降低空管自動化系統(tǒng)雷達處理服務(wù)器的負(fù)擔(dān)研究

吳屹

摘 要：空管自動化系統(tǒng)硬件設(shè)計壽命為6～8 a，國內(nèi)現(xiàn)在飛速增加的航班量已大大超出幾年前的預(yù)計，硬件升級更換又需要一定的周期，一部分設(shè)備尤其是運算量很大的幾個關(guān)鍵服務(wù)器負(fù)擔(dān)已接近或達到設(shè)計臨界值。在現(xiàn)有硬件設(shè)備條件下如何應(yīng)對服務(wù)器負(fù)擔(dān)問題已成為上海地區(qū)空管自動化系統(tǒng)一大難題。文章描述了上?？展軐ｎ}研究克服雷達處理服務(wù)器負(fù)擔(dān)高企的方法。

關(guān)鍵詞：RDP，CPU占用率，航跡

中圖分類號： 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）32-0078-01

1 相關(guān)情況概述

隨著近幾年我國航空事業(yè)的飛速發(fā)展，空域流量越來越大，高峰時間段航班量屢創(chuàng)新高。航班量增加的同時，提供管制服務(wù)的空管自動化系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)也越來越大。上海地區(qū)使用的THALES空管自動化系統(tǒng)（以下簡稱THALES系統(tǒng)）2005年投入使用，負(fù)責(zé)區(qū)域包括整個華東地區(qū)高空及上海、合肥共三個機場。系統(tǒng)負(fù)擔(dān)已接近極限，尤其是雷達處理服務(wù)器告警頻頻。在硬件升級之前如何利用現(xiàn)有資源降低服務(wù)器負(fù)擔(dān)為現(xiàn)階段的重點，本文詳述了技術(shù)人員如何采取合理手段實現(xiàn)這一目的。

2 服務(wù)器狀況

近期雷達處理服務(wù)器（RDP）CPU占用率居高不下，2014年以來幾乎每周都會出現(xiàn)多次CPU告警，即占用率超過60%，最高到過66%。一般出現(xiàn)在航班高峰時段，空域中飛行器700多，近期極端情況曾出現(xiàn)超過800的，其中處于管制指揮的大概有一半左右。

按照THALES公司技術(shù)人員的反饋，CPU在70%以下是相對安全的。目前雖然沒有達到過70%，但已相當(dāng)接近，春節(jié)或夏天航運高峰可能會更高，服務(wù)器負(fù)擔(dān)高企已經(jīng)成為一個隱患，需要提前制定應(yīng)對措施。

3 采取的應(yīng)對措施

RDP處理的主要是系統(tǒng)航跡生成、航跡與計劃相關(guān)及告警判斷。我們可以直接干涉的就是系統(tǒng)航跡數(shù)，特別是沒有掛單的系統(tǒng)航跡。沒有掛單的航跡除了個別是飛行計劃的原因，大部分都是還沒有進入FDRG的當(dāng)前不需要管制指揮的目標(biāo)，這類目標(biāo)占所有系統(tǒng)航跡的一半左右。目前我們可以采取的措施大致分以下兩種。

3.1 關(guān)閉雷達

這是個風(fēng)險較大的措施，因為這種做法只是簡單的去除某一地區(qū)的雷達目標(biāo)，而無法區(qū)分該目標(biāo)是否處于管制狀態(tài)。且為了有效減少系統(tǒng)航跡就必須關(guān)閉區(qū)域周邊沒有多重覆蓋的雷達，航跡減的越多對服務(wù)器減負(fù)越有效，但同時錯殺正在管制的有用目標(biāo)的可能性也越大。

3.2 設(shè)置BLK_AREA過濾目標(biāo)

名詞解釋：BLK_AREA/NAI_AREA

NAI_AREA是針對某部雷達覆蓋區(qū)域內(nèi)劃定的一個區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)只更新原有的航跡信息，不會初始化航跡，即不會產(chǎn)生新目標(biāo)。

BLK_AREA也是針對某部雷達覆蓋區(qū)域內(nèi)劃定的一個區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)不會更新原有的航跡信息，也不會初始化航跡，也就是完全沒有目標(biāo)。

可以在離線數(shù)據(jù)中設(shè)置BLK_AREA，把一些目前雷達可見但實際上管制員并不關(guān)心的雷達目標(biāo)過濾掉，RDP也就不必理會這些數(shù)據(jù)，從而有效降低RDP負(fù)擔(dān)。NAI_AREA則可以用來抑制某一地區(qū)某部雷達信號不穩(wěn)定造成的目標(biāo)分裂情況，目前看來有幾種目標(biāo)是可以被過濾掉的。

①與上海根本無關(guān)的目標(biāo)（比如我國臺灣地區(qū)有很多無關(guān)目標(biāo)）。

②航路與上海相連，但離進入上海管制還有很遠(yuǎn)距離（有些航班在離上海FDRG很遠(yuǎn)就被發(fā)現(xiàn)，要半個多小時甚至更久才會移交給上海，沒必要這么早就看到，離開上海FDRG的航線更不需要看這么遠(yuǎn)）。

③FDRG內(nèi)不在航線上的軍用航空器。相比關(guān)閉雷達，設(shè)置BLK_AREA/NAI_AREA的風(fēng)險是可控的，且抑制范圍可以從小到大慢慢調(diào)整。不過因為是通過數(shù)據(jù)發(fā)布實現(xiàn)的，所以不能隨時屏蔽與開啟，所有調(diào)整必須提前做好規(guī)劃與準(zhǔn)備。

4 前期準(zhǔn)備工作

4.1 關(guān)閉雷達的準(zhǔn)備

①根據(jù)雷達威力圖確認(rèn)周邊單部雷達關(guān)閉后影響到的覆蓋區(qū)域；②在測試平臺上驗證，周邊單部雷達關(guān)閉后對系統(tǒng)航跡及RDP CPU的影響；③請管制部門協(xié)助評估周邊單雷達關(guān)閉對管制工作可能帶來的風(fēng)險。

4.2 設(shè)置BLK_AREA/NAI_AREA過濾目標(biāo)的準(zhǔn)備工作

①請管制部門提供可以設(shè)置BLK_AREA/NAI_AREA的區(qū)域，分為三類：完全無關(guān)的區(qū)域、航路延伸離開FDRP足夠遠(yuǎn)的區(qū)域、FDRG內(nèi)軍方活動區(qū)；②在測試平臺上測試三類區(qū)域設(shè)置后對系統(tǒng)航跡及RDP CPU的影響；③請管制部門評估可能的風(fēng)險并商定可過濾哪一類區(qū)域。

考慮到過濾目標(biāo)后也會過濾目標(biāo)的沖突告警等信息，且FDRG內(nèi)雷達多重覆蓋，暫不考慮在主系統(tǒng)上過濾第三類區(qū)域。

5 測試情況

經(jīng)過與管制部門的溝通，先期在我國的臺灣及中南地區(qū)設(shè)置BLK_AREA。

我國臺灣地區(qū)相關(guān)雷達為福州及廈門雷達，在離線參數(shù)中用多個環(huán)形來近似模擬地形，過濾地區(qū)為島的內(nèi)部區(qū)域，預(yù)計高峰時間段能減少近10個目標(biāo)。

中南地區(qū)相關(guān)雷達為贛州、揭陽、韶關(guān)雷達，管制部門實際關(guān)注的是靠近華東的目標(biāo)，將相對較遠(yuǎn)處的區(qū)域設(shè)為BLK_

AREA，預(yù)計高峰時間段能減少20多個目標(biāo)。

在測試平臺上測試情況見表1：（測試平臺數(shù)據(jù)量較小，CPU一般在40%～50%）。

可以看出，服務(wù)器CPU占用率和系統(tǒng)航跡數(shù)是成正比的，當(dāng)BLK_AREA生效時，系統(tǒng)航跡數(shù)減少，CPU占用率也略微降低。

6 補充說明

自動化系統(tǒng)測試平臺是一個小規(guī)模自動化系統(tǒng)，具有獨立的服務(wù)器、席位和信號引接部分，采用單網(wǎng)配置，軟件版本與參數(shù)設(shè)置與現(xiàn)有主系統(tǒng)相匹配，用于測試各類引接信號及軟件補丁。

測試平臺和主用平臺相比，軟硬件上配置都不同，具體表現(xiàn)在

①節(jié)點數(shù)大大不同，測試平臺席位和服務(wù)器數(shù)量都很少，且沒有冗余配置；②雷達引接數(shù)不同，主系統(tǒng)ACC接了24路，測試平臺當(dāng)時只有13路有效的雷達信號；③軟件配置不同，我們最關(guān)心的THALES主系統(tǒng)RDP服務(wù)器集成了兩個軟件模塊MTP和RDP（分別用于處理系統(tǒng)航跡和告警等），測試平臺上將MTP模塊與RBP模塊一起裝到了shmrrbp01da上，而把RDP模塊與CDP模塊一起裝到了shmrcdp01da上。所以上表的CPU只能反映航跡數(shù)的影響，并不能完全模擬主系統(tǒng)RDP服務(wù)器的CPU 狀態(tài)。

7 結(jié) 語

根據(jù)測試情況已能基本認(rèn)定采用設(shè)置BLK_AREA的方法對降低系統(tǒng)航跡數(shù)和RDP CPU占用率是有效的，測試效果經(jīng)管制部門評估后就可以在主用系統(tǒng)上實施，其設(shè)置范圍還可以擴大到與華北地區(qū)及各航路延伸段?？紤]到航跡數(shù)與CPU比例關(guān)系并非完全線性且測試平臺在規(guī)模上與實際平臺有所區(qū)別，實際效果還要在主系統(tǒng)中試用以后才能確認(rèn)，關(guān)閉雷達的方法由于風(fēng)險較大將作為緊急情況下的備選手段。

參考文獻：

[1] 黃萍.S模式雷達大THALES空管自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].交通管理，2010，（8）.

[2] 張媛媛.空管自動化雷達處理的論述[J].科技信息，2014，（8）.