1、飞行监控系统应用浅析1 绪论飞行监控是航空公司运行控制系统中最重要的组成部分，它是指通过公司与飞机之间的双向通信联系，进行重要的信息交换：一方面将最新的天气实况和预报、航行通告以及任何可能影响飞行安全和有效运行的信息传递给机长；另一方面使航空公司或航空器营运人了解飞机的运行状态、飞行任务的进展情况以及与航空器运行有关的重要信息，从而使航空器营运人和机长共同完成对航空器的运行控制。随着我国民用航空业的飞速发展，各航空公司的机队规模不断扩大，航线网络日益复杂，飞行监控能力遇到了新的挑战，如何研发高效、稳定的飞行监控系统就逐渐提到了各航空公司的日程上。如何利用先进的科技手段和思想，来辅助飞行运行管理
2、、提高航务部门对飞机/旅客的服务能力和服务水平，同时提高航空公司对飞机的监控能力，保证安全，明显改善航班运行品质，已经成为目前各航空公司关注的重点问题之一。本文以天津航空为例，首先介绍了目前航空公司的飞行监控手段，进而对其不足进行了分析，结合科技发展趋势，对航班监控的未来手段进行了展望。2 背景及意义2.1 天津航空飞行监控的背景介绍天津航空有限责任公司（以下简称“天津航空“）扎根环渤海地区经济中心的天津市，积极服务区域经济建设发展, 致力于为旅客提供轻松、便捷的航空旅行服务，是中国民航市场的一支新兴力量。在公司成立伊始，天津航空充分认识到了飞行监控在保障飞行安全、正点和提高效益方面日益突出的
3、重要作用。对高新技术的研究和引进就投入了巨大的精力，此后持续引进、吸收、改进国内外先进技术，建立起了高效、规范的飞行监控手段。2012 年又引入了雷达监控系统，有效实现了以天津为中心的区域飞行监控。2.2 飞行监控手段改进的必要性民用航空企业通过空中交通工具，提供安全、舒适、快捷的客运、货运和专业运输服务，全体民航工作人员必须贯彻“ 保 证安全第一，改善服务工作，争取 飞行正常” 的中国民航工作总方针。始终把飞行安全放在首位，不断提高服务质量和飞行正常率。安全是民航的生命线，对空中交通进行有效的监控是确保飞行安全的重要环节。根据 CCAR-121 部附件 A 定义部分对航空公司飞行监控的规定，
4、运行控制：是指合格证持有人使用用于飞行动态控制的系统和程序，对某次飞行的起始、持续和终止行使控制权的过程。而通过对飞行监控手段的持续改进和提高，从对航班的关舱、推出、起飞、落地、滑入等关键点的监控提升为对整个飞行过程不间断的连续监控，则是对航空公司运行控制责任的积极承担和应对。天津航空对飞行监控手段的持续改进和提高，主要基于以下三个方面的原因：1 公司安全管理的需要根据中国民航法规的上述规定，航空公司必须自己承担运行控制的责任。安全，对于一个航空公司而言，无疑是至关重要的，空难事故的发生，不仅给国家和人民的生命财产带来巨大损失，也会给航空公司本身带来致命的打击。毋庸置疑，航空安全需要飞行人员的
5、正确操纵驾驶、机务人员的维修保障等等，然而，仅靠这些是不够的，其他飞行监控保障人员，如飞行签派员、现场人员的航行保障和跟踪控制也是保障安全的至关重要的因素。截止 2012 年，天津航空已有约 50 架飞机在异地执行航班任务，数百人实时异地保障，随着天津航空机队规模越来越大、航线越来越多、飞行条件越来越复杂，如果不能对航班运行的各个过程实现实时、可靠监控，不仅会造成巨大的成本压力，容易出现运行秩序的混乱，飞行安全更是难以保证。2 改善服务质量的要求在保证安全的前提下，正点是航空公司最佳服务质量的体现和证明。但是影响飞行正常和正点的因素有很多，比如航空器的适航性、空中交通秩序、气象和通信导航监视设
6、施故障等不可控因素。如何通过有效监控来获取最准确的航班信息，从而合理调配运力，最大限度上提供给旅客最为准确的航班动态信息，满足旅客知情权，保证旅客的正常出行，提高服务质量，则是航空公司社会责任感和公共事业心的突出体现。3 规模化发展的需要天津航空以每 1-2 个月引进一架飞机的速度迅速发展和强大，航线网络遍布全国各地，面对日益增长的航班规模，实现对航班信息的可靠监控最原始的方法是引进对口人才，扩大监控保障人员规模，从而实现航班总量的合理分配，满足飞行监控要求。孰不知目前国内外大多数公司均采取建立运行控制系统的方式来进行飞行监控，在实际运行中单纯依靠人员的增加来提高监控能力，容易造成机构臃肿、人
7、员混杂、信息传递失真等弊端。如何利用先进技术和理念，统一调整、优化配置，化分散为集中，充分发挥整体资源优势，实现飞行监控，才是目前发展的正确方向。3 国内外飞行监控现状根据 CCAR-121 部 97 条规定：“合格证持有人应当证明，在正常运行条件下，在整个航路上，所有各点都具有陆空双向无线电通信系统，能保证每一架飞机与相应的签派室之间，每一架飞机与相应的空中交通管制单位之间，以直接的或者通过批准的点到点间的线路进行迅速可靠的通信联系。除经局方根据所用机型和运行情况做出特殊批准外，对于合格证持有人的所有运行，每架飞机与签派室之间的通信系统应当是空中交通管制系统之外的独立系统。 ”航空公司利用各
8、种通信设备、 网络系统和相应的工作流程确保有关运行控制的人员能完成及时的语音和数据交流，一般情况下，其他地面人员通过签派员与机组保持联系.签派员通过公司的陆空通话系统与飞行机组保持实时通讯联系。航空公司的飞行监控手段主要如下：1)地空通信系统( 高频、甚高频) 。 签派员常使用地空无线电台与飞行中的飞机保持联络，从而及时准确地监控飞行中的飞机位置和了解飞行动态，随时监视每次航班所飞航路、航线、目的地机场和备降机场天气变化的情况以及空中交通情况，并将变化的情况及时通知机组2)地面对讲机系统。 地面对讲机系统是各运行保障部门值班人员之间进行传递有关安全、运行保障等信息的重要便捷渠道之一，飞行签派员
9、应当通过该系统与其他人员进行快速、便捷联络。地面无线电通信系统包括无线电对讲机、充电器和备用电池等设备。这些设备由公司统一管理，公司签派机构需增减设备时，向公司申请。爱护系统设备，按操作规程使用，谨防丢失，一旦设备故障，通知公司维修，不得自行拆机检修3) 公司电话系统( 含录音设备) 。 主要用于航班地面运行保障的监控工作。4)卫星电话（SCOM ）系统。 基于卫星通信系统来传输信息的通话器就是卫星中继通话器。卫星中继通话器是现代移动通信的产物，其主要功能是填补现有通信（有线通信、无线通信）终端无法覆盖的区域，为人们的工作提供更为健全的服务。现代通信中，卫星通信是无法被其他通信方式所替代的，现
10、有常用通信所提供的所有通信功能，均已在卫星通信中得到应用。5)地空数据链（ACARS ）系统 ACARS(飞机通信寻址与报告系统)是一种在航空器和地面站之间通过无线电或卫星传输短消息（报文）的数字数据链系统。该协议于上世纪 70 年代提出，其格式当时称之为 Telex。6）雷达监控系统利用电磁波探测目标的电子设备。发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。雷达所起的作用和眼睛和耳朵相似，当然，它不再是大自然的杰作，同时，它的信息载体是无线电波。 事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，在真空中传
11、播的速度都是光速 C，差别在于它们各自的频率和波长不同。其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等)。3.1 国内现状目前，我国绝大多数航空公司对飞行监控的手段都比较落后，一般通过地面电报、电话网和有限的地空通信波道获取信息，集合基于飞机通信寻址和报告系统的（ACARS）的实时动态。1.ACARS 的飞机实时 位置报告：包括 OUT 报、OFF 报、ON 报 、IN 报、POS 报等，使得航务部门能对飞行的关键点进
12、行监控。2.管制部门拍发的飞行动态电报：这种信息传递途径存在大量的人工环节，往往会造成信息的延误和丢失。3.高频/甚高频等低空通信波道通信、对讲机语音通信及卫星电话语音通信：虽然可以实现飞行员和签派员的联系，但是，由于这种通信的范围和质量取决于传播介质的工作状态，因而单独的台站远远不能满足大范围实时监控的要求。高频语音通信主要以天波传播方式为主，主要应用于边远陆地区域，地面与飞机之间的通信。高频语音通信可以实现远距离的通信，通信距离可达数百、乃至数千、甚至数万公里；设备简便，建设和维护费用比较低，比较机动灵活。但是，通信容量小，传播媒介不稳定，干扰大，可靠性差，容易出现信号强度忽大忽小的不规则
13、现象。目前航空公司主要作为备份手段。甚高频语音通信的传播方式以空间波为主，有效传播距离一般限于视线范围。一般高度在 3000m 以上，其低空通信距离约 100km 左右， 飞机飞行高度越高，通信距离越短，最远可达 400km 左右。甚高频语音通信的传播距离虽然较近，但由于受干扰小，因此传播效果好。在民航中主要用于机场地面、塔台与飞机，飞机与飞机之间的通信联络手段使用。由于作用距离有限，航空公司一般通过监听终端区飞机与管制的甚高频对话来获取飞机状态，难以实现对航路飞行飞机的监控。常规对讲机的通话距离一般为 3-5km，在有高大建筑物或者高山等障碍物阻挡的情况下，通话距离会相对短些，一般与地面电话
14、系统结合使用，作为对飞机地面监控的主要手段。电话系统主要分为常用地面电话和机载卫星电话两种。常用于与机组的地面沟通，空中禁止使用；机载卫星电话一般用于联系空中机组，由于航路飞行高度较高，信号较差，通话质量相对不是很好，难以作为稳定可靠的空中监控手段。3.2 国外现状国外先进航空公司除以上手段之外，还包括以下先进技术，总结如下：1.有与雷达相结合的趋势：目前北美有 85%以上的航空公司采用 Flight Explorer 软件对其飞机进行实时跟踪。Flight Explorer 在 飞行跟踪方面有如此 优势，主要原因是其充分利用了 FAA 的雷达数据。作为对飞机进行实时跟踪的手段来说，雷达有着显
15、著的优势，比如速度快、位置精确等。但是，由于其本身的弊端使其不可能成为航空公司飞行监控的唯一手段：比如信息单一，不支持双向通信、需建立台站等。现在国际航空电信协会正在研究的一项内容就是在其地空数据链系统中，有效地融合 Flight Explorer 系统，为航空公司提供便捷快速度的飞行监控系统，包括飞行监控及低空数据链通信等功能。2.系统的进一步研究和扩展：除此之外，欧洲还在进一步研究如何更深入的利用航空公司的数据链信息。主要是将通过数据链获取的精确飞行动态及较精确的未来预测等信息提供给空管部门和机场，实现多方对飞行的协同监控。如果空管部门获取了更精确的飞行信息，可以为航空公司进行时隙交换及选
16、择最优航路提供便利，使得航空运输利益最大化。4 飞行监控系统的未来展望4.1 飞行监控需求目前，天津航空对飞行监控有迫切需求，希望从起飞一直到降落的整个过程中，都可以实时掌握飞行动态，包括具体位置、油量、当前气象等。公司已经可以接收 ACARS 数据链信息，对于每一航班大概半小时下传一次位置信息，如果缩短下发间隔时间将会增加成本的投入。所以，要求飞行监控系统能够根据最新的飞机性能数据较为准确的预测当前航迹。飞行监控系统的建设原则归纳如下：1.全面的飞行监控：飞行监控不能只是简单的关键点位置监控，需要监视的数据包括飞机的位置信息、航行通告、恶劣天气、台风、火山灰、飞机性能等，系统需要判断飞机的状态是否正常，如果不正常应能给予报警，提醒签派重点监控。2.充分利用现有资源：充分利用天津航空已经建成的各种软、硬件平台设备，基于公司已经建立的通信网络、数据库等资源，建设飞行监控系统，保护已有资源，节省新增投资。3.满足实际需求：系统建设需符合航空公司飞行监控的实际需要，所采取的技术要既能满足现有需求，又具备扩展性。
