空管自动化系统两项告警

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中国民用航空中南地区空中交通管理局技术保障中心

图1 STCA告警区与抑制区图示

中国科技信息2019年第6期·CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Mar .2019◎航空航天ELIGIBILITY 设为COUPLED_FPL 时，飞行计划须处在“CONTROLLED”或“HANDED －OVER”以及“HANDED －OVER FIRST”状态。当源航迹与目标航迹确定后，系统告警模块开始进行STCA 告警计算。根据系统当前水平位置、高度、速度、爬升率，在一个预设的前探时间STCA_LOOK_AHEAD_TIME 后，算出源航迹将要达到的位置。当源航迹位置确定后，系统根据前探时间与航迹最大速度算出位于同一mosaic 单元与邻近mosaic 单元里的目标航迹。对符合筛选条件的源航迹之间或者源航迹与目标航迹之间，分别计算出两航迹在水平方向上小于预设值STCA_FINE_PLANNER_SEP 的时间段与垂直方向上小于预设值的时间段，并计算出两时间段的重叠时间，开始重叠的时间被视为冲突开始时间，重叠的时间段为冲突时间段。垂直方向的预设值根据航迹所在的高度而定，以STCA_ALT_SEP_THREHOLD 为分界线，在分界线以上的采用STCA_ALT_SEP_HIGH 值为最小间隔值，分界线以下则采用STCA_ALT_SEP_LOW 为告警阈值。对具有RVSM 能力的航班来说，还要求航迹位于RVSM 区域，且高度不高于STCA_RVSM_VERTICAL_LIMIT。当两航迹位于不同的间隔定义区域，采用不同的间隔定义标准时，采用间隔较小的标准。为减少错误预警产生的几率，对垂直方向的预测采用高度层保护。对航班下达指令高度CFL 后，当航班位置处于[CFL －SNMAP_MAX_LEVEL_OVERSHOOT，CFL+SNMAP_MAX_LEVEL_OVERSHOOT]高度区间内时，航班在垂直方向上的预测，向上不能超出CFL+SNMAP_MAX_LEVEL_OVERSHOOT，向下不能低于CFL －SNMAP_MAX_LEVEL_

OVERSHOOT。当航班位置在上述区间以外时，视为穿过了CFL 高度保护层，则若航班位置低于CFL －SNMAP_MAX_LEVEL_OVERSHOOT，向下预测不受高度保护层限制，向上预测不能高于CFL+SNMAP_MAX_LEVEL_OVERSHOOT；若航班位置高于CFL+SNMAP_MAX_LEVEL_OVERSHOOT，向上预测不受高度保护层限制，向下预测不能低于CFL －SNMAP_MAX_LEVEL_OVERSHOOT。当航班爬升率/下降率大于STCA_RATE_THRESHOLD，且航班位置在[CFL －STCA_LEVEL_THRESHOLD/2， CFL+STCA_LEVEL_THRESHOLD/2]高度区间时，视为不受高度保护层限制。当航班水平或垂直距离大于预设值后，视为冲突解除。MSAW 告警

MSAW 告警，即最小安全高度告警（Minimum Safe Altitude Warning），指在一定的前探时间后，航迹高度低于预设的MSAW 区域的最小安全高度。

MSAW 的告警区域有两种定义方式，分别是：

地形类，以矩形的区域定义基本单元，分别划定西南和东北两个定点的经纬度。共可定义MSAW_RESOL 个单元，

每个单元都有相应的最低安全高度。

障碍物类，以圆柱体定义告警区域，每个圆柱体都有中心点、半径与最低安全高度。再将不同的圆柱体相重叠模拟出一个接近实际的障碍区域。

当系统参数MSAW_ELIIBILITY 设为ALL 时，可参与

系统MSAW 计算的航迹要满足下列条件：

1、航迹不位于MSAW 抑制区内。

2、航迹的二次代码不属于抑制二次代码组。

3、航迹具有有效高度，包括C 模式高度或者当

MSAW_USE_RRL 时设为TRUE 时的手动输入高度

RRL。

若MSAW_ELIGIBILITY 设为COUPLED_FPL，则

符合MSAW 计算要求的航迹除上述条件外，还需满足：

1、航迹与飞行计划相关且处于下列状态：

“CONTROLLED”、“HANDED －OVER”、“HANDED －

OVER FIRST”。

2、航迹航班号不属于抑制航班号。

3、当MSAW_VFR_ACT 设为TRUE 时航迹不是

VFR 航迹，且当MSAW_IFR_ACT 设为TRUE 时航迹不

是IFR 航迹。

当MSAW_HOLD_STATE_ELIG 设为TRUE 时，

相关航迹不能处于HOLD 状态。

每隔MSAW_UPDATE_PERIOD 个雷达航迹更新周

期，进行一次MSAW 告警计算。

系统内设置一个系统冗余缓冲值，称为垂直安全边

界，作为计算MSAW 时，航班在告警区之上时的高度限

制。对VFR 航迹，该值为MSAW_VFR_ALTITUDE_

MARGIN，对IFR 航迹，该值为MSAW_IFR_

图2 STCA 水平冲突图示图3 STCA 垂直冲突图示图4 MSAW 告警限制图示（下转第37页）

CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Mar .2019·中国科技信息2019年第6期航空航天◎

改进方案a）将拉杆截面尺寸由LY12Φ40×1mm 更改为

2A12Φ32×1.5mm。

b）将摇臂R1倒角改为R3，倒角位置移到靠近耳片；

将侧边厚度由3mm 改为5mm。更改前后摇臂对比如图9

所示。

改进方案验证

为验证某型机操纵拉杆调频效果是否达到预期目标，对

某型机进行了拉杆原状态和新状态的装机动特性试验和飞行

振动对比测试。a）操纵拉杆更改前后垂向和侧向机频响曲线如图8所示。

（绿色曲线对应原状态，红色曲线对应新状态）由图8可知拉杆更改后，垂向装机频率由55.78Hz 降低到43.92Hz， 侧向装机频率由47.64Hz 降低到39.41Hz，更改后的实测装机频率避开了尾桨频率（53.6Hz）10%以上，达到了预期的调频目标。b）操纵拉杆更改前、后的尾桨53.6Hz 频率下的振动水平对比如图11所示。由图9可知拉杆更改后，在尾桨53.6Hz 频率下的振动水平最大值由更改前的约51g 下降到2g 以内，较更改前有图7 摇臂更改前后对比

图8 操纵拉杆更改前后的频响曲线对比

图9 操纵拉杆尾桨频率的振动水平对比

明显降低。故拉杆进行调频更改后，能明显降低53.6Hz 频率下的振动水平，即能明显降低拉杆对摇臂的振动载荷。

结语

对某型机摇臂裂纹故障从原因分析、原因排查、原因定位、机理分析后确定了故障原因并提出了改进方案，并对改

进方案进行了地面动特性试验和飞行振动测试试验，试验验证改进方案效果明显，合理可行，因此该问题已经得到圆满

解决。该问题的出现、排故分析及解决过程为以后外场排故工作提供了参考。

ALTITUDE_MARGIN。对地形类告警区的MSAW 告警，系统根据预定义的MSAW 告警区域，计算前探时间MSAW_LOOK_AHEAD_TIME 后可能经过的存在潜在危险的告警区域。告警区域确定好后，系统根据当前高度与航班爬升/下降率，算出前探时间后航迹将会达到的高度，与告警区域所有基本单元的最大限高（即单元最低安全高度+垂直安全边界）作比较，确定垂直方向上产生冲突的时间段。下一步，系统根据当前水平位置、速度矢量，算出前探时间后航迹将要达到的水平位置，计算航迹的预测向量与危险区在水平方向上的相交点，从而算出水平方向上的冲突开始时间与冲突时间段。最后，垂直与水平冲突重叠的时间段视为MSAW 告警的时间段。障碍物类告警区的MSAW 告警计算与地形类告警区类似。MSAW 告警同样设有高度层保护。对下降航迹，前探高度限制设为CFL －SNMAP_MAX_LEVEL_OVERSHOOT，当航迹高度低于CFL －SNMAP_MAX_LEVEL_OVERSHOOT，视为已穿越保护高度层，前探预测不再受限制。当航迹下降率大于MSAW_RATE_THRESHOLD，且航迹位置在[CFL －MSAW_LEVEL_

THRESHOLD/2， CFL+MSAW_LEVEL_THRESHOLD/2]高度区间时，航迹前探预测不受高度层保护限制。

当经过前探时间后探测到航迹不再处于告警区时，将对告警解除计数器M 进行更新。如果连续n 个MSAW_UPDATE_PERIOD 告警周期都没有检测到MSAW 告警，则M=（n － 1）*MSAW_UPDATE_PERIOD + 1。当M>=MSAW_INTENSITY_THRESHOLD 时，视为冲突解除。当告警再次被探测到，则M=0。

小结

STCA 告警和MSAW 告警是民航空管自动化系统中不可缺少的两项告警。本文以欧洲猫空管自动化系统为例，阐

述了产生两项告警的先决条件和告警的处理过程。目前两项告警已经达到相当高的精度和准确度，且系统设置的保护机制大大减少了误警的概率。相信随着空管业务的不断发展，两项告警还将继续为捍卫蓝天安全、保障空中交通正常运行、减少飞行事故作出更大的贡献。

（上接第34页）