淺談場(chǎng)監(jiān)與歐洲貓的飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)接口

徐晏捷

摘 ?要：浦東機(jī)場(chǎng)現(xiàn)有場(chǎng)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(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)功能的發(fā)展和完善，外部信號(hào)的引接和融合越發(fā)重要。文章主要介紹了浦東機(jī)場(chǎng)場(chǎng)監(jiān)系統(tǒng)從歐洲貓系統(tǒng)獲取飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)的接口，并對(duì)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(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá);飛行計(jì)劃;外部接口

中圖分類號(hào)：V351 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：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(chǎng)的飛機(jī)起降架次迅速增長(zhǎng)，大型機(jī)場(chǎng)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(chǎng)的正常運(yùn)行。機(jī)場(chǎng)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(tái)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(chǎng)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(gè)有效工具，在國(guó)內(nèi)外大型機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行中得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，場(chǎng)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(shí)現(xiàn)越來越依賴于外部信息。本文介紹的飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)就是場(chǎng)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(dòng)化系統(tǒng)是依托計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)時(shí)接收、處理并顯示監(jiān)視系統(tǒng)數(shù)據(jù)、報(bào)文和其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)，協(xié)助管制員實(shí)現(xiàn)對(duì)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(dòng)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(jì)劃數(shù)據(jù)，自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視數(shù)據(jù)，地空數(shù)據(jù)鏈數(shù)據(jù)。同時(shí)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)升級(jí)，保證了飛行安全。

歐洲貓自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)將飛行計(jì)劃信息送到場(chǎng)監(jiān)系統(tǒng)。

1.2 ?場(chǎng)監(jiān)雷達(dá)系統(tǒng)概述

場(chǎng)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(jì)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(gè)復(fù)雜的電子系統(tǒng)。該系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)為核心、實(shí)現(xiàn)了對(duì)雷達(dá)、飛行計(jì)劃、氣象、人機(jī)對(duì)話等信息的自動(dòng)化處理，為機(jī)場(chǎng)提供了安全服務(wù)，使機(jī)場(chǎng)通航能力增強(qiáng)，同時(shí)也有效減少了機(jī)場(chǎng)的擁擠，提高效率，從而大大提高了空域的利用率，同時(shí)為管制員提供了及時(shí)、準(zhǔn)確的飛行情報(bào)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(guó)際大型機(jī)場(chǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

2 ?飛行計(jì)劃接口分析

2.1 ?飛行計(jì)劃作用及場(chǎng)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。控制是指為機(jī)場(chǎng)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(dòng)識(shí)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(hào)包括空域監(jiān)視雷達(dá)、飛行計(jì)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(hào)、呼號(hào)以及將要停靠的機(jī)位等。由FDPS提供飛行計(jì)劃信息;由進(jìn)近雷達(dá)提供飛機(jī)的速度、方向、檢測(cè)的時(shí)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(hào)、機(jī)型、呼號(hào)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(dòng)地查閱離港動(dòng)態(tài)的航班信息，從而獲得機(jī)型、航班號(hào)及呼號(hào)等信息。

場(chǎng)監(jiān)由外部接口從歐洲貓系統(tǒng)獲得飛行計(jì)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(duì)系統(tǒng)航跡與系統(tǒng)的外接信息（飛行計(jì)劃、橋位信息、GPS時(shí)鐘信息、氣象信息）進(jìn)行融合處理，產(chǎn)生最終可識(shí)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(jì)劃接入方式

由于當(dāng)時(shí)的Lockheed Martin自動(dòng)化系統(tǒng)早于場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)簽約，并已完成系統(tǒng)定型，自動(dòng)化系統(tǒng)不具備向外部系統(tǒng)輸出飛行計(jì)劃的端口。雖然馬丁公司提出了增加飛行計(jì)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(shí)項(xiàng)目實(shí)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(tái)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(chǎng)航班的飛行計(jì)劃信息。

在早期的場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)中，飛行計(jì)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(chǎng)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(chǎng)監(jiān)系統(tǒng)的飛行計(jì)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(dòng)化系統(tǒng)的塔臺(tái)設(shè)備隨著新設(shè)備的啟用而退出使用，場(chǎng)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(jì)劃信息的方式也無法繼續(xù)采用。同時(shí)，華東地區(qū)的飛行計(jì)劃處理全部改由上海區(qū)管中心處理，而浦東塔臺(tái)作為區(qū)管中心的一個(gè)遠(yuǎn)端塔臺(tái)成為與區(qū)管中心Eurocat-X自動(dòng)化系統(tǒng)緊密相連的一部分。而區(qū)管中心自動(dòng)化系統(tǒng)的遠(yuǎn)端塔臺(tái)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也為新的飛行計(jì)劃信息集成方式提供了便利，并且Eurocat-X自動(dòng)化系統(tǒng)自身具備較為完善的場(chǎng)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(dòng)化系統(tǒng)直接獲取飛行計(jì)劃信息，HITT公司在升級(jí)項(xiàng)目中根據(jù)Thales公司提供的場(chǎng)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(jì)劃接入配置文件控制軟件。

2.4 ?自動(dòng)化系統(tǒng)與場(chǎng)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(shí)時(shí)讀取主系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)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(tái)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(tái)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(gè)CISCO防火墻，兩臺(tái)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(tái)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(chǎng)監(jiān)系統(tǒng)兩臺(tái)IP特別設(shè)定的網(wǎng)口。

3 ?飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)內(nèi)容分析

3.1 ?飛行計(jì)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(cè)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(jì)劃。

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

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

ADEP=4{A}4——起飛機(jī)場(chǎng)，使用四位大寫字母表示。

ADES=4{A}4——目的機(jī)場(chǎng)，使用四位大寫字母表示。

TYPE=4{A}4——飛機(jī)型號(hào)，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(shí)間，包含小時(shí)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(shí)間，規(guī)則同ETA。

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

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(cè)號(hào)，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(chǎng)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(jì)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(shí)際到達(dá)時(shí)間，規(guī)則同ETA

ATD=4{9}4——實(shí)際起飛時(shí)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(jì)穿越時(shí)間，規(guī)則同ETA

FL=3{9}——3飛行高度，單位是百英尺

TUID項(xiàng)是唯一標(biāo)識(shí)飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)的12字節(jié)數(shù)據(jù)，由自動(dòng)化系統(tǒng)生成，這串?dāng)?shù)字是產(chǎn)生時(shí)間的毫秒級(jí)時(shí)間戳，F(xiàn)DP在同一個(gè)毫秒內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生多于一個(gè)的飛行計(jì)劃。為標(biāo)記無效的飛行計(jì)劃，該數(shù)據(jù)傳輸時(shí)只傳輸TUID部分而其他字節(jié)位都為空格。

飛行計(jì)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(hào)

14-17 二次代碼

18-21 起飛機(jī)場(chǎng)

22-25 降落機(jī)場(chǎng)

26-29 飛機(jī)型號(hào)

30 尾流

31-34 起飛時(shí)間

35-38 到達(dá)時(shí)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(cè)號(hào)

82 飛行規(guī)則

83 飛行類型

84-87 飛行計(jì)劃狀態(tài)

88-91 實(shí)際起飛時(shí)間

92-95 實(shí)際到達(dá)時(shí)間

96-98 指令高度

99-101 許可高度

102-641 路徑

642-653 計(jì)劃唯一標(biāo)識(shí)碼

3.2 ?接口監(jiān)視工具及場(chǎng)監(jiān)對(duì)飛行計(jì)劃的處理

場(chǎng)監(jiān)系統(tǒng)還有用一個(gè)Eval-monitor工具，通過建立一個(gè)eval-monitor 連接可檢查輸入系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)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(jì)劃）

Received input data：

<！-- ID：2826679-->

NDC303A

2007-11-21

ESSA

EKCH

A

M82

MD82

M

SERDT

... etc ...

3.3 ?飛行計(jì)劃處理

系統(tǒng)通過接口處理服務(wù)器接收飛行計(jì)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(jì)劃的ID與系統(tǒng)航跡相融合。這被稱為自動(dòng)驗(yàn)證。

TFP會(huì)把計(jì)劃送到管制界面，管制也可以手動(dòng)地為航跡掛上計(jì)劃。

4 ?結(jié) ?語

現(xiàn)用場(chǎng)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(jì)劃數(shù)據(jù)，若歐洲貓主系統(tǒng)降級(jí)或鏈路等其他問題導(dǎo)致系統(tǒng)無法更新飛行計(jì)劃，系統(tǒng)將只能對(duì)已有計(jì)劃的航班進(jìn)行掛單等處理，在惡劣天氣時(shí)影響尤為顯著。

參考文獻(xiàn)：

[1] 甘成愿.場(chǎng)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(cè)試，2013，（16）.

[2] 李斌，張冠杰.場(chǎng)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）.