郑扬
民用航空东北地区空中交通管理局
摘 要 本文阐述了沈阳区管主用自动化系统春运期间出现进近管制区域内目标航迹的CLAM假告警频发的现象，通过查看景象与数据重演、查找日志等方式分析问题，最终找到了CLAM假告警的原因并提出了相应改进的建议。
关键词 CLAM假告警 航迹 日志
一、故障现象
2019年11月19日，进近带班管制员向自动化值班员反映主用自动化系统屏幕上出现了多个航班同时出现CLAM告警的情况，告警信息持续几秒钟后又同时消失。值班员快速反应，第一时间赶赴进近管制席位查看故障现象。在确认了告警问题产生的时间段后，值班员分别进行了数据回放和景象回放，经确认，在UTC时间06：39：32时进近AP02C管制席位发生了CSH9188、CQH8849同时出现一个雷达周期（4秒）的CLAM告警情况：发生告警前CSH9188航班处于爬升阶段，而CQH8849航班处于下降阶段。当CLAM告警同时发生时，两航班高度分别向下、向上跳变了10米。值班员同步查看了主用自动化系统单路雷达信号和ADS-B信号，均未发现高度跳变的现象，值班员在软件支持室查看测试平台SSF，也未发现高度跳变的现象。
2019年12月24日，管制员反应AP01C席位在UTC时间05:34-05:38期间出现了多次多航班CLAM假告警现象，值班员查看数据与景象回放予以确认。
2020年1月15日，进近管制员反应有多架航班同时出现CLAM告警的情况，值班员快速反应并查看数据与景象回放后确认与2019年11月19日发生的情况近似。
2020年1月28日，同样有进近管制员反应多架航班同时出现CLAM告警并同时告警消失的情况，值班员查看数据与景象回放后确认现象与之前三起CLAM假告警情况的现象相同。
二、CLAM告警机制及虚警原因分析
2.1 CLAM告警的作用
CLAM告警又称许可高度一致性告警，当管制员向系统输入某个航迹目标的CFL指令高度后，自动化系统对比目标的当前高度与CFL，并持续监视目标的高度变化趋势，由此判断航空器是否执行了CFL指令。如果航空器未按指令执行或执行错误时，目标将发出许可高度一致性告警（CLAM告警），提示管制员该航迹目标未按照高度变化指令执行。
2.2 CLAM告警作用机制
具体来说，当航迹目标获得有效的CFL高度后，系统给予该目标机组延迟告警时间长度（CLAM_DELAY_TIME = 32秒）的反应时间，在该VSP时间内不对目标高度变化进行监视；在延迟告警时间之后以监视高度变化的时间窗口（CLAM_MONITOR_TIME = 12秒）为周期对该航迹目标高度变化进行监视，如果目标高度在该VSP时间窗内远离CFL或者保持原高度不变，系统将发出告警；当航迹目标在CFL高度的冗余值（CLAM_WARN_MARGIN = 60米）范围内，即使目标高度发生改变也不会触发CLAM告警。
无论航迹目标是否相关着飞行计划，只要能够输入CFL高度（例如人工挂RADTAG标牌的情况），都会触发CLAM告警计算。CLAM告警的视频提示和音频提示只在管制本目标的管制席位上进行。
2.3 其他与CLAM告警相关的告警
2.3.1 CFLCA告警
CFLCA告警为指令高度冲突告警，当管制员输入航迹目标的CFL与其他航迹目标产生冲突时会触发CFLCA告警，系统将自动在发生CFLCA告警的两个航迹目标之间生成告警连线。
2.3.2 FSSA告警
该告警为NUMAN3000主用自动化系统版本升级后添加的新功能，通常用以辅助CLAM告警提示。当机载应答机下传的ADS-B或S模式应答信号中的机组意图高度与自动化系统的CFL高度不一致时会产生FSSA告警，用以管制员提示机组是否正确执行了管制指令。该告警存在20秒的告警延迟，其高度冗余值为40米。
2.4 关于CLAM假告警的危害
CLAM告警功能主要是用以提示管制员该航班未正确执行CFL指令，若未及时发现发生的CLAM告警为假告警时，可能会导致管制员对于航迹目标高度变化的误判，从而错误的下达管制指令，影响飞行安全。
2.5 虚警原因分析
数据回放查看2019年11月19日的CLAM告警现象为多个航迹目标同时出现CLAM告警，并于一个雷达周期（4秒）后告警同时消失，说明这些告警为假告警。
查看主用ADP服务器下的当日的CLAM告警日志，可以发现CSH9188与CQH8849航班在AP02C席位上于UTC时间06：39：32发生了10米的高度跳变，导致CLAM告警机制判断发生了目标航迹远离CFL高度的情况并给出了CLAM告警。
查看QNH信息在该段时间内并未发生改变，说明高度跳变并非由QNH信息的瞬间改变所导致。
对于NUMAN3000自动化系统，先由雷达、ADS-B进程分别计算出雷达合成航迹和ADS-B合成航迹，然后由SDP进程将雷达、ADS-B合成航迹进行融合，获得系统综合航迹。
出现告警的综合航迹信号在一个雷达周期的高度跳变，但查看各路单路雷达信号和ADS-B信号并未出现高度跳变，说明该虚警并非由于某一路雷达或ADS-B信号质量劣变导致，而是由于系统对于各路信号融合所导致。参与融合的某类型综合航迹应至少满足以下条件：1、本路航迹能探测到，并且是非外推航迹；2、此路航迹信号可信，且融合优先级不为低；3、该路航迹的高度可信。
三、解决方案
在找到了多架航班发生CLAM假告警的原因所在后，NUMAN3000厂家提出了一种改进方法：修改高度选取算法的第四个条件：航迹信息必须是最新的（航迹信息当前时间与上一次更新时间的时间差小于等于二倍该类型综合航迹信号的更新周期）。改为“航迹信息当前时间与上一次更新时间的时间差 < max(4, 2倍该类型综合航迹更新周期)”，即将ADS-B的数据更新判断阈值从2秒提高到4秒，以提高系统综合航迹对ADS-B综合航迹延迟的容忍程度。这样ADS-B信号延迟导致高度跳变的问题可以得到缓解，从而不再出发CLAM告警机制，有效减少虚警。
除此之外，本文提出了另外几种改进方法：
1、系统通过对接收到的ADS-B信号高度进行采样，将ADS-B航迹高度的更新周期由原来的1秒修改为4秒，这样对雷达综合航迹信号与ADS-B综合航迹信号的更新频率进行了统一，选取较为稳定的一种综合航迹的高度作为最终系统综合航迹的高度值。这样即使ADS-B航迹信号出现略微的延迟，也不会导致系统综合航迹高度值发生跳变，能够有效减少CLAM假告警的发生频率。
2、在NUMAN3000旧版本时，曾将系统综合航迹融合的可信度（SDP_CREDIBLE_OF_RAD_ADSB）设置为雷达高而ADS-B低，在该版本未曾发生过该类CLAM假告警情况，之后版本更新后系统综合航迹融合的可信度为雷达和ADS-B综合航迹都为高。因此可以考虑修改高度融合算法，在满足基本的四项高度选取算法前提下，修改系统综合航迹固定选取雷达综合航迹高度或ADS-B综合航迹高度来作为系统综合航迹的高度值，这样可以有效避免该类CLAM假告警的触发。
3、增加CLAM告警机制的条件：系统检测到当航迹目标的高度选择由ADS-B综合航迹高度变为雷达综合航迹高度时，若目标高度发生跳变，则延迟一个雷达信号周期（4秒）后判断是否发生CLAM告警。
四、结束语
在沈阳区管春运期间出现的主用自动化CLAM假告警频发原因分析与解决过程中，我们总结了CLAM告警机制，通过数据重演找出了导致发生虚警的原因，并在厂家提出的解决方案的基础上，又提出了三种改进的办法，为日后的维护工作积累了宝贵的经验。
参考文献：
1 《NUMEN3000自动化系统技术手册》 南京莱斯信息技术有限公司，2015
2 《沈阳20191224_CLAM问题分析报告》 南京莱斯信息技术有限公司，2020