理：若飞机位于限制区内，或者与限制区的高度距离小于垂直告警距离、水平距离小于水平告警距离，则发出区域侵入告警。

（2）若飞机与限制区的高度距离小于垂直预警距离、水平距离小于水平预警距离，但又不满足区域侵入告警条件，则发出区域侵入预警。

（3）DAIW告警原则：不判断产生预警或告警的目标是否在当前席位管制的扇区之内，而且是所有SDD席位均预警或告警，非相关目标也会告警。

4 重复二次代码告警（DUPE）

4.1 DUPE告警原理

系统对二次代码重复的检测和告警，以单雷达航迹或综合航迹的更新周期为周期，重复性检查单雷达航迹表或多雷达综合航迹表的方法实现。生成并得到确认的单雷达航迹或多雷达综合航迹才视为有效的检测对象，以保证检测结果及报警的可靠性。

系统可设置DUPE区和不参与DUPE告警的SSR。当系统检测到在所有DUPE区域内的两个及以上除不参与DUPE告警SSR码的系统航迹具有相同的离散SSR码时，系统立即产生一个SSR代码重复告警。

4.2 告警原则

产生DUPE告警的目标中有一个在当前席位管制的扇区之内。川大自动化系统运用与空管行业，为了更高的安全要求，有着详细的告警体系。

5 许可高度一致性告警（CLAM）

5.1 CLAM告警原理

（1）终止航迹、一次航迹或二次码为A0000的航迹、未配对航迹不做CLAM告警;

（2）判断飞行是否平飞，如果平飞，则等待告警抑制时间，如果不是平飞，则直接进入之后步骤;

（3）有QNH高度的优先使用QNH高度;

（4）判断当前飞机是否在CFL容差范围之内（当前指定CFL值±CFL容差值），如果在这之间则CLAM告警处理结束，不再进入后面步骤;

（5）进入此步骤时飞机必然不在CFL容差范围内，如果飞机曾经进入过CFL容差范围内，则判断雷达CLAM告警周期，当CLAM告警次数超过雷达更新确认周期时产生CLAM告警，否则记录当前告警情况，计数+1，如果飞机未曾进入过CFL容差范围之内，进入第6步;

（6）判断飞机当前爬升/下降速率V（上升为正，下降为负），速率门限;

（7）如果飞机高度大于当前CFL值，产生告警;

（8）如果飞机当前高度小于CFL值，产生告警。

5.2 CLAM告警参数在warning.ini中进行配置

告警原则：產生CLAM告警的目标在当前席位管制的扇区之内。

6 偏航告警（RAM）

6.1 RAM告警原理

当相关目标实际飞行的轨迹未按计划指定的航路飞行，并且满足设置的偏航告警参数，产生RAM偏航告警。

6.2 告警原则

产生RAM告警的目标在当前席位管制的扇区之内。

7 特殊代码告警原理

系统在接收到雷达数据的二次代码为7500、7600、7700时，或雷达数据中包含紧急状态信息时，将产生特殊二次代码告警。对应为：

HIJ（7500）非法干扰

RCF（7600）通讯失效

EMG（7700）紧急情况

告警原则：不判断产生特殊二次码告警的目标是否在当前席位管制的扇区之内，所有SDD席位均告警。

8 相似航班号告警

8.1 告警原理

（1）不同航空公司，除航空公司代码外其他所有数字或字母相同，位置相同。如CHH101与CCA101;KAL901与HDA901;

（2）航空公司的航班号中（不包括公司代码）所有数字或字母只有一个不同或缺少一个，但是顺序相同。如：CCA1317与CCA1337;CCA1508与CDG108;

（3）航空公司的航班号中（不包括公司代码）所有数字或字母相同，但位置顺序不同。如CSN6928与CSN6829;CCA1531与CSN3151。

8.2 告警原则

（1）两目标状态为控制或移交时产生告警;

（2）告警显示形式为标牌上航班号后显示SC（亮白色）字样，且标牌高亮显示;

（3）可以用中键点击标牌上SC处取消和恢复告警。

9 结束语

伴随着空管行业的高速发展，航班量的不断增加，研究和掌握自动化系统告警原理，是一个永远不会停止的话题。

参考文献

[1] 杨玉芹，刘庆胜.民用航空通信导航监视人员基础教程[M].北京：中国民航出版社，2015.

[2] 陈玉平.EUROCAT-X自动化系统的DUPE告警问题的分析[J].硅谷，2013（7）：16.

[3] 空中交通管制自动化系统最低安全高度告警及短期飞行冲突告警功能：MH/T4022——2006[S].