淺談場監(jiān)與歐洲貓的飛行計劃數(shù)據(jù)接口

徐晏捷

摘 ?要：浦東機(jī)場現(xiàn)有場面監(jiān)視雷達(dá)于1999年5月開始安裝，8月進(jìn)入調(diào)試階段，10月投入使用。隨著場面監(jiān)視雷達(dá)功能的發(fā)展和完善，外部信號的引接和融合越發(fā)重要。文章主要介紹了浦東機(jī)場場監(jiān)系統(tǒng)從歐洲貓系統(tǒng)獲取飛行計劃數(shù)據(jù)的接口，并對接口的配置定義，數(shù)據(jù)字節(jié)結(jié)構(gòu)稍作分析，最后提出總結(jié)及展望。

關(guān)鍵詞：場面監(jiān)視雷達(dá);飛行計劃;外部接口

中圖分類號：V351 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）06-0062-03

隨著航空運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，大型樞紐機(jī)場的飛機(jī)起降架次迅速增長，大型機(jī)場地面環(huán)境復(fù)雜，飛機(jī)起降密度高，又要在全天候的天氣條件下保持機(jī)場的正常運(yùn)行。機(jī)場運(yùn)行中不可避免地存在飛機(jī)與飛機(jī)、飛機(jī)與車輛之間的沖突。此外，由于氣候、目視條件等因素，在低能見度和視線被遮擋的情況下，塔臺和站坪的管制指揮工作僅依靠目視指揮和管理地面交通將十分困難。場面監(jiān)視雷達(dá)及其處理系統(tǒng)作為解決這一問題的一個有效工具，在國內(nèi)外大型機(jī)場的運(yùn)行中得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，場面監(jiān)視雷達(dá)伴隨著系統(tǒng)功能的增強(qiáng)，其系統(tǒng)功能的實現(xiàn)越來越依賴于外部信息。本文介紹的飛行計劃數(shù)據(jù)就是場監(jiān)雷達(dá)系統(tǒng)獲得的外部信息之一。

1 ?相關(guān)系統(tǒng)概述

1.1 ?歐洲貓系統(tǒng)概述

空管自動化系統(tǒng)是依托計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，實時接收、處理并顯示監(jiān)視系統(tǒng)數(shù)據(jù)、報文和其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)，協(xié)助管制員實現(xiàn)對航班管制任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)，是空中交通管理系統(tǒng)的（ATM）的重要組成部分。

歐洲貓自動化系統(tǒng)能夠處理和顯示雷達(dá)監(jiān)視數(shù)據(jù)，區(qū)域氣壓數(shù)據(jù)，飛行計劃數(shù)據(jù)，自動相關(guān)監(jiān)視數(shù)據(jù)，地空數(shù)據(jù)鏈數(shù)據(jù)。同時系統(tǒng)提供的直觀監(jiān)控手段使得技術(shù)人員更加方便地對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)升級，保證了飛行安全。

歐洲貓自動化系統(tǒng)會將飛行計劃信息送到場監(jiān)系統(tǒng)。

1.2 ?場監(jiān)雷達(dá)系統(tǒng)概述

場面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)是空中交通管制系統(tǒng)的重要組成部分之一，它把計算機(jī)、雷達(dá)、通信設(shè)備等先進(jìn)的電子設(shè)備綜合利用到空中交通管制方面的一個復(fù)雜的電子系統(tǒng)。該系統(tǒng)以計算機(jī)為核心、實現(xiàn)了對雷達(dá)、飛行計劃、氣象、人機(jī)對話等信息的自動化處理，為機(jī)場提供了安全服務(wù)，使機(jī)場通航能力增強(qiáng)，同時也有效減少了機(jī)場的擁擠，提高效率，從而大大提高了空域的利用率，同時為管制員提供了及時、準(zhǔn)確的飛行情報和管制參數(shù)，增強(qiáng)了空中飛行安全，減輕了管制人員的工作負(fù)擔(dān)，在國際大型機(jī)場中得到了廣泛的應(yīng)用。

2 ?飛行計劃接口分析

2.1 ?飛行計劃作用及場監(jiān)數(shù)據(jù)流程

系統(tǒng)有兩大主要功能，分別是監(jiān)視和控制。監(jiān)視是指x波段雷達(dá)掃描地面飛機(jī)車輛等地面物體，為系統(tǒng)提供目標(biāo)信息?？刂剖侵笧闄C(jī)場調(diào)度提供跑道侵入監(jiān)視、滑行道沖突監(jiān)視、穿越禁區(qū)監(jiān)視、進(jìn)港飛機(jī)自動識別等功能。

本系統(tǒng)由雷達(dá)頭部分和雷達(dá)終端處理系統(tǒng)組成。

終端處理系統(tǒng)可引接的外接信號包括空域監(jiān)視雷達(dá)、飛行計劃信息、車載應(yīng)答器系統(tǒng)、停機(jī)坪橋位信息系統(tǒng)等，并將收到的信息與目標(biāo)作統(tǒng)一的融合處理。

系統(tǒng)向管制人員提供跑道、機(jī)坪、滑行道、停機(jī)橋位等需要監(jiān)視關(guān)心的區(qū)域的飛機(jī)、車輛等物體的位置、大小、速度等信息。

到港航班的掛牌信息包括飛機(jī)機(jī)型、速度、航班號、呼號以及將要?？康臋C(jī)位等。由FDPS提供飛行計劃信息;由進(jìn)近雷達(dá)提供飛機(jī)的速度、方向、檢測的時間等：由機(jī)位分配系統(tǒng)提供機(jī)位的分配情況。

離港航班的掛牌的完成與到港航班有所不同，盡管離港航班的掛牌信息也應(yīng)包括飛機(jī)的航班號、機(jī)型、呼號等信息，但是這些信息的來源與到港航班的不同，它的過程應(yīng)該是離港系統(tǒng)的航班關(guān)閉信息發(fā)出后或登機(jī)橋撤離后，系統(tǒng)自動地查閱離港動態(tài)的航班信息，從而獲得機(jī)型、航班號及呼號等信息。

場監(jiān)由外部接口從歐洲貓系統(tǒng)獲得飛行計劃數(shù)據(jù)后，經(jīng)接口處理服務(wù)器送至綜合航跡處理服務(wù)器，由綜合航跡處理服務(wù)器對系統(tǒng)航跡與系統(tǒng)的外接信息（飛行計劃、橋位信息、GPS時鐘信息、氣象信息）進(jìn)行融合處理，產(chǎn)生最終可識別的系統(tǒng)航跡，送到管制員人機(jī)界面。

2.2 ?早期馬丁系統(tǒng)的飛行計劃接入方式

由于當(dāng)時的Lockheed Martin自動化系統(tǒng)早于場面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)簽約，并已完成系統(tǒng)定型，自動化系統(tǒng)不具備向外部系統(tǒng)輸出飛行計劃的端口。雖然馬丁公司提出了增加飛行計劃輸出終端的方案，但由于合同變更引起的資金增加是當(dāng)時項目實施中無法承受的。在與HITT 公司協(xié)商后，最終變更了技術(shù)方案，改從塔臺管制席位的進(jìn)程單打印機(jī)端口讀取文本信息來獲取進(jìn)離場航班的飛行計劃信息。

在早期的場面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)中，飛行計劃信息的獲得僅限于飛行進(jìn)程單中所包含的信息，還要受制于進(jìn)程單打印機(jī)的工作狀態(tài)。造成場面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)的監(jiān)視、控制等基本功能的不完善。

2.3 ?現(xiàn)用場監(jiān)系統(tǒng)的飛行計劃接入方式

上海區(qū)域管制中心建成后，浦東原有的Lockheed Martin 空管自動化系統(tǒng)的塔臺設(shè)備隨著新設(shè)備的啟用而退出使用，場面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)原來從進(jìn)程單打印機(jī)獲取飛行計劃信息的方式也無法繼續(xù)采用。同時，華東地區(qū)的飛行計劃處理全部改由上海區(qū)管中心處理，而浦東塔臺作為區(qū)管中心的一個遠(yuǎn)端塔臺成為與區(qū)管中心Eurocat-X自動化系統(tǒng)緊密相連的一部分。而區(qū)管中心自動化系統(tǒng)的遠(yuǎn)端塔臺網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也為新的飛行計劃信息集成方式提供了便利，并且Eurocat-X自動化系統(tǒng)自身具備較為完善的場面監(jiān)視雷達(dá)的接口支持能力。

為了從區(qū)域管制中心自動化系統(tǒng)直接獲取飛行計劃信息，HITT公司在升級項目中根據(jù)Thales公司提供的場面監(jiān)視雷達(dá)接口控制文件Eurocat-X/SMR INTERFACE CONTROL DOC-

UMENT開發(fā)了接口飛行計劃接入配置文件控制軟件。

2.4 ?自動化系統(tǒng)與場監(jiān)設(shè)備間的傳輸方式

區(qū)管的CDP根據(jù)離線數(shù)據(jù)的預(yù)先定義，實時讀取主系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的信息，通過軟件模塊將選擇的信息數(shù)據(jù)發(fā)往路由器，經(jīng)由光環(huán)網(wǎng)發(fā)往指定的塔臺分區(qū)。當(dāng)目的地路由器收到數(shù)據(jù)后，通過本地CDP處理收到的數(shù)據(jù)并向浦東塔臺分區(qū)的局域網(wǎng)廣播發(fā)送。

歐洲貓A、B網(wǎng)交換機(jī)分別引接至兩個CISCO防火墻，兩臺防火墻分別引mgmt口接線至HUB連入日志服務(wù)器，日志服務(wù)器采用一臺PC機(jī)加載虛擬機(jī)的模式構(gòu)成2套日志記錄。防火墻數(shù)據(jù)出口直接接入場監(jiān)系統(tǒng)兩臺IP特別設(shè)定的網(wǎng)口。

3 ?飛行計劃數(shù)據(jù)內(nèi)容分析

3.1 ?飛行計劃文件字節(jié)位結(jié)構(gòu)分析

數(shù)據(jù)幀格式是按照UDP標(biāo)準(zhǔn)定義的，數(shù)據(jù)區(qū)域空白部分用空格即十六進(jìn)制ASCII碼“20”填充。SMR通過默認(rèn)64位ping命令每十秒最多一次檢測CDP的nr0端口。

FDR的內(nèi)容組成定義如下：

FDR="FDR"++++

DES>++++++

UNWAY>++++

BER>+++

N_STATE>+++++

其中：

"FDR"該字段開頭則該數(shù)據(jù)包的內(nèi)容是飛行計劃。

CALLSIGN=10{X}10——航班呼號，使用10位包含26個大寫字母以及0-9十個數(shù)字來表示。

SSR_CODE=4{7}4——二次代碼，使用一個四位8進(jìn)制數(shù)表示。

ADEP=4{A}4——起飛機(jī)場，使用四位大寫字母表示。

ADES=4{A}4——目的機(jī)場，使用四位大寫字母表示。

TYPE=4{A}4——飛機(jī)型號，使用四位大寫字母或數(shù)字來表示。

WTC=1{A}1——尾流，使用一位大寫字母表示。

ETD=4{9}4——起飛時間，包含小時和分鐘，用四位數(shù)字表示，其中前兩位為00到23，后兩位為00到59。

ETA=4{9}4——落地時間，規(guī)則同ETA。

RUNWAY=3{X}3——跑道號，3位大寫字母或數(shù)字表示，描述起飛以及降落的跑道號。

SID=5{X}5——標(biāo)準(zhǔn)離港程序，五位大寫字母或數(shù)字表示。

STAR=5{X}5——標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)港航路，五位大寫字母或數(shù)字表示。

REGISTRATION_NUMBER=10{X}10——航班注冊號，十位大寫字母或數(shù)字表示。

FLIGHT_RULE=X——飛行規(guī)則，包括儀表飛行I、目視飛行V、先儀表飛行Y、先目視飛行Z。

FLIGHT_TYPE=X——航班類型，包括定期航班等，以S，N，G，M，X，E，J，B或Q表示。

LABEL_DATA=10{X}10——標(biāo)簽，十位大寫字母或數(shù)字表示。

GATE=10{X}10——機(jī)場橋位信息，十位大寫字母或數(shù)字表示。

FLIGHT_PLAN_STATE=4{A}4=飛行計劃狀態(tài)，

"PREA"表示預(yù)激活狀態(tài)

"COOR"表示協(xié)調(diào)狀態(tài)

"CONT"表示管制狀態(tài)

"HAND"表示移交狀態(tài)

"SUSP"表示懸掛狀態(tài)

"INHB"表示抑制狀態(tài)

"UNC"表示非管制狀態(tài)

"FIN"表示結(jié)束狀態(tài)

CFL=3{9}3——指令高度，3位數(shù)字，單位為百英尺

RFL=3{9}3——許可高度，3位數(shù)字，單位為百英尺

ATA=4{9}4——實際到達(dá)時間，規(guī)則同ETA

ATD=4{9}4——實際起飛時間，規(guī)則同ETA

ROUTE=30{}30——路徑點(diǎn)

ROUTE_ELEMENT=

+

+

NAME=11{X}11——路徑點(diǎn)，默認(rèn)為空值

ETO=預(yù)計穿越時間，規(guī)則同ETA

FL=3{9}——3飛行高度，單位是百英尺

TUID項是唯一標(biāo)識飛行計劃數(shù)據(jù)的12字節(jié)數(shù)據(jù)，由自動化系統(tǒng)生成，這串?dāng)?shù)字是產(chǎn)生時間的毫秒級時間戳，F(xiàn)DP在同一個毫秒內(nèi)不會產(chǎn)生多于一個的飛行計劃。為標(biāo)記無效的飛行計劃，該數(shù)據(jù)傳輸時只傳輸TUID部分而其他字節(jié)位都為空格。

飛行計劃數(shù)據(jù)的內(nèi)容是根據(jù)字節(jié)位置確定的，具體如下：

字節(jié)位 內(nèi)容

1-3 字符串“FDR”

4-13 航班呼號

14-17 二次代碼

18-21 起飛機(jī)場

22-25 降落機(jī)場

26-29 飛機(jī)型號

30 尾流

31-34 起飛時間

35-38 到達(dá)時間

39-48 標(biāo)簽

49-51 跑道

52-61 橋位

62-66 標(biāo)準(zhǔn)離港

67-71 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)港

72-81 航班注冊號

82 飛行規(guī)則

83 飛行類型

84-87 飛行計劃狀態(tài)

88-91 實際起飛時間

92-95 實際到達(dá)時間

96-98 指令高度

99-101 許可高度

102-641 路徑

642-653 計劃唯一標(biāo)識碼

3.2 ?接口監(jiān)視工具及場監(jiān)對飛行計劃的處理

場監(jiān)系統(tǒng)還有用一個Eval-monitor工具，通過建立一個eval-monitor 連接可檢查輸入系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時信息。

telnet ip01 eval-plamas

Trying 10.15.1.51...

Connected to ip01.

Escape character is '^]'.

*** Welcome to PLAMAS ***

PLMATC_CVS_TAG：

PLMATC_1_0_0 （build 20071121561），

Nov 16 2007， 17：12：34

> ed input （檢查在PLAMAS上輸入的飛行計劃）

Received input data：

<！-- ID：2826679-->

NDC303A

2007-11-21

ESSA

EKCH

A

M82

MD82

M

SERDT

... etc ...

3.3 ?飛行計劃處理

系統(tǒng)通過接口處理服務(wù)器接收飛行計劃數(shù)據(jù)，然后送至TFP模塊。TFP嘗試匹配相關(guān)數(shù)據(jù)（包括SSR碼、應(yīng)答機(jī)碼和應(yīng)答機(jī)名）和系統(tǒng)收到飛機(jī)傳回的信息。要是他們匹配，那計劃的ID與系統(tǒng)航跡相融合。這被稱為自動驗證。

TFP會把計劃送到管制界面，管制也可以手動地為航跡掛上計劃。

4 ?結(jié) ?語

現(xiàn)用場監(jiān)系統(tǒng)完全依賴歐洲貓系統(tǒng)送至浦東分區(qū)的飛行計劃數(shù)據(jù)，若歐洲貓主系統(tǒng)降級或鏈路等其他問題導(dǎo)致系統(tǒng)無法更新飛行計劃，系統(tǒng)將只能對已有計劃的航班進(jìn)行掛單等處理，在惡劣天氣時影響尤為顯著。

參考文獻(xiàn)：

[1] 甘成愿.場面監(jiān)視雷達(dá)設(shè)備監(jiān)控與狀態(tài)采集系統(tǒng)的研發(fā)[J].電子測試，2013，（16）.

[2] 李斌，張冠杰.場面監(jiān)視雷達(dá)技術(shù)發(fā)展綜述[J].火控雷達(dá)技術(shù)，2010，（2）.