空中模拟机.docVIP

第一章 绪论 1.1空中交通管制模拟系统背景介绍 空中交通管制系统[1]，是广泛应用于航空部门的空中交通管理和控制的系统。这个系统是一个实时性要求很高的信息处理系统，用于管理和控制各类飞行事务，有效调整飞行事务计划，以防止发生空中飞行交通事故。空中交通管制系统一般分布在不同的地理位置，安装在各个不同的空管区域中心，如机场或各个航管站。通常情况下，空中交通管制系统要实时接收和处理来自多部雷达提供的航空器的位置信息，航空公司及有关管制部门提供的飞行计划和飞行情报信息，管制人员同系统“对话”的人机交互信息以及气象信息等。通过对这些信息的综合处理，为地面管制人员及时准确的掌握航空器的飞行动态，保证空中航空器之间的安全间隔，避免航空器和航空器之间、航空器与地面障碍物之间的危险接近和碰撞提供准确的判断信息。由于空中交通事务关系着飞行人员的生命安全，因此空中交通管制系统必须保证处理空中交通事务信息的准确性、及时性和可靠性。 按管制区域不同，空中交通管制可分为塔台管制、进近管制及区域管制:按是否使用雷达监视设备分为使用雷达的雷达管制和不使用雷达的程序管制两种管制模式。未装备雷达监视设备的管制中心只能实施程序管制;装备了雷达监视设备的管制中心正常情况下实施雷达管制或雷达监控下的程序管制，在雷达检修、停用期间实施程序管制;在机场跑道邻近的特殊区域实施以目视为主的塔台管制。 程序管制，是指航管人员根据预先制订好的飞行程序，凭借自身对周围地形、气候环境的经验，综合机组人员通报的目标所在方位、高度等飞行参数，通过无线电通话调度飞机，帮助机组人员飞行，这种方式带有较大的主观性和盲目性，不能充分利用时间和空间，管制效率很低。 雷达管制是指直接使用雷达信息为航空器提供空中交通管制服务，是一种基于自动化空中交通管制系统的空中交通管制方法。与程序管制条件下通过飞行员报告、领航计算、雷达标图等方法掌握航空器的航行诸元不同，雷达管制条件下，空中交通管制员直接使用雷达位置信息和雷达数据信息，及时、准确地掌握航空器的位置及飞行状态，从而使航空器之间的安全水平间隔大大缩小，飞行密度和空中交通流量大大增加。雷达管制作为现代空中交通管制的主要手段，具有程序管制无法比拟的优越性。雷达管制在保障空中运输安全的前提下，大幅度提高空域利用率，增加空中交通流量。 传统的雷达管制人员培养方法是“师傅带徒弟”。学员在接受了相关的理论知识培训后，跟随具有实际经验的管制人员到工作现场观摩学习，这种方式学习周期长，学员的管制能力和水平会受到“师傅”的限制，学员也很难接受到大容量、大强度训练和特殊情况训练。空中交通管制模拟系统可以方便设置现场较难遇到的特殊、危急情况，如通讯失效、劫机、雷达失效、机场关闭等，有利于有意识、有目的、循序渐进地训练学员处理各种异常情况的能力。因此，采用仿真模拟系统培养雷达管制人员是一个非常可行的办法，这也是目前国际通行的办法。考虑到以上种种因素，我们开发了空中交通雷达管制模拟系统，用于管制人员的培训工作。 1.2系统设计背景 本系统以舰船作为起降平台，指挥系统在舰船上对飞机实施空中指挥。飞机飞行训练，主要在飞行指挥下以大中型舰船为基地，重点训练舰上起降和海上飞行训练。 为了分析、验证飞机航线设计的合理性和空中指挥的有效性，降低培训飞行指挥员的训练成本，同时也为了使得指挥员能够在上船前熟悉系统的使用，研制空中交通管制模拟系统十分必要。 在飞行训练过程中，飞行指挥是非常关键的，包括飞机起飞、加入飞行航线以及飞到指定空域都是需要飞行指挥的配合才能完成。飞机通过舰载导航设施及舰船飞行指挥中心获得离舰船的距离、方位、高度、飞机的航向，以及在周围飞行的其它飞机的位置等情报。通过这些情报，飞机可确认自己的正确位置，按照设定的航线、空域飞行。而舰船飞行指挥中心操作台的显示器上显示雷达捕捉到的飞机的轨迹及系统合成的其它信息。 在正常状态下，飞机在舰船200海里范围内接受航线空域指挥员的指挥、调配，保证其足够的安全间隔，满足空域航线飞行的需要。进近指挥员则根据执行任务飞机任务完成情况、燃料量、特殊情况（机械故障）等诸多因素调整飞机的着舰顺序，并利用导航计算机安全地接近舰船。因为舰船是时时刻刻移动的，因此驾驶员需要与舰船飞行指挥中心保持不间断的联系，不断修正航线。 在舰船飞行指挥中心内设有指挥20-50海里以内空域的飞机进近指挥席，指挥20海里以内空域的飞机进场引导指挥席。它们由舰船航空指挥中心统一指挥。指挥单位的组成如图1-1所示： 一次完整的飞行训练过程如图1-2所示： 1.3作者的主要工作 从2006年12月份开始，作者参加了空中交通雷达管制模拟机的项目研发组，参与了空中交通雷达管制模拟子系统的开发工作。到2008年8月为止，一年半的时间内，作者参与了从设计到开发、修