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1、 空管自动化系统概念与体系结构研究分析摘 要：中央终端雷达近进管制自动化系统（ctas）和用户需求评价工具（uret）作为重要的空管自动化软件成为人们研究的对象。对空管自动化的研究优化空管体系结构以保障飞行安全加大飞行流量节约飞行成本成为每个航空大国的发展需要。关键词：自由飞行；中央终端雷达近进管制自动化系统；用户需求评价工具1、ctas(中央终端雷达进近管制自动化系统)概述自由飞行的概念是由美国人威廉克顿最早提出的。克顿提出：飞机可以通过自动化的空-空通信和驾驶员座舱的数据交换显示来代替对地面设备的依赖。在自由飞行体系中，飞行冲突预测及避免将主要由用户需求评价工具（uret）完成的，协助航路
2、交通管制中心（artcc）和航站雷达进近管制中心（tracon）的管制员的压力的设备是以中央终端雷达进近管制自动化系统(ctas)来实现的。这包括交通管理顾问（tma），最后进近间距设备(fast)，在航路上下降高度顾问(e/da)。运行每个中央终端雷达近进管制自动化系统工具意味着援引过程所需的工具，包括每个适当的运行时间选项。ctas的主要作用是帮助咨询员和管制员提高终端区的容量，降低工作负荷和工作强度，并减少延误、增加运行安全。在全运行使用时最后进近间隔工具（fast-final approach spacing tool）通过双向界面向终端区的管制员显示器发布咨询信息。这些咨询信息由对每
3、架飞机指派的跑道号、着陆顺序组成，管制员也可以向ctas输入信息。ctas软件有三大处理过程：通信、算法、图形用户界面（gui）。cm（communications manager通信管理）管理着除ism外ctas所有的过程之间的通信。ism作为通信管理cm和航迹算法ts的服务器，通过公用的存储空间一过程调用的方式来实现通信。其他过程，如ra、pfs、pfs_c、dp、pgu、tgui等，是cm的客户端，基于cm实现过程之间的通信。cm并没有直接连接到wdpd上，而是通过定期检查wdpd输出的特定文件，来查看是否有新的新的气象文件被发送过来了。如果有新文件发过来，就开始对ctas的气象数据进行
4、更新。ctas的基本功能主要有航迹预测、跑道的分配、图形显示。upr (user preferred routing conflict probe)/da冲突探测器是航路（管制中心）管制员使用的一个冲突探测和解决工具。这个工具被设计出用来至少提前20分钟探测和解决所有类型的冲突，如：过境飞机与过境飞机之间；进场飞机与过境飞机之间；离场飞机与过境飞机之间和其它冲突。冲突探测器是基于确定性的航迹预测和随机性的冲突分析以实现冲突探测。冲突探测已作为一个”软件中的过程”被用到ctas中。通过使用ctas的”航迹综合”功能，来产生预测的航迹，为冲突搜寻和处理服务。冲突探测和验证计划已经被现场试验评估。验
5、证计划有评估和选择任何一个由直飞算法产生的多个备选航迹的功能。ctas提供了管制员直飞工具可以计算出如果让飞机直飞下一个航路点能节省的时间，然后按照可节省时间的多少将飞机以列表形式排序（只提供节省时间能超过1分钟的飞机），通过显示器提供给管制员，这个列表包括飞机呼号、设备、可节省的时间、直飞的点、直飞下一航路点的航向（考虑对风速的修正）等信息。使得飞机可以尽可能直飞航路点，缩短航程、减少燃油消耗。如果可节省的时间超过1分钟，允许直飞的咨询信息就显示在直飞列表中。直飞工具的管制员界面被设计出可以在管制员监视器上使用，工具界面由直飞列表、执行命令按钮、行纪的图形显示组成。管制员使用ctas的冲突探
6、测算法进行冲突探测，生成验证计划，验证计划向管制员提供专门的工具和交互式界面来管理飞机的爬升、巡航和下降航迹。2、用户需求评价工具(uret)性能uret结合实时的飞行计划和雷达跟踪数据（位置修正）、飞机性能数据、航路风、温度为起飞前和飞行中的飞机建立四维飞行剖面（航迹预测）。对于正在实施中的飞行，根据每个飞机的飞行性能动态地修正预测的速度、爬升率、下降率等参数，得到实施飞行中的航迹预测。uret利用他预测的航迹探测至少提前20分钟潜在的飞机飞行冲突，并且通知相应的扇区。飞行计划评估允许管制员在放行飞机前对飞行计划进行修正以避免潜在的飞行冲突。管制员的冲突探测和解决界面有能力通过文本和图形方式
7、显示方式提供飞行数据管理和飞行任务先期调整。基于文本方式显示的飞机清单和计划有助于管理当前的飞行计划信息、飞行计划评估信息和冲突数据。图形显示方式提供视图方式的飞机航路、高度、潜在的冲突、飞行计划评估结果等信息。这种显示方式能快速地使用系统的功能和进行飞行计划修订。在飞行实施阶段，uret能使其自身适应每个飞行的整个航路阶段-修改其观测航空器的行为，结合实时飞行计划和雷达轨迹数据为飞行前和飞行实施阶段构建以位置、航空器性能特点、以及风数据，高空温度为参数的四维飞行剖面或者轨迹动态调整基于性能的预测速度，爬升率，以及下降率。uret利用其轨迹预测功能，以不断地发现未来长达20分钟潜在的飞行冲突，
8、并策略性的通知相关的部门。预判功能在发放放行许可前就能检查预计飞行计划并调整潜在的冲突。只要按下一个按钮管制员就可以修正预案。通过其自动协调功能，该系统能迅速在各部门和设备之间协调新些计划和调整量。该管制员界面的这些检测和解决功能，使用文字和图形显示器，支持飞行数据管理和任务优化。基于飞机名称及计划显示器能帮助处理当前的航班计划信息，预计航班计划信息，和冲突的信息。基于图形的计划显示器能提供了一个图视的飞机的航线和飞行高度、预测冲突、预案的解决结果。触摸界面可以快速访问系统功能，并进入飞行计划的修订。uret基础设施的关键部分是其内部设备（或ifa）功能。在ifa运作模式，系统与周边航路设施交
9、换重要的飞行和航迹数据。在这个部门，内部设备数据交换，大大提高了由单个系统使用信息的质量，因而减少了预测的不确定性，提高了其前瞻性，并改善管制员对全局的把握。uret的卓越功能可以给管制员提供了很多实用的优势。例如，能够不需要很长时间的发现问题，就成倍的提高安全性，冲突预测能力不会因为交通复杂的程度和流量的增加而降低，它还减少了对进程单填写的依赖和不必要的操作。此外，还减少了潜在冲突的不确定性，受长期的飞行计划调整的影响的管制员，现在信心增加了。不确定的间隔减少将导致不是那么频繁的飞机机动。使用该工具能使飞行员适当的安全运行，而不受一些航线，高度及速度的限制。今天在空管系统中，受欢迎的ifr高
10、空航路提供航路结构和航路预测，但其没有灵活的考虑风的变化。选择飞行最佳的高空风路路，将在很大程度上减少飞行时间和节省燃油消耗。飞行轨迹是一个准确的飞行预测航路模型。飞行轨迹是利用跟踪航迹信息，风和温度不断的进行调整。这些变化都是自动显示的信息。uret所产生的冲突探测器与预案的结果，提供不断更新的、高度准确的情况数据。这使得管制员从用常规的方法、反复的、往往耗费大量时间的人工计算，来预测和比较未来的飞机位置中得到减轻。参考文献：1 欧洲猫系统-管制员操作手册2http:/www.ctas.arc.nasa.gov/index.html3http:/www.ctas.arc.nasa.gov/project_description/tma.html