淺談雷神二次雷達監(jiān)控信號的引接方案

魯旭虎

引言：本文主要論述了上海浦東雷神二次雷達監(jiān)控信號的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理的方案。數(shù)據(jù)采集包括采集原理、采集方式、采集參數(shù)、數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)傳輸采用民航ATM鏈路完成不同節(jié)點之間的交互訪問，數(shù)據(jù)信號處理采用局域網(wǎng)完成信號格式的轉(zhuǎn)換和處理過程。希望能夠?qū)咨窭走_改造有積極的借鑒作用。

一、引言

監(jiān)視設(shè)備是空管系統(tǒng)保障航空安全的重要手段。隨著航空事業(yè)的發(fā)展，航班量不斷提高，雷達數(shù)量也不斷增加，類型多，分布廣，位置日趨分散，每個設(shè)備有一個或者多個監(jiān)控終端，包括本場和遙控終端。因而，這占用了更多的值班員監(jiān)控每個終端提供的設(shè)備信息，造成維護成本高，效率低下，存在著較大的安全隱患。針對這種情況，上海兩場三地設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)將引接上海地區(qū)監(jiān)視和機房環(huán)境的狀態(tài)顯示信號，對設(shè)備實施統(tǒng)一監(jiān)控，有利于提高工作效率，由原來的分散式監(jiān)控，轉(zhuǎn)變?yōu)榧斜O(jiān)控的新型管理模式，使設(shè)備管理團隊能夠及時、準確、連續(xù)地掌握設(shè)備的運行動態(tài)， 發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，盡可能提前解決設(shè)備隱患，確保設(shè)備整體安全穩(wěn)定運行，具有非常重要的意義，從而協(xié)助空中管制人員高質(zhì)量和高效率地完成空管保障任務(wù)。本文以雷神雷達為例淺談雷神二次雷達監(jiān)控信號的引接方案，為實施所有雷達狀態(tài)信號引接進行集中監(jiān)控管理起到積極的作用。

二、雷神二次雷達信號的引接方案

1、雷神雷達監(jiān)控終端軟件界面

上海浦東機場雷神雷達一、二次雷達信號合成的系統(tǒng)SCDI即現(xiàn)場控制和數(shù)據(jù)接口，是本場的雷達監(jiān)控終端軟件界面。它的主要功能是進行點跡綜合和信息格式化、雷達數(shù)據(jù)和維護數(shù)據(jù)的傳輸、對雷達和現(xiàn)場設(shè)備的控制和監(jiān)視，如下圖1所示。該圖清晰的顯示SCDI對所有子系統(tǒng)進行實時監(jiān)視、評估和監(jiān)視控制，這些子系統(tǒng)包括天線[1]、發(fā)射機、接收機/激勵器（REX）、信號/數(shù)據(jù)處理器（SDP），同時顯示雷達選擇的通道，以及遠程和本地監(jiān)控終端連接的狀態(tài)。綠色表示雷達運行狀態(tài)正常，故障出現(xiàn)時雷達將根據(jù)自檢信號異常從而顯示紅色的故障單元和告警信息。

2、雷神二次雷達信號的引接方案

雷神二次雷達信號的引接方案包括兩部分：雷達數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和雷達數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，如下圖2所示。雷神二次雷達監(jiān)控信號通過采集和處理后傳輸?shù)缴虾：鐦蚨壉O(jiān)控中心和北京一級監(jiān)控中心。

3、雷神二次雷達傳輸結(jié)構(gòu)

雷神二次雷達通常采用光纖將雷達監(jiān)控數(shù)據(jù)信號傳輸至遠端的遠程監(jiān)控終端（RCMS），本地監(jiān)控終端為CMS通常放置在雷達站。雷達監(jiān)控數(shù)據(jù)為同步串口信號，通常為兩路，分別是通道A路和通道B路。雷神二次雷達傳輸結(jié)構(gòu)如下圖3所示，描述了通信鏈路和監(jiān)控終端之間的關(guān)系，兩路同步串口信號接入同步串口分路器，對兩路同步串口信號進行分路，同步串口信號至原雷達監(jiān)控終端RCMS/CMS，另一路采用網(wǎng)線UDP方式傳輸至采集設(shè)備（RTU）。

4、雷神二次雷達監(jiān)控信號的引接方案

4.1雷達數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

雷達數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[2]包括雷達源信號、同步采集接口分路器和遠程數(shù)據(jù)采集傳輸單元（RTU）。

同步采集接口分路器是一款專用的通信設(shè)備。它提供4 路10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)口，8 路同步高速串口，支持HDLC協(xié)議。它能夠?qū)崿F(xiàn)串口和以太網(wǎng)的互聯(lián)，串口協(xié)議和 TCP/IP 協(xié)議的相互轉(zhuǎn)換，支持數(shù)據(jù)透傳、匯聚、分路、監(jiān)視和轉(zhuǎn)換等多種傳輸策略。本文采用同步采集接口分路器把同步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。

RTU是空管設(shè)備遠程數(shù)據(jù)采集傳輸單元的英文簡稱，西北長天公司生產(chǎn)的一個用于空管設(shè)備的監(jiān)控產(chǎn)品。RTU采用標準化設(shè)計，具有良好的通用性、可互換性、可擴展性。該產(chǎn)品具有集數(shù)據(jù)采集、協(xié)議轉(zhuǎn)換、通信傳輸、數(shù)據(jù)存儲和顯示等為一體的功能。本文采用RTU對雷神二次監(jiān)視雷達的運行狀態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)進行采集和傳輸。

雷神二次雷達設(shè)備采用串行連接方式如上圖2所示：首先將原來連接RCMS的A通道與B通道的對接頭分別與CHT1408同步采集分路器S1口和S2口相連接，雷神二次雷達監(jiān)控信號輸入到CHT1408同步采集分路器；然后將雷神二次雷達監(jiān)控信號，通過CHT1408 同步采集分路器的S3接口和S4接口輸出到雷神二次雷達RCMS監(jiān)控終端。同時，通過CHT1408同步采集分路器E1網(wǎng)絡(luò)接口，將雷神二次雷達監(jiān)控信號輸出到空管設(shè)備遠程數(shù)據(jù)采集傳輸單元RTU網(wǎng)絡(luò)接口。同步采集分路器與RCMS的接口對應(yīng)關(guān)系如下圖4所示。

4.2 雷達數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

雷達設(shè)備信號處理系統(tǒng)[3，4]硬件結(jié)構(gòu)包括：防火墻、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、采集服務(wù)器、通訊服務(wù)器、智能同異步單元II型擴展部、智能同異步單元II型運算部、智能同異步單元I型、KVM切換器、程控交換機和監(jiān)控終端。

防火墻是網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備，設(shè)置訪問局域網(wǎng)的安全策略。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器安裝數(shù)據(jù)庫，其它服務(wù)器對數(shù)據(jù)庫進行訪問。應(yīng)用服務(wù)器的基本功能是提供安裝地圖和應(yīng)用服務(wù)的運行環(huán)境，軟件WEB的部署并對數(shù)據(jù)庫進行操作。采集服務(wù)器基本功能是提供安裝采集軟件的運行環(huán)境，接收設(shè)備信號采集接入系統(tǒng)傳送的數(shù)據(jù)。通訊服務(wù)器提供安裝通訊軟件的環(huán)境，將采集的數(shù)據(jù)進行分析并對數(shù)據(jù)庫進行操作，以及和其他節(jié)點進行通訊。智能同異步單元II型擴展部有16個RS232數(shù)據(jù)口，用來接收采集方提供的數(shù)據(jù)。智能同異步單元II型運算部對擴展部傳送的的數(shù)據(jù)協(xié)議解析，轉(zhuǎn)化成標準的數(shù)據(jù)協(xié)議，并執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)隔離。智能同異步單元I型主要功能是局域網(wǎng)到幀中繼設(shè)備的路由網(wǎng)關(guān)。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、采集服務(wù)器和通訊服務(wù)器共用一個屏幕，KVM切換器為這四個服務(wù)器提供使用顯示屏?xí)r執(zhí)行切換功能。程控交換機基本功能是構(gòu)建一個局域網(wǎng)，提供一個交換平臺。監(jiān)控終端提供一個各種數(shù)據(jù)信息顯示平臺。

雷達監(jiān)控信號處理系統(tǒng)通過智能同異步單元II型擴展部的RS232數(shù)據(jù)口接收設(shè)備信號采集接入系統(tǒng)空管設(shè)備遠程數(shù)據(jù)采集傳輸單元（RTU）的DB9口傳送的設(shè)備狀態(tài)信號。雷達信號處理系統(tǒng)經(jīng)由智能同異步單元I型采用同步電纜連接到ATM設(shè)備，進入民航ATM網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通。一級監(jiān)控節(jié)點能夠訪問所有二級監(jiān)控節(jié)點和三級監(jiān)控節(jié)點，二級監(jiān)控節(jié)點能夠訪問本地區(qū)所有三級監(jiān)控節(jié)點，不同地域的二級監(jiān)控節(jié)點和三級監(jiān)控節(jié)點彼此不能相互訪問，二級監(jiān)控節(jié)點和三級監(jiān)控節(jié)點自動采集的設(shè)備監(jiān)控信號和人工填寫的日報、故障報告等文檔能夠反饋上級節(jié)點。

三、結(jié)束語

本文主要闡述了針對美國雷神公司二次雷達監(jiān)控信號的引接方案的設(shè)計和實施。它通過數(shù)據(jù)采集和處理后傳輸?shù)郊斜O(jiān)控系統(tǒng)。本文的數(shù)據(jù)采集方案主要包括適用設(shè)備類型、采集原理、采集方式、采集參數(shù)、數(shù)據(jù)格式等說明，數(shù)據(jù)處理方案通過一臺程控交換機構(gòu)建局域網(wǎng)來完成數(shù)據(jù)處理，并通過民航ATM網(wǎng)作為傳輸鏈路完成信息的交互。通過本文希望能夠為雷達監(jiān)控信號引接和集中監(jiān)控管理的實施起到一定的積極作用。

參考文獻

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[3] 徐光煜.集中空管設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)培訓(xùn)：專用硬件培訓(xùn)[R].航管科技，2014.

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（作者單位：華東空管局設(shè)備運行監(jiān)控中心）