降低空管自動化系統雷達處理服務器的負擔研究

吳屹

摘 要：空管自動化系統硬件設計壽命為6～8 a，國內現在飛速增加的航班量已大大超出幾年前的預計，硬件升級更換又需要一定的周期，一部分設備尤其是運算量很大的幾個關鍵服務器負擔已接近或達到設計臨界值。在現有硬件設備條件下如何應對服務器負擔問題已成為上海地區空管自動化系統一大難題。文章描述了上海空管專題研究克服雷達處理服務器負擔高企的方法。

關鍵詞：RDP，CPU占用率，航跡

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

1 相關情況概述

隨著近幾年我國航空事業的飛速發展，空域流量越來越大，高峰時間段航班量屢創新高。航班量增加的同時，提供管制服務的空管自動化系統的負擔也越來越大。上海地區使用的THALES空管自動化系統（以下簡稱THALES系統）2005年投入使用，負責區域包括整個華東地區高空及上海、合肥共三個機場。系統負擔已接近極限，尤其是雷達處理服務器告警頻頻。在硬件升級之前如何利用現有資源降低服務器負擔為現階段的重點，本文詳述了技術人員如何采取合理手段實現這一目的。

2 服務器狀況

近期雷達處理服務器（RDP）CPU占用率居高不下，2014年以來幾乎每周都會出現多次CPU告警，即占用率超過60%，最高到過66%。一般出現在航班高峰時段，空域中飛行器700多，近期極端情況曾出現超過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%，但已相當接近，春節或夏天航運高峰可能會更高，服務器負擔高企已經成為一個隱患，需要提前制定應對措施。

3 采取的應對措施

RDP處理的主要是系統航跡生成、航跡與計劃相關及告警判斷。我們可以直接干涉的就是系統航跡數，特別是沒有掛單的系統航跡。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的當前不需要管制指揮的目標，這類目標占所有系統航跡的一半左右。目前我們可以采取的措施大致分以下兩種。

3.1 關閉雷達

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

3.2 設置BLK_AREA過濾目標

名詞解釋：BLK_AREA/NAI_AREA

NAI_AREA是針對某部雷達覆蓋區域內劃定的一個區域，在該區域內只更新原有的航跡信息，不會初始化航跡，即不會產生新目標。

BLK_AREA也是針對某部雷達覆蓋區域內劃定的一個區域，在該區域內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。

可以在離線數據中設置BLK_AREA，把一些目前雷達可見但實際上管制員并不關心的雷達目標過濾掉，RDP也就不必理會這些數據，從而有效降低RDP負擔。NAI_AREA則可以用來抑制某一地區某部雷達信號不穩定造成的目標分裂情況，目前看來有幾種目標是可以被過濾掉的。

①與上海根本無關的目標（比如我國臺灣地區有很多無關目標）。

②航路與上海相連，但離進入上海管制還有很遠距離（有些航班在離上海FDRG很遠就被發現，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）。

③FDRG內不在航線上的軍用航空器。相比關閉雷達，設置BLK_AREA/NAI_AREA的風險是可控的，且抑制范圍可以從小到大慢慢調整。不過因為是通過數據發布實現的，所以不能隨時屏蔽與開啟，所有調整必須提前做好規劃與準備。

4 前期準備工作

4.1 關閉雷達的準備

①根據雷達威力圖確認周邊單部雷達關閉后影響到的覆蓋區域；②在測試平臺上驗證，周邊單部雷達關閉后對系統航跡及RDP CPU的影響；③請管制部門協助評估周邊單雷達關閉對管制工作可能帶來的風險。

4.2 設置BLK_AREA/NAI_AREA過濾目標的準備工作

①請管制部門提供可以設置BLK_AREA/NAI_AREA的區域，分為三類：完全無關的區域、航路延伸離開FDRP足夠遠的區域、FDRG內軍方活動區；②在測試平臺上測試三類區域設置后對系統航跡及RDP CPU的影響；③請管制部門評估可能的風險并商定可過濾哪一類區域。

考慮到過濾目標后也會過濾目標的沖突告警等信息，且FDRG內雷達多重覆蓋，暫不考慮在主系統上過濾第三類區域。

5 測試情況

經過與管制部門的溝通，先期在我國的臺灣及中南地區設置BLK_AREA。

我國臺灣地區相關雷達為福州及廈門雷達，在離線參數中用多個環形來近似模擬地形，過濾地區為島的內部區域，預計高峰時間段能減少近10個目標。

中南地區相關雷達為贛州、揭陽、韶關雷達，管制部門實際關注的是靠近華東的目標，將相對較遠處的區域設為BLK_

AREA，預計高峰時間段能減少20多個目標。

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

可以看出，服務器CPU占用率和系統航跡數是成正比的，當BLK_AREA生效時，系統航跡數減少，CPU占用率也略微降低。

6 補充說明

自動化系統測試平臺是一個小規模自動化系統，具有獨立的服務器、席位和信號引接部分，采用單網配置，軟件版本與參數設置與現有主系統相匹配，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，具體表現在

①節點數大大不同，測試平臺席位和服務器數量都很少，且沒有冗余配置；②雷達引接數不同，主系統ACC接了24路，測試平臺當時只有13路有效的雷達信號；③軟件配置不同，我們最關心的THALES主系統RDP服務器集成了兩個軟件模塊MTP和RDP（分別用于處理系統航跡和告警等），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只能反映航跡數的影響，并不能完全模擬主系統RDP服務器的CPU 狀態。

7 結 語

根據測試情況已能基本認定采用設置BLK_AREA的方法對降低系統航跡數和RDP CPU占用率是有效的，測試效果經管制部門評估后就可以在主用系統上實施，其設置范圍還可以擴大到與華北地區及各航路延伸段。考慮到航跡數與CPU比例關系并非完全線性且測試平臺在規模上與實際平臺有所區別，實際效果還要在主系統中試用以后才能確認，關閉雷達的方法由于風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空管自動化系統中的應用[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）.