AirNet空管自動化系統(tǒng)信號引接方式

尹德秀

摘要： ATC自動化系統(tǒng)是現(xiàn)代民用航空空中交通管制自動化系統(tǒng)的核心系統(tǒng)設(shè)備，是主要的空中交通管制指揮工具。該文以內(nèi)蒙古空管分局為例介紹了AirNet空管ATC自動化系統(tǒng)的信號引接方式。

關(guān)鍵詞： ATC； 雷達； MPDC；NPort； GPS ； QNH

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）36-0272-02

1 系統(tǒng)簡介[1]

ATC空中交通管制自動化系統(tǒng)可以將各個臺站送來的監(jiān)視數(shù)據(jù)經(jīng)過融合處理后與飛行計劃和有關(guān)報文等數(shù)據(jù)進行各種相關(guān)處理后達到自動相關(guān)、自動移交、自動拍發(fā)起飛落地報等功能的。AirNet空管自動化系統(tǒng)是成都中國民航總局第二研究所生產(chǎn)的空管ATC自動化系統(tǒng)，這套系統(tǒng)是基于Linux多任務(wù)操作系統(tǒng)的自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)采用開放、分布式的體系結(jié)構(gòu)，100M/1000M的Ethernet網(wǎng)絡(luò)，將系統(tǒng)各部分有機地聯(lián)接起來。系統(tǒng)的各子系統(tǒng)都采用主備雙服務(wù)器和A/B/C三網(wǎng)結(jié)構(gòu)：主、備機之間自動同步數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)實時手動/自動切換。A網(wǎng)和B網(wǎng)作為冗余配置網(wǎng)絡(luò)，保證ATC服務(wù)器和工作站間可靠的信息交換，C網(wǎng)作為DARD旁路網(wǎng)絡(luò)采用獨立的BSDP服務(wù)器，以解決A/B網(wǎng)癱瘓后雷達數(shù)據(jù)的不間斷向管制席位分發(fā)的問題。內(nèi)蒙古空管分局的AirNet自動化系統(tǒng)需要處理的外部數(shù)據(jù)有：雷達信號、GPS信號、報文數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)等。下面以圖1 網(wǎng)絡(luò)拓撲圖所示來說明這些信號的引接方式。

2 數(shù)據(jù)的引接方式 [2][3]

這些需要引接的數(shù)據(jù)從傳輸方式上分為同步數(shù)據(jù)、異步數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。

對于同步數(shù)據(jù)，AirNet系統(tǒng)采用MPDC作為接口設(shè)備；對于異步數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用NPort作為接口設(shè)備；對于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用該網(wǎng)的交換機作為接口設(shè)備。

2.1 雷達數(shù)據(jù)

監(jiān)視數(shù)據(jù)包括雷達數(shù)據(jù)、ADS-B/MLAT、綜合航跡等。AirNet系統(tǒng)的監(jiān)視數(shù)據(jù)接口支持兩種類型：同步方式和網(wǎng)絡(luò)方式。監(jiān)視數(shù)據(jù)的同步數(shù)據(jù)接入設(shè)備使用的是多協(xié)議數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)（簡稱MPDC）。MPDC可實現(xiàn)本地局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間的通信連接，支持多種串行通信協(xié)議，可應(yīng)用于雷達數(shù)據(jù)接入、ADS-B數(shù)據(jù)傳輸、串行數(shù)據(jù)復(fù)用等多類空管系統(tǒng)中，與上層網(wǎng)絡(luò)通信支持UDP廣播/組播，并可按照用戶需求定制網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。

MPDC設(shè)備具有16個高速（每個端口最大64K）RJ45串行RS232-C接口，可支持同步/異步通信，可以用來接入多達16路雷達信號；有1個10M/100M自適應(yīng)的以太網(wǎng)接口，用來連接網(wǎng)絡(luò)交換機進行網(wǎng)絡(luò)連接。MPDC支持HDLC、BSC、CD2串行通信協(xié)議，并可根據(jù)用戶需求定制所需的其他協(xié)議，支持UDP廣播、UDP組播網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，每個RS232-C端口可支持內(nèi)時鐘/外時鐘模式。

MPDC使用的是RJ4 5串行接口，其滿足RS-232C/RS422的標(biāo)準(zhǔn)， 遵循CCITT V24/V28，這里數(shù)據(jù)傳輸采用同步方式，針腳具體定義如表1：

雷達數(shù)據(jù)接入采用同步方式。如圖1網(wǎng)絡(luò)拓撲圖中所示，內(nèi)蒙古空管分局的AirNet自動化系統(tǒng)使用了6部MPDC設(shè)備接入了9部雷達共13路信號，其中蠻漢山雷達、賽罕雷達、西什拉雷達、太原罕山各引接二路信號，這些雷達信號的每一路都是經(jīng)過一分八信號分配器后接入到MPDC的，所以輸入到A/B/C三網(wǎng)的信號是一模一樣的，而蠻漢山雷達、賽罕雷達、西什拉雷達、太原罕山雷達各引接二路信號到不同的MPDC設(shè)備，在自動化系統(tǒng)的DBM中設(shè)置后進行優(yōu)選，這樣可以在很大程度保證主要雷達信號的傳輸效率。雷達數(shù)據(jù)接口支持的雷達類型涵蓋了中國民航現(xiàn)役所有雷達。系統(tǒng)接入設(shè)備所支持的數(shù)據(jù)傳輸速率為2.4Kbps～64Kbps可選。

2.2 QNH、GPS、AFTN數(shù)據(jù)

對于異步數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用NPort作為接口設(shè)備。NPort接口設(shè)備為MOXA公司的NPort5610。NPort5610有八個RJ45的串行接口，可用來接入QNH、GPS、AFTN數(shù)據(jù)，一個網(wǎng)口用來連接網(wǎng)絡(luò)交換機；NPort5610用于將八個串口數(shù)據(jù)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。NPort連接頭物理設(shè)備接口定義參考圖2。

自動化系統(tǒng)接收QNH數(shù)據(jù)，用來實時更新QNH信息。如圖1網(wǎng)絡(luò)拓撲圖中所示，由自觀設(shè)備來的QNH異步串行數(shù)據(jù)接入DS-4信號分配器后分出二路分別輸入NPort A和NPort B設(shè)備。

AirNet系統(tǒng)通過引接GPS信號作為系統(tǒng)時鐘信號對自動化系統(tǒng)進行同步。來自GPS時鐘系統(tǒng)設(shè)備的兩路GPS異步信號數(shù)據(jù)分別接入NPort A和NPort B設(shè)備。AirNet系統(tǒng)能夠處理東進MTS GPS時鐘數(shù)據(jù)、IRIG-B時間碼B碼數(shù)據(jù)、Telephonics GPS時鐘數(shù)據(jù)、Alenia GPS時鐘數(shù)據(jù)等。具體格式可以通過DBM進行配置。

AFTN接口主要針對飛行計劃數(shù)據(jù)。飛行計劃數(shù)據(jù)是系統(tǒng)意圖數(shù)據(jù)主要的來源之一，系統(tǒng)支持AFTN報、SITA報、AIDC報等。由轉(zhuǎn)報機來的AFTN異步串行數(shù)據(jù)接入DS-4信號分配器后分別輸入NPort A和NPORT B設(shè)備。

NPort收到QNH、GPS、AFTN信號后將其轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)送到自動化進行處理。

AirNet系統(tǒng)接入設(shè)備所支持的異步數(shù)據(jù)傳輸速率為300bps～19.2Kbps，可選。

2.3網(wǎng)絡(luò)方式

對于需要采用網(wǎng)絡(luò)信號輸入時，使用網(wǎng)絡(luò)接入方式，主要使用組播方式，系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議。使用RJ45接頭的網(wǎng)絡(luò)直通線直接連接網(wǎng)絡(luò)交換機。

組播地址和端口可以通過自動化系統(tǒng)的DBM進行設(shè)置。

3 結(jié)束語

本文對AirNet空管自動化系統(tǒng)作了簡單介紹，并詳細介紹了自動化系統(tǒng)中雷達數(shù)據(jù)、報文數(shù)據(jù)、GPS信號和QNH氣象數(shù)據(jù)的引接方式。希望對安裝和維護AirNet空管自動化系統(tǒng)的技術(shù)人員有所幫助。

參考文獻：

[1] 何友，修建娟，張晶煒，等.雷達數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006：249-252.

[2]余錫存，曹國華.單片機原理及接口技術(shù)[M]，西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005：10-15.

[3] ANSI/TIA-232-F-1997， Approved：September 30， 1997， Reaffirmed： October 11，2002， TIA STANDARD， “Interface Between Data Terminal Equipment and Data Circuit-Terminating Equipment Employing Serial Binary Data Interchange”， TIA-232-F， （Revision of TIA/EIA-232-E）[S].