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浅析航管自动化系统中的二次应答机代码与雷达目标关联错误问题

作者：黄腾

来源：《科技视界》2015年第32期

【摘 要】近年我国航班量的迅猛增长和高空区域的整合进程，有限的二次应答机代码数量早已不能满足繁忙空域的需求，二次应答机代码的重复使用引起飞机关联错误的问题也呈逐年增加， 本文对二次应答机代码重复使用的风险及代码与雷达目标关联错误的原因进行了分析并提出解决方法。

【关键词】欧洲猫系统；二次代码；雷达目标

二次监视雷达（Secondary Surveillance Radar）广泛用于民用航空空中交通管制领域，为管制员实时提供空中飞机的位置、高度、速度、以及飞机的二次应答机代码。航管自动化系统通过飞机的二次应答机代码可向管制员提供飞机的航班号、所属航空公司以及该架航班的航路等信息。这个过程，在航管自动化系统中称为飞行计划与二次应答机代码的关联。

二次监视雷达的工作原理是，地面二次雷达周期性发出询问电脉冲，飞机上的二次雷达应答机收到该询问脉冲后，向地面二次雷达发回一组数据，其中包括飞机的飞行高度、飞行速度和飞机二次应答机代码等信息。目前飞机的二次应答机代码为一个4位的8进制数（0000-7777），根据国际民航组织（ICAO）的规定，分配给我国可以使用的二次代码为1633个，具体到每一个管制区，如广州区域管制中心，在本情报区内可以使用的二次应答机代码为65个。随着我国各地机场航班量的快速增长，上述的二次应答机代码数量早已不能满足中国民航的需求，二次应答机代码的重复使用率在目前的航管自动化系统中逐年增加，而由二次应答机代码重码引起的飞机关联错误的问题也呈逐年增加的趋势，这将对飞行安全及管制工作造成一定的影响，下文对该问题危害、出现的原因及解决方法进行详细的分析。 1 关联错误对管制员的影响 1.1 增加管制员的工作量

当出现关联错误的问题时，管制员需要进行较繁琐的操作，通过修改飞行计划等措施使航班关联正确。在由于系统限制等原因无法自动关联时，管制员还需要电话通知所有相关管制单位，塔台管制员甚至还需要电话通知站调取消错误关联航班的起飞报，大大地增加了管制员的工作负荷。

1.2 可能带来潜在危险

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首先，进近、区调管制员对电子进程单的依赖性很强，管制员若不能及时发现航班关联错误有可能导致其掌握的航班信息有误，会造成进近、区调指挥错误，导致出现管制差错。其次，管制员在进行处理关联错误的操作时，注意力会被分散，削弱其对飞行动态的监控能力，导致管制员工作出现严重的安全隐患。 2 关联错误原因分析

目前在中国地区，几乎90%以上的地区采用的都是根据飞机提供的二次代码和航管自动化系统中的飞行计划进行相关联。本文就以北京、上海和广州三大管制中心目前使用的的欧洲猫航管自动化系统为例子，分析航班关联错误的原因。

2.1 在欧洲猫自动化系统中，航班如果要在自动化系统中相关联，该架航班就必须满足以下条件：

（1）航班生命周期正确。欧洲猫系统依据该架航班的FPL报文进行推算，会在该架航班进入本管制区域/起飞前30分钟前，将该架航班的飞行计划变为预激活（Preactive）状态，该状态可以保持4小时，只有飞行计划为预激活状态时，才可以和飞机的二次代码进行相关。 （2）航班高度、速度有效。欧洲猫系统根据二次监视雷达传送过来的该架航班的数据（如飞机的高度，速度等）和下线数据进行对比，确认该架航班的高度和速度都是有效值，即高度和速度都在欧洲猫系统设置的合理范围内。

（3）二次代码与飞行计划相符，该航班所开的二次代码和飞行计划中的二次代码必须相符。

（4）航路一致。该航班所处的位置必须和飞行计划中的航路一致，如果该架航班位置不在该飞行计划中的航路内，该二次代码将不会和飞行计划进行相关。

如果上述条件皆能满足，那么一个二次应答机代码就能和一个飞行计划进行相关联。 通过上述描述，我们可以了解到，发生关联错误的情况大部分都发生在起飞时间间隔不大（飞行计划生命周期一致），飞行航路大体一致（航路一致），而且二次代码相同的二架飞机上。由于飞机的起飞时间、飞行航路无法随意改变，因此，减少错误相关的主要措施就是通过尽量减少多个飞机的二次代码与同一个飞行计划相同出现的概率。 2.2 欧洲猫自动化系统二次编码分配周期

如下图所示，欧洲猫可用编码分为三种状态：空闲（FREE），已分配（ASSIGNED），冻结（FROZEN）。一个编码无航班使用时，它的状态为空闲，然后当飞行计划进入预激活状态后，欧洲猫将会自动给该飞行计划分配一个二次代码，此时，该代码的状态为已分配，当该

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架航班飞出本管制区/降落后，该二次代码变为冻结状态。冻结状态的代码经过一段时间可以自动转化为空闲状态。

经总结，欧洲猫自动化系统二次应答机代码分配原则为： （1）首先，最早空闲的代码 （2）其次，选最早冻结的代码 （3）再次，选最早被分配的代码

如果一个管制情报区的二次编码数量不够，就会出现两架甚至更多的航班同时分配到一个二次代码的现象。如果两架航班同时分配到一个二次代码，并且这两架航班起飞的时间、和起飞的航路相似，那么在航管自动化系统里就有可能会出现关联错误的现象。由此可见，二次代码的频繁重复使用是造成关联错误的最重要的原因。

根据《中国民用航空二次代码使用管理规定》，在广州情报区内可以使用的二次代码数量为65个，据统计，目前广州一天出港航班最高可达500多架（如图2所示），导致在广州区域管制中心内可使用的二次代码数量严重不足。如遇雷雨天气，航班大面积延误，单架航班占用二次代码时间大幅度上升，因二次代码数量不足导致航班相关错误、报文时间错误等现象频繁出现。 3 解决办法

（1）严格按照规定拍发延误报，加快二次应答机代码分配周期。如果一架航班延误超过半小时，应严格按照规定拍发延误报，欧洲猫自动化系统收到该架航班的延误报后，会根据延误报中的预计起飞时间重新为该架航班分配二次代码，从而减少重码的概率。

（2）管制员在航班起飞时进行二次代码校对，避免在短时间内多个重码飞机起飞。该项措施可以有效的改进飞机的二次应答机重码问题，但会极大的增加管制员的工作量。 （3）使用新一代雷达MODE_S模式（欧洲猫自动化系统V6版本支持）来相关飞机。新一代雷达的MODE_S模式可以支持24096个编码，完全能够满足目前民航系统的需求。此项技术已经在北京、上海初步进行了验证。在MODE_S模式下可以完全解决二次应答机重码问题。但是由于该项技术在我国投入使用的时间比较短，MODE_S模式雷达距离全面覆盖我国尚需要一定的时间。

随着各地航班量的日益增加，关联错误的危害将日趋明显，为空管运行埋下安全隐患，解决或减少关联错误的问题迫在眉睫。根据目前的条件和运行情况，采取拍发延误报和起飞前校对是比较切实可行的方法，通过该两种方法尽量地减少关联错误的几率，降低运行风险。但从长远的角度，还需使用新一代的雷达技术，可从根本上解决关联错误的问题。