空中交通管制塔臺模擬機(jī)的設(shè)計(jì)及開發(fā)

楊萬龍

摘 要：空中交通管制塔臺模擬機(jī)的最主要的作用是通過對塔臺管制人員進(jìn)行培訓(xùn)，來對機(jī)場的容量和流量負(fù)荷進(jìn)行評估，從而規(guī)劃處一個全新的新機(jī)場。控制交通管制塔臺與航空雷達(dá)模擬機(jī)和程序管制模型機(jī)共同構(gòu)成了新一代的航管模擬訓(xùn)練的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品共同為民航管制員們提供了更為全面與安全的訓(xùn)練手段。

關(guān)鍵詞：空中交通管制塔臺；模擬機(jī)；設(shè)計(jì)

歐美的一些國家從70年代就已經(jīng)成功研制，以雷達(dá)模型機(jī)最為有代表性的一種空中交通管制模型機(jī)，并且到了80年代仍然通過使用航管模型機(jī)，對航管人員開展培訓(xùn)工作。國家機(jī)關(guān)在國際民航組織的支持下，通過在加拿大等地區(qū)，廣泛引進(jìn)各種型號的塔臺模擬機(jī)。但是這類模擬機(jī)的性能與質(zhì)量都很不穩(wěn)定，在實(shí)際的使用過程中，不能很好的被運(yùn)用。因此，在很多單位都從事模擬機(jī)的研究工作，但是都沒有獲得成功的案例。

1 系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)過程中的問題

塔臺模擬機(jī)這類裝置，是一個極具分散的實(shí)時計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，因此計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)被稱為全殲工程中遇到十分困難的問題，主要是因?yàn)樵诂F(xiàn)實(shí)生活中，這類系統(tǒng)的原理很復(fù)雜，并且具有動態(tài)性與并發(fā)性的特征。這類模型如果只是面向?qū)ο筮M(jìn)行的設(shè)計(jì)工作，并不能更好的適用于這類系統(tǒng)。針對在實(shí)際中的這類情況，國際上的許多工程專家采取了一定的措施，在實(shí)際生活中實(shí)時實(shí)地的面向?qū)ο笳归_設(shè)計(jì)工作，通過構(gòu)建各種不同類型的建模語言，可以在最大程度上提高軟件開發(fā)的效率和軟件的質(zhì)量，因此在現(xiàn)實(shí)中，要有針對性的對這個語言采取支持的態(tài)度，并且要及時的應(yīng)用到模擬機(jī)系統(tǒng)中，才能保證模擬機(jī)的可靠性與準(zhǔn)確性。塔臺模擬機(jī)的管制主要包括：空中管制與地面管制，同時在進(jìn)行管制的過程中，會使用到各種命令，在某些情況下，使用的命令甚至高達(dá)100種，并且交通管制命令也隨著各類空中交通管制規(guī)則的修訂出現(xiàn)各種不同的情況。各個國家使用命令的不同，也會引起相應(yīng)的改變。在通過銷售雷達(dá)模擬機(jī)的整個步驟中，我國已經(jīng)花費(fèi)了大量的時間和精力，不利于交通管制系統(tǒng)的全面升級，并將要面臨龐大的負(fù)擔(dān)。因此，在全面設(shè)計(jì)塔臺模擬機(jī)的過程中，首先要把飛行器的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，與之相對應(yīng)車輛的動作快速分解成一定的語言，通過實(shí)際的操作，再進(jìn)行合理的編程才能完整的展現(xiàn)出來且保證設(shè)計(jì)模塊不會損壞。然后通過高端的圖形工作站，從根本上保證好硬件的質(zhì)量問題。相比于專門的圖形發(fā)生器，其具比較高的性價(jià)比，還能提高整個系統(tǒng)的工作效率，全面促進(jìn)系統(tǒng)的升級。但是由于系統(tǒng)中不具備視景驅(qū)動軟件包，因此降低了軟件的成本。

2 塔臺模擬機(jī)的設(shè)計(jì)原理與工作流程

塔臺模擬機(jī)主要是對塔臺在職人員進(jìn)行訓(xùn)練的一項(xiàng)有效的設(shè)備，通過采用國際上塔臺模擬機(jī)的虛擬現(xiàn)實(shí)這項(xiàng)技術(shù)，充分利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，才能真實(shí)再現(xiàn)出塔臺管制員們的工作環(huán)境，有利于管理人員更好的執(zhí)行管理命令，執(zhí)行管理命令具有十分重要的作用，為了訓(xùn)練出一批合格的塔臺管制員。同時在利用塔臺模擬機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練具有更多的優(yōu)點(diǎn)，真實(shí)程度高，不會給相關(guān)的管理人員帶來非常重大的意外事故。尤其是在面對復(fù)雜的交通狀況時，訓(xùn)練管制員們面對緊急事件的處理問題能力。塔臺模擬機(jī)的設(shè)計(jì)并不只是模仿國外的設(shè)計(jì)，還會順應(yīng)塔臺的發(fā)展?fàn)顩r，與國外的現(xiàn)今技術(shù)共同合作，由于國外系統(tǒng)也長期的處在驗(yàn)收階段，其與推廣技術(shù)都是先進(jìn)的。通過采用國內(nèi)外先進(jìn)的成熟硬件設(shè)備，在系統(tǒng)的集成與研制方面都具有一定的獨(dú)立版權(quán)，利用成熟的“貨架產(chǎn)品”來促進(jìn)發(fā)展，才能保證好設(shè)備的可靠性。

塔臺模擬機(jī)系統(tǒng)的工作流程：系統(tǒng)由硬件設(shè)備和軟件設(shè)備共同組成，同時，為了完成好塔臺模擬機(jī)這種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)。通過采用組件式方法，促進(jìn)系統(tǒng)走向模塊化的發(fā)展方向，與此同時，模擬機(jī)也能適應(yīng)各個不同配置的要求。塔臺模擬機(jī)的組件是大量進(jìn)行空管訓(xùn)練的基礎(chǔ)，只有組件間的不同功能相互作用，才能實(shí)現(xiàn)好塔臺模擬機(jī)的工作，除此之外，還要與局域網(wǎng)合理的連接，只有這樣，才是一個完整統(tǒng)一的系統(tǒng)。

2.1 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器是塔臺模擬機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的核心，尤其是在訓(xùn)練的初始階段，就應(yīng)該通過數(shù)據(jù)庫來加強(qiáng)整個訓(xùn)練計(jì)劃。通過管制員席位和實(shí)時視景生成器模擬機(jī)長席位，實(shí)時實(shí)地的提供在各種狀態(tài)下的目標(biāo)信息，并且要把信息顯示出來。還要接受從模擬機(jī)長席位提出的關(guān)于各種目標(biāo)的控制命令，充分完成整個目標(biāo)在運(yùn)動過程中的計(jì)算。

2.2 視景生成器

視景生成器主要的作用是繪制透過塔臺看到的單位面積內(nèi)的視景。在視景中存在的各種運(yùn)動目標(biāo)參數(shù)，主要是由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器來提供，并且計(jì)算出來。

2.3 管制員席位

把各種各樣的信息傳遞給塔臺管制員，主要內(nèi)容包括：飛機(jī)的飛行計(jì)劃、各類氣象信息、系統(tǒng)有效生成的實(shí)踐。這類信息的完成，更需要通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器來充分實(shí)現(xiàn)。與此同時，在模擬現(xiàn)場中還提供了大量的開關(guān)設(shè)備，開關(guān)設(shè)備的燈光主要包括：跑道、盲降燈光等引導(dǎo)系統(tǒng)。

2.4 模擬機(jī)長席位

在模擬機(jī)長這個位置上，通過輸入塔臺管制人員的口令，利用計(jì)算機(jī)的鍵盤輸入各種各樣的命令，命令能在整體上控制好車輛的運(yùn)動狀態(tài)，之后模擬機(jī)再把各種命令及時的，傳送到各大網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中，利用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器計(jì)算出各種實(shí)際數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括各個目標(biāo)的運(yùn)動狀況和速度大小，目標(biāo)的檢測等。然后再把運(yùn)算出來的結(jié)果發(fā)送到各個席位中，根據(jù)實(shí)際情況，不斷刷新出各個席位顯示出來的各項(xiàng)內(nèi)容。除此之外，模擬機(jī)長席位還具有氣象條件轉(zhuǎn)化的功能。

2.5 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要是用來對模擬機(jī)器系統(tǒng)進(jìn)行有效的管理，尤其是在整個系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，更應(yīng)該充分利用各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這類數(shù)據(jù)主要包括，飛行計(jì)劃、飛行訓(xùn)練計(jì)劃、飛機(jī)性能參數(shù)、管制區(qū)域、機(jī)場內(nèi)部的相關(guān)參數(shù)、三維立體視景模型、氣象模型和各種不同的管制命令等。

2.6 模擬通訊系統(tǒng)

作為連接塔臺管制人員與機(jī)長之間的一種無線網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)。模擬通訊系統(tǒng)也利用數(shù)字的強(qiáng)大功能來記錄，在實(shí)時網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的有力控制之下，可以實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練內(nèi)容的同步記錄，記錄的主要內(nèi)容不僅包括聲音，還包括圖像等。除了同步記錄這項(xiàng)功能之外，還能根據(jù)各個不同用戶的需求，對訓(xùn)練過程進(jìn)行重新播放，以此來實(shí)現(xiàn)后期的批評與獎勵。

2.7 環(huán)繞立體聲

塔臺模擬機(jī)中的環(huán)繞立體聲音系統(tǒng)是根據(jù)飛機(jī)的類型，飛機(jī)的空間，以及一定的環(huán)境來產(chǎn)生的聲音效果。

3 結(jié)束語

到目前為止，我國已經(jīng)成功的研制出了。各種各樣的塔臺模擬機(jī)。航空管局等單位在這些樣機(jī)上。先后培訓(xùn)了大批的搭臺管制員，并且對這些管制員進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)。培訓(xùn)內(nèi)容包括：塔臺上的單跑道運(yùn)行方式與雙跑道運(yùn)行方式結(jié)合對在飛機(jī)的起飛與落地，間隔的過程中良好的掌握能力，地面上的管制與調(diào)度，都要經(jīng)過嚴(yán)格的訓(xùn)練過程，才能取得滿意的訓(xùn)練結(jié)果。與此同時，塔臺模擬機(jī)還要與雷達(dá)模擬機(jī)，利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合，才能有利于塔臺模擬機(jī)努力開展工作。

參考文獻(xiàn)

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