空管自动化系统间数据交互的探索

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　　摘   要：本文主要通过介绍空管自动化系统的外部接口信息的交互，主要业务数据包括监视源信息、飞行计划电报、话音系统的同步信息、进出港排序系统、流量决策管理系统以及自动化系统间的信息交互。通过介绍自动化系统外部信息的应用业务，重点探索自动化系统间的运行机制，并结合当前运行模式，提出优化建议，提高空管运行效率。
　　关键词：自动化系统  信息交互  信息同步
　　中图分类号：TP39                                   文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）11（c）-0004-02
　　随着我国民用航班运行数量的日趋增长，民航空管的业务也在逐渐递增，各类庞杂系统纷纷扮演不用角色。民航空管自动化系统在保障飞行安全、提升运行效率等方面发挥着重要作用，针对当前实际情况，实现空管自动化系统间数据同步与各系统间数据交互是重中之重。在当前民航空管高密度、大流量的运行态势下，能够有效改善系统间信息交互的方法，可以从整体上使民航空管自动化系统服务保障能力得到显著提升。
　　1  空管自动化系统主要数据交互业务
　　1.1 系统监视数据信息
　　空管自动化系统的监视数据信息主要包括一/二次雷达、ADS-B、多点相关定位系统等监视数据信息，通过空管自动化系统监视数据处理模块，将上述监视数据报文按照ASTERIX 062报文格式进行重新封装，并提供空管指挥人员使用，监视源传输协议主要采用HDLC同步或者TCPIP等接口方式。
　　1.2 飞行计划动态信息
　　飞行计划动态信息主要用于空管自动化系统以及与飞行计划相关系统之间的飞行数据交换。主要包含I类（基础飞行数据交换报文）、B类（主备空管自动化系统数据交换报文）、C类（管制单位间飞行数据交换报文）三类数据。I类报文主要日常为空管自动化系统运行业务提供飞行计划运行管理有关服务;B类报文主要用于空管自动化系统间数据同步的应用;C类报文主要解决管制区之间灵活的移交方式，不再受限于传统的固定点与高度的移交方式。
　　对于AMAN系统、高级地面引导系统、流量管理系统、协同决策管理系统等属于自动化系统向其发送信息的系统，这里不作过多介绍，本文重点研究空管自动化系统间的系统信息交互。
　　2  空管自动化系统间数据同步交互
　　本文主要研究探索的空管自动化系统间的信息交互以北京为例，目前北京共有主、备两套空管自动化系统为管制员提供对空监视服务，主用系统是泰雷兹系统，备用系统是莱斯系统。然而，在实际运行过程中，我们发现如果主用自动化系统出现整体的故障，我们可以切换到备用自动化系统。但是，我们发现，当一名管制员从一套系统切换到另一套系统使用过程中，需要耗费的时间非常大，而且备用自动化系统长期没有人更新系统的FDR，很多信息与当前管制员指挥的情形不一致，进而我们需要通过两套系统的信息交互，实现主、备两套系统的信息同步。
　　2.1 系统综合航迹的信息同步
　　自动化系统的系统综合航迹同步主要通过DOD的方式实现。DOD接口是自动化系统ADDP服务器提供的综合航迹对外输出功能，本文主要以主用系统向备用系统发出DOD同步信息为例，PLine为主用系统ADDP服务器通过PLine接口向外提供DOD数据，传输方式为X.25，连线到主备pLines的连接形式被称为“Y”电缆配置，在正常工作条件下，Y电缆只有一条线一次处于工作状态。路由转发器主要将X.25的数据转为TCP/IP数据对外输出。DOD数据网关主要接收路由器传过来的TCPIP数据流，完成转发DOD数据包的功能，传输方式采用UDP组播方式。主用系统通过TCPIP方式将主用系统的DOD数据发送至备用系统。
　　通过截取DOD同步数据，我们分析得出DOD输出的航迹数据分为三种，分别是TRAI、TDUP、TERM。
　　对于所有新生成的雷达航迹、计划航迹以及其它航迹，DOD端口都将输出它们的TRAI信息包，TRAI信息中包含以下内容：TRAI = "TRAI" +<系统航迹号> +<航迹源>+<UTC 时间> +<航班位置> +<目前飛行高度>+ <目前海拔高度> +<允许飞行高度> +<地速>+<航向>+<呼号> +<起飞机场> +<实际起飞时间> +<目的机场> +<控制扇区> + <二次代码> +<航班尾号>+<机型> +<预计飞行事件> +<飞行类型> +<注册号>+<航路信息>。
　　当出现以下几种情况时，系统会通过发送TDUP信息包来更新航迹：（1）雷达航迹已存在;（2）ADS航迹已存在;（3）飞行计划航迹处在移交、管制、悬挂或者抑制状态。TDUP包中包含如下的信息内容：
　　TDUP = "TDUP" +<系统航迹号码> +<航迹源> +<UTC时间>+<航班位置> +<目前飞行高度> +<目前海拔> +<航向> +<地速> +<呼号>+其它附加信息。附加信息包括当前允许飞行高度、允许飞行高度、当前实际起飞时间、实际起飞时间、当前控制扇区、控制扇区、当前SSR代码、SSR代码、当前航班、航班号码、航班类型、当前航路信息、航路信息等。 　　如果一个航班的飞行计划进入Finished状态或者一个未相关航迹被Cancel掉，那么将发送一个TERM航迹终止包。TERM包内容如下：
　　TERM ="TERM" +<系统航迹号码> +<TERM 包生成时候的时间> + <航迹源>+<航班呼号>。
　　2.2 综合航迹同步分析
　　根据上述系统间信息交互数据格式，主、备自动化自动化系统间可利用航迹号码、航迹源、UTC时间、呼号、等信息以及附加信息，实现管制员主备自动化系统间的系统信息同步，具体包括扇区控制界面、航班号、二次代码、过滤高度等信息，我们通过人工计算统计，发现目前北京空管主备自动化系统同步成功率的平均值在99.5%左右，具体统计分析如下。
　　我们通过截取同一时间段内的综合航迹报文同步信息，利用时间和航班号作为关键字，并人为在HMI空管自动化系统界面录像核对的方式，我们将信息统计如下。
　　通过表1的格式，我们连续分析了100个航班的情况，能够成功匹配的情况高达99.5%，这也为未来稳定、安全、高效的运行效率奠定了基础，在这期间，我们发现部分航班不能正确匹配，我们分析部分航班的信息的报文存在异常，特别是有出现系统综合航迹目标分裂的情况，自动化系统间的同步匹配计算模型未能很好的应用位置、二次代码等信息做同步计算，下一步将通过系统间数据共享的优化实现更好的系统间信息同步。
　　3  空管自动化系统数据交互优化
　　上文第2部分，我们重点分析了空管自动化系统间的信息交互，主要是系统综合航迹的信息同步问题，但随着空管自动化系统的应用发展，目前又出现了AMAN系统、CDM系统、A-SMGCS系统等需要与空管自动化系统进行数据的共享同步与交互，那么新的系统交互模型可以大大提高工作效率。
　　根据目前空管自动化系统的应用，我们可以建立一套共享系统单元，部署在空管自动化系统或者是建议单独一套外部系统均可，具体模型如图1所示。
　　根据图1结构，如果数据共享系统设置为独立系统，我们可以配置两套主机服务器，通信传输方式采用TCP/IP的方式，并外置防火墙。软件方面，通过建立可靠的离线管理系统，根据需要，调整共享数据系统端口配置，具体包括端口号、IP号段、业务数据内容、单向同步还是双向同步以及未来可以自行配置的系统模块。数据内容的封装方式采用XML格式，这样我们可以通过离线设定的字段来完成系统间信息的交互。
　　4  结语
　　随着航班量的日益增长，空管各类信息系统的复杂度的增加，系统信息间的合理、高效的交互是对空管安全、可靠运行的考验。虽然目前空管自动化系统主备系统间的数据同步能够很好的实现一键无缝切换，但是未来周边配套辅助系统的数据也要应用于其中，进而空管系统间的数据同步交互还需进一步探索與思考，进而确保空管设备运行的正常与稳定。
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