北京空管自動化備份系統(tǒng)架構(gòu)的研究

摘要：北京空管自動化備份系統(tǒng)項目于2012年正式啟動，于2014年投入試運行使用。系統(tǒng)分為北京區(qū)管、終端、天津三部分，由信息引接子系統(tǒng)、監(jiān)視數(shù)據(jù)前置處理設(shè)備、數(shù)據(jù)通信處理設(shè)備、監(jiān)視數(shù)據(jù)處理設(shè)備、飛行數(shù)據(jù)處理設(shè)備、旁路監(jiān)視數(shù)據(jù)處理機、數(shù)據(jù)記錄回放系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等模塊組成，使用了Solaris操作系統(tǒng)和Oracle10g數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)建成后，已成功實施三次主備切換，對華北空管局安全運行起到了積極的支撐作用。

關(guān)鍵詞：空管；自動化備份系統(tǒng)；Solaris；

中圖分類號：V355 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（a）-0000-00

隨著我國經(jīng)濟持續(xù)快速的增長，極大的帶動了我國民航事業(yè)的發(fā)展?？罩薪煌ü苤剖敲裼煤娇者\輸安全的重中之重?？罩薪煌ü苤扑綄τ诒Ｕ巷w行安全，加大飛行流量，提高空域的利用率，促進民航業(yè)持續(xù)可協(xié)調(diào)發(fā)展起了至關(guān)重要的作用。

1 空管自動化系統(tǒng)背景介紹

空管自動化系統(tǒng)是空中交通管制的主要手段之一，它的主要功能是把多部雷達信號進行處理與融合，并將融合后的自動化系統(tǒng)雷達航跡目標(biāo)與飛行計劃動態(tài)相關(guān)，使地面管制人員清晰準(zhǔn)確的了解空中的實時動態(tài)。

2 北京空管自動化備份系統(tǒng)的概述

北京空管自動化備份系統(tǒng)共分北京區(qū)管、終端、天津三部分，其中終端區(qū)包含塔臺和進近兩部分。北京區(qū)管備份系統(tǒng)主要設(shè)備配置包括監(jiān)視數(shù)據(jù)前置處理機6臺，主監(jiān)視數(shù)據(jù)處理機2臺，旁路監(jiān)視數(shù)據(jù)處理服務(wù)器1臺，飛行數(shù)據(jù)處理機2臺，數(shù)據(jù)通信處理機2臺，數(shù)據(jù)記錄設(shè)備4臺，告警處理處理服務(wù)器2臺，區(qū)域雷達管制席處理機32臺，總主任席處理機1臺，飛行計劃編輯席處理機4臺，系統(tǒng)維護席處理機1臺，技術(shù)監(jiān)控席處理機1臺，數(shù)據(jù)管理席處理機1臺，OASYS維護席處理機2臺，TRACE席處理機1臺，搜救席處理機2臺，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備5臺，雷達質(zhì)量監(jiān)視設(shè)備1臺等。

3 北京空管自動化備份系統(tǒng)的配置及組成

3.1 信息引接子系統(tǒng)

信息引接子系統(tǒng)主要由監(jiān)視數(shù)據(jù)前置處理設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)備組成，監(jiān)視數(shù)據(jù)前置處理機主要是對于航管雷達、ADS-B信息等監(jiān)視數(shù)據(jù)的輸入與輸出，數(shù)據(jù)通信設(shè)備主要完成與飛行相關(guān)數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)的引接與預(yù)處理。信號引接設(shè)備的引接借口類型為RS232的數(shù)據(jù)，路由器引接借口類型為TCP/IP和X.25的數(shù)據(jù)信息。

3.2 監(jiān)視數(shù)據(jù)前置處理設(shè)備

監(jiān)視數(shù)據(jù)前置處理（RFP）設(shè)備包括6臺監(jiān)視數(shù)據(jù)前置處理機。前置處理系統(tǒng)采用冗余主機配置，每路信號分別進入6臺前置機進行預(yù)處理。監(jiān)視數(shù)據(jù)輸入后，經(jīng)過必選優(yōu)化處理，選擇一路最好的信號送到監(jiān)視數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，然后進行監(jiān)視數(shù)據(jù)融合處理。監(jiān)視數(shù)據(jù)融合處理后形成系統(tǒng)綜合航跡，通過監(jiān)視數(shù)據(jù)前置處理設(shè)備的智能通信控制器輸出。監(jiān)視數(shù)據(jù)前置處理機接入A、B、C三個局域網(wǎng)，將預(yù)處理后的監(jiān)視數(shù)據(jù)分別送至2套監(jiān)視數(shù)據(jù)處理機和旁路處理機。

3.3 數(shù)據(jù)通信處理設(shè)備

數(shù)據(jù)通信處理設(shè)備由2臺路由器、2套異步端口轉(zhuǎn)換器（N-Port）和2臺數(shù)據(jù)通信處理機（DCP）組成2套冗余處理設(shè)備，保證引接信息的可靠傳輸和處理。其中路由器主要用于實現(xiàn)AIDC信息輸入輸出、氣象信息輸入、多點定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)引接、數(shù)字化放行信息交互等功能。路由器分別與兩臺DCP連接，輸入輸出數(shù)據(jù)通過DCP進行協(xié)議轉(zhuǎn)換和有效性檢驗處理。異步端口轉(zhuǎn)換器用于實現(xiàn)RS-232數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，包括AFTN數(shù)據(jù)輸入輸出、QNH信息輸入、飛行動態(tài)數(shù)據(jù)輸入輸出和記錄重演同步控制信號的輸入輸出等功能。數(shù)據(jù)通信處理機（DCP）采用冗余結(jié)構(gòu)，完成本系統(tǒng)監(jiān)視信號輸入輸出的處理，接收并處理路由器和N-Port輸出的信息。同時能夠提供與相鄰管制中心自動化系統(tǒng)進行AIDC移交功能。

3.4 監(jiān)視數(shù)據(jù)處理設(shè)備

監(jiān)視數(shù)據(jù)處理設(shè)備由2臺監(jiān)視數(shù)據(jù)處理機（MSDP）組成，實現(xiàn)多源監(jiān)視數(shù)據(jù)融合處理、各類告警和航跡與飛行計劃的相關(guān)等功能。兩臺監(jiān)視數(shù)據(jù)處理設(shè)備分別接入A、B、C三個局域網(wǎng)，兩臺設(shè)備互為主備，為系統(tǒng)提供相關(guān)后的系統(tǒng)綜合航跡和單路航跡顯示。當(dāng)主用監(jiān)視數(shù)據(jù)處理機出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)能夠自動進行主備機切換，切換的過程為無縫切換，不會造成任何數(shù)據(jù)的丟失。

3.5 飛行數(shù)據(jù)處理設(shè)備

飛行數(shù)據(jù)處理設(shè)備由兩臺飛行數(shù)據(jù)處理機（FDP）組成，用于飛行計劃數(shù)據(jù)的綜合處理。采用雙冗余結(jié)構(gòu)，加裝數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。飛行數(shù)據(jù)處理機接入系統(tǒng)A、B、C局域網(wǎng)，并與全系統(tǒng)構(gòu)通。

3.6 旁路監(jiān)視數(shù)據(jù)處理機

旁路監(jiān)視數(shù)據(jù)處理機（BSDP）用于旁路監(jiān)視數(shù)據(jù)的處理。該設(shè)備與C網(wǎng)相連，處理后的信號通過C網(wǎng)進行傳輸。當(dāng)監(jiān)視數(shù)據(jù)處理設(shè)備2臺機器全部故障時，旁路監(jiān)視數(shù)據(jù)處理機可以選擇任意一部單雷達信號供管制員使用。

3.7 數(shù)據(jù)記錄回放系統(tǒng)

數(shù)據(jù)記錄回放系統(tǒng)每天24小時不間斷的對每個管制席位管制員的所有操作指令和結(jié)果進行記錄，并提供在任意指定席位進行任意時段的數(shù)據(jù)回放功能。在回放時，可根據(jù)需要與語音記錄設(shè)備進行同步回放。

3.8 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

在系統(tǒng)內(nèi)部，監(jiān)視數(shù)據(jù)處理機、飛行數(shù)據(jù)處理機、監(jiān)視數(shù)據(jù)前置處理機、數(shù)據(jù)記錄回放系統(tǒng)、各管制席位通過網(wǎng)絡(luò)交換機，組建成星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的三個局域網(wǎng)（A、B、C網(wǎng)），數(shù)據(jù)通信遵循TCP/IP協(xié)議。該系統(tǒng)采用三網(wǎng)運行方式，A網(wǎng)和B網(wǎng)是物理上相對獨立又互為冗余的兩個網(wǎng)絡(luò)，如果其中一個網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)失效時，能自動無縫的切換到另一網(wǎng)。C網(wǎng)主要用于旁路數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)回放等數(shù)據(jù)的傳輸。

4 操作系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫

北京空管自動化備份系統(tǒng)采用Sun公司的Solaris操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)是當(dāng)今世界上主流Unix操作系統(tǒng)之一。其最新的Solaris 10同時吸收了ATT的SystemV和Berkeley的BSD系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)，在當(dāng)今國際市場上，它已經(jīng)從一個研究項目發(fā)展成為了一個占有絕對優(yōu)勢地位的Unix操作系統(tǒng)。為保證系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的高可靠性和系統(tǒng)的高可用性，在本系統(tǒng)中，選用目前較先進的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)Oracle10g。Oracle是世界上較為主流的數(shù)據(jù)庫，其數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有以下功能特性：事務(wù)處理、高可靠性、大容量數(shù)據(jù)的管理能力、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、高安全性、可管理性。

5 結(jié)束語

目前，北京空管自動化備份系統(tǒng)已投入試運行使用，并成功實施過三次主備自動化系統(tǒng)切換，取得了良好效果。本文從自動化備份系統(tǒng)的項目背景、系統(tǒng)概述、配置組成、操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫四個方面，對其進行了全面系統(tǒng)的闡述與論證。未來，我們將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，對主備自動化系統(tǒng)間數(shù)據(jù)通信、無縫切換等前沿課題進行深入研究，以提高系統(tǒng)冗余性，實現(xiàn)風(fēng)險分擔(dān)，為空管安全運行提供更有力的保障。

參考文獻

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