空中交通服务安全性快速实时检测系统及方法

摘要

本发明公开了一种空中交通服务安全性快速实时检测系统及方法，包括二次雷达数据接口、VHF设备数据接口、运行数据采集器、系统数据服务器、安全性自动报告服务器、快速检测评估服务器、间隔应用过程检测器、空中交通流量检测器和VHF通讯负荷检测器。本发明能够自动生成报告、提高了对安全偏差事件的分析评估能力、提高空管安全信息处理的及时性和透明度，同时也全面实现了安全管理的效能升级，可以为空管系统实现对安全管理任务的中央处理、中层控制以及基层管理提供创新型现代化安全管理手段。

说明书

技术领域

本发明涉及一种空中交通服务安全性检测系统及方法，尤其涉及一种空中 交通服务安全性快速实时检测系统及方法。

背景技术

《中国民航空管系统安全管理体系建设与实施指南》已经明确制订了满足 中国民航和国际民航组织安全管理要求的实施计划，民航局空管局结合中国民 航空管实际，已经明确将空管安全管理作为现阶段工作的核心任务。在空管服 务需求旺盛、安全管理基础薄弱的情况下，采用现代科学技术，创新和发展安 全管理技术方法和手段对于中国民航空管安全发展显得尤为紧迫和重要。

当前，民航业主要是通过建立航空安全信息网，对不安全事件（而非实时 运行状态）实施半自动化安全信息收集和人工为主的信息安全价值发掘，以支 持安全管理行动。包括欧美等发达国家在内的所谓“安全管理系统”也主要停 留在安全信息（事件信息）的管理浅表，并且只局限于对空中交通服务（ATS） 非实时数据的安全价值挖掘。中国民航空管的SMS建设，必须得到有效的技术 支持，才能达成所期望的高效性和实用性，在SMS建设的具体工作中，安全管 理技术的科技创新是必由之路。

“空中交通服务安全性快速实时检测和自动报告技术”的研究对解决当前 空中交通管理缺乏安全管理科技手段等问题具有重要意义。依托该技术平台， 在安全管理中可实现更加无障碍、高效和可持续的“深入一线，靠前指挥”，大 幅提高安全管理的针对性。系统所提供的高度集成的多媒体安全性报告表，也 将促进空管系统管理作业方式产生革命性变化。系统在安全管理技术概念的原 创性和物理技术的创新性，对于丰富具有中国民航特色的安全管理理论和实践 成果，对于发展未来中国民航新一代空中交通管理系统也都具有重要的战略意 义。

由于对不安全事件等安全信息的收集是半自动化和人工填写的方式为主， 没有采集实时运行的数据。这样就停留在安全信息（事件信息）的管理浅表， 只局限于对空中交通服务（ATS）非实时数据的安全价值挖掘。致使“安全管理 系统”（安全信息网）主要停留在在安全信息（事件信息）的管理浅表，局限于 对空中交通服务（ATS）非实时数据的安全价值挖掘，不能满足中国民航空管系 统安全管理体系建设及时性、高效性和实用性的需求。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种空中交通服务安全性快 速实时检测系统及方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明包括二次雷达数据接口、VHF设备数据接口、运行数据采集器、系 统数据服务器、安全性自动报告服务器、快速检测评估服务器、间隔应用过程 检测器、空中交通流量检测器和VHF通讯负荷检测器，所述运行数据采集器的 信号输入端分别与所述二次雷达数据接口的信号输出端和所述VHF设备数据接 口的信号输出端连接，所述系统数据服务器的信号输入端与所述运行数据采集 器的信号输出端连接，所述系统数据服务器分别与所述安全性自动报告服务器 和所述快速检测评估服务器通讯连接，所述快速检测评估服务器分别与所述间 隔应用过程检测器、所述空中交通流量检测器和所述VHF通讯负荷检测器通讯 连接。

具体地，所述二次雷达数据接口为空管雷达自动化主用系统同步卡雷达综 合航迹数据输出接口，所述空管雷达自动化主用系统同步卡雷达综合航迹数据 输出接口的信号输出端与所述运行数据采集器的信号输入端连接。

所述VHF设备数据接口包括VHF实时数据采集器、GPS时钟和VHF数据 实时监测器，所述VHF数据实时监测器的信号输入端分别与所述VHF实时数 据采集器的信号输出端和所述GPS时钟的信号输出端连接，所述运行数据采集 器的信号输入端分别与所述GPS时钟的信号输出端和所述VHF数据实时监测器 的信号输出端连接。

本发明所述空中交通服务安全性快速实时检测的方法：

（1）对来自空管自动化系统的各类运行监视数据、VHF语音通话、飞行计划动 态数据进行引接和处理。

（2）根据步奏（1）中所述空管自动化系统监视数据的处理，对大数据量历史 监视数据主要进行航空器之间相对雷达综合航迹跟踪计算、飞行架次统 计、间隔应用统计和冲突航空器之间的跟踪的分析。

（3）根据步奏（1）中所述空管自动化系统的航管二次雷达接收到的雷达数据， 二次雷达接收的数据经过数据处理后，再由雷达数据服务器通过综合航迹 输出端口输出。综合航迹处理系统通过雷达数据网关接收到综合航迹数 据，然后经过解码和格式转换生成航空器目标数据，即航空器的雷达航迹， 最后将目标数据发送给后台程序使用。

（4）对VHF通信数据预处理进行大数据量的语音数据分析并统计信道占用情况 和实时记录多通道语音数据。

（5）根据步奏（4）中所述通过对VHF通信数据的信道开放数据、信道负荷数 据进行实测及记录，并将VHF陆空通话信息进行解码，分析声音波形，实 现对管制运行风险的实时检测和历史分析，并引入支持NTP协议的GPS时 钟同步系统，通过GPS时间同步，VHF数据可以脱离数据服务器，直接为客 户端提供音频数据。

（6）对“安全偏差事件”相关的监视数据及语音数据进行自动递交和同步回放。

（7）运行数据的空管服务实时“安全偏差事件”的自动识别和告警。

（8）空管运行数据价值发掘模型、建模和开发，通过系统建模，对航空器飞行 态势安全性进行快速实时检测，对航空器对的间隔进行分析评估，深入挖 掘空中交通管制运行信息的安全管理价值。提供实时的间隔应用监测及告 警、空中交通流量监测及告警、VHF通信负荷监测及告警；运用系统安全性 评价模型设定的飞行间隔标准、容量标准和通信负荷标准进行安全风险的 识别与评价。

（9）对空管海量运行数据的自动快速检测，并进行自动分析和按时自动报告， 包括自动描述空管服务安全性概况；安全严重性程度自动分析；自动生成 飞行冲突的物理过程；流量变化的物理过程；管制VHF通信负荷变化的物 理过程；并自动生成包含上述运行和分析结果数据的多媒体报告表。

本发明的有益效果在于：

本发明的具体有点如下：

1、“空中交通服务安全性快速实时检测和自动报告技术”的自动生成新型 多媒体安全报告，提供集雷达航迹、语音数据、图表、文字描述等方面对安全 偏差事件的描述，为抽象的安全管理提供具体的作业工具，属于原始创新。

2、该项目独创的基于运行数据的间隔偏差模型、容量偏差模型、语音通信 负荷偏差模型，对航空器间隔偏差、管制区域容量偏差、语音负荷偏差进行定 量分析，较好的解决了对安全偏差事件的分类排序问题，提高了对安全偏差事 件的分析评估能力。

3、基于海量空管运行数据的空中交通服务安全性快速实时检测和自动报告 技术以空管服务安全管理工作为服务对象，利用计算机网络技术、语音数据处 理技术、雷达航迹处理技术、安全风险评估技术，进行管制服务运行数据的自 动收集、传输、分析处理、储存和发布。系统架构设计先进合理、高效性、开 放性、扩展性及兼容性强。该技术的使用将提高空管安全信息处理的及时性和 透明度，同时也全面实现了安全管理的效能升级，可以为空管系统实现对安全 管理任务的中央处理、中层控制以及基层管理提供创新型现代化安全管理手段。

附图说明

图1是本发明所述空中交通服务安全性快速实时检测系统及方法的结构框 图。

图2是本发明所述空中交通服务安全性快速实时检测系统及方法的二次雷 达数据接口信息处理流程图。

图3是本发明所述空中交通服务安全性快速实时检测系统及方法的VHF设 备数据接口数据传递流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1、图2和图3所示：本发明包括二次雷达数据接口、VHF设备数据 接口、运行数据采集器、系统数据服务器、安全性自动报告服务器、快速检测 评估服务器、间隔应用过程检测器、空中交通流量检测器和VHF通讯负荷检测 器，所述运行数据采集器的信号输入端分别与所述二次雷达数据接口的信号输 出端和所述VHF设备数据接口的信号输出端连接，所述系统数据服务器的信号 输入端与所述运行数据采集器的信号输出端连接，所述系统数据服务器分别与 所述安全性自动报告服务器和所述快速检测评估服务器通讯连接，所述快速检 测评估服务器分别与所述间隔应用过程检测器、所述空中交通流量检测器和所 述VHF通讯负荷检测器通讯连接，所述二次雷达数据接口为空管雷达自动化主 用系统同步卡雷达综合航迹数据输出接口，所述空管雷达自动化主用系统同步 卡雷达综合航迹数据输出接口的信号输出端与所述运行数据采集器的信号输入 端连接，所述VHF设备数据接口包括VHF实时数据采集器、GPS时钟和VHF 数据实时监测器，所述VHF数据实时监测器的信号输入端分别与所述VHF实 时数据采集器的信号输出端和所述GPS时钟的信号输出端连接，所述运行数据 采集器的信号输入端分别与所述GPS时钟的信号输出端和所述VHF数据实时监 测器的信号输出端连接。

如图1、图2和图3所示：本发明所述空中交通服务安全性快速实时检测的 方法如下：

（1）对来自空管自动化系统的各类运行监视数据、VHF语音通话、飞行计划动 态数据进行引接和处理。

（2）根据步奏（1）中所述空管自动化系统监视数据的处理，对大数据量历史 监视数据主要进行航空器之间相对雷达综合航迹跟踪计算、飞行架次统 计、间隔应用统计和冲突航空器之间的跟踪的分析。

（3）根据步奏（1）中所述空管自动化系统的航管二次雷达接收到的雷达数据， 二次雷达接收的数据经过数据处理后，再由雷达数据服务器通过综合航迹 输出端口输出。综合航迹处理系统通过雷达数据网关接收到综合航迹数 据，然后经过解码和格式转换生成航空器目标数据，即航空器的雷达航迹， 最后将目标数据发送给后台程序使用。

（4）对VHF通信数据预处理进行大数据量的语音数据分析并统计信道占用情况 和实时记录多通道语音数据。

（5）根据步奏（4）中所述通过对VHF通信数据的信道开放数据、信道负荷数 据进行实测及记录，并将VHF陆空通话信息进行解码，分析声音波形，实 现对管制运行风险的实时检测和历史分析，并引入支持NTP协议的GPS时 钟同步系统，通过GPS时间同步，VHF数据可以脱离数据服务器，直接为客 户端提供音频数据。

（6）对“安全偏差事件”相关的监视数据及语音数据进行自动递交和同步回放。

（7）运行数据的空管服务实时“安全偏差事件”的自动识别和告警。

（8）空管运行数据价值发掘模型、建模和开发，通过系统建模，对航空器飞行 态势安全性进行快速实时检测，对航空器对的间隔进行分析评估，深入挖 掘空中交通管制运行信息的安全管理价值。提供实时的间隔应用监测及告 警、空中交通流量监测及告警、VHF通信负荷监测及告警；运用系统安全性 评价模型设定的飞行间隔标准、容量标准和通信负荷标准进行安全风险的 识别与评价。

（9）对空管海量运行数据的自动快速检测，并进行自动分析和按时自动报告， 包括自动描述空管服务安全性概况；安全严重性程度自动分析；自动生成 飞行冲突的物理过程；流量变化的物理过程；管制VHF通信负荷变化的物 理过程；并自动生成包含上述运行和分析结果数据的多媒体报告表。