空管自動(dòng)化系統(tǒng)GRIB氣象數(shù)據(jù)引接和實(shí)現(xiàn)

陳秀娜

摘 要

飛行數(shù)據(jù)處理功能是空管自動(dòng)化系統(tǒng)的核心功能，而GRIB氣象高空風(fēng)數(shù)據(jù)作為一個(gè)實(shí)時(shí)重要數(shù)據(jù)，參與空管自動(dòng)化系統(tǒng)的飛行計(jì)劃四維軌跡預(yù)測(cè)計(jì)算，使其航跡模型更符合航空飛行的實(shí)際情況。本文介紹廣州區(qū)管萊斯NUMEN3000自動(dòng)化系統(tǒng)如何采用ftp方式實(shí)現(xiàn)GRIB氣象數(shù)據(jù)接入和處理，給各地提供參考。

關(guān)鍵詞

GRIB;空管自動(dòng)化;剖面計(jì)算;FTP方式

中圖分類號(hào)： V355 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 59

0 引言

飛行數(shù)據(jù)處理模塊是空管自動(dòng)化系統(tǒng)重要功能，而它各項(xiàng)處理都是基于四維飛行剖面軌跡計(jì)算進(jìn)行的。四維飛行軌跡預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性是飛機(jī)軌跡運(yùn)行和空管決策的基礎(chǔ)，而GRIB高空風(fēng)數(shù)據(jù)的引入是四維軌跡建模準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。隨著廣州四項(xiàng)工程升級(jí)改造，2019年12月廣州區(qū)管萊斯NUMEN3000自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了軟件升級(jí)，引入了全新版本，支持GRIB氣象數(shù)據(jù)解析和處理。由于傳統(tǒng)的X.25串口方式不易擴(kuò)展，本文設(shè)計(jì)了全新的ftp方式實(shí)現(xiàn)空管自動(dòng)化系統(tǒng)GRIB氣象數(shù)據(jù)的引接處理，適用于氣象GRIB1和GRIB2 版本數(shù)據(jù)。

1 GRIB氣象數(shù)據(jù)概述

GRIB氣象數(shù)據(jù)是準(zhǔn)格點(diǎn)方式，將全球劃分為不同的網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格記錄區(qū)域內(nèi)的氣象GRIB數(shù)據(jù)，包括風(fēng)向、風(fēng)速、風(fēng)切變、能見(jiàn)度、云高等天氣的預(yù)報(bào)。其中每個(gè)網(wǎng)格在經(jīng)度上是標(biāo)準(zhǔn)的，具有73個(gè)格點(diǎn)，格距為1.25度，但在緯度上從赤道到兩極格點(diǎn)數(shù)逐漸減少[1]。

現(xiàn)行的GRIB版本有GRIB1和GRIB2兩種格式。一般GRIB1編碼分為6段，GRIB2編碼分為9段，其中2段-8段可重復(fù)使用。GRIB2相比GRIB1，能傳輸多個(gè)網(wǎng)格場(chǎng)數(shù)據(jù)[2]，還能描述在時(shí)間和空間方面的多維網(wǎng)格數(shù)據(jù)，同時(shí)因GRIB2編碼字段結(jié)構(gòu)的特性使其具有模塊性，豐富的模板更具靈活性和可擴(kuò)展性。

2 GRIB在空管自動(dòng)化應(yīng)用

空管自動(dòng)化通過(guò)航路點(diǎn)、剖面高度、預(yù)計(jì)穿越扇區(qū)、預(yù)計(jì)過(guò)點(diǎn)時(shí)間的四維飛行航跡計(jì)算，不斷對(duì)飛行軌跡進(jìn)行修正。GRIB氣象數(shù)據(jù)在空管自動(dòng)化中應(yīng)用于區(qū)域高空風(fēng)速參與飛機(jī)四維軌跡計(jì)算，從而獲取更準(zhǔn)確的計(jì)劃軌跡和飛行勢(shì)態(tài)，為管制提供重要的飛行指揮依據(jù)。當(dāng)空管自動(dòng)化接收到GRIB氣象數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)其進(jìn)行格式校驗(yàn)，校驗(yàn)沒(méi)有錯(cuò)誤后通過(guò)軟件進(jìn)程解析GRIB格式的高風(fēng)數(shù)據(jù)，獲取各高度層高風(fēng)速、風(fēng)向、溫度，同時(shí)根據(jù)風(fēng)對(duì)地速、航向的影響，結(jié)合上升下降率計(jì)算平飛爬升下降各階段的航班速度，推算出過(guò)點(diǎn)時(shí)間，進(jìn)行更精準(zhǔn)的四維航跡預(yù)測(cè)計(jì)算。實(shí)時(shí)的GRIB氣象數(shù)據(jù)也可以在空管自動(dòng)化人機(jī)界面HMI上顯示，包括經(jīng)緯度、各高度層、風(fēng)向、風(fēng)速和溫度等信息，方便管制直觀地觀察各高度層不同的GRIB氣象數(shù)據(jù)。

3 GRIB引接方案

新的方案通過(guò)在廣州區(qū)管管綜DMZ區(qū)虛擬化平臺(tái)部署FTP服務(wù)器及數(shù)據(jù)接收轉(zhuǎn)發(fā)程序，配置自動(dòng)同步作業(yè)定時(shí)從氣象的FTP服務(wù)器下載GRIB氣象數(shù)據(jù)，再主動(dòng)向萊斯自動(dòng)化FTP服務(wù)器BOMS推送數(shù)據(jù)，完成氣象GRIB數(shù)據(jù)的接收和轉(zhuǎn)發(fā)。具體拓?fù)浼皵?shù)據(jù)流如圖1所示。

根據(jù)數(shù)據(jù)引接需求，在區(qū)管DMZ上新增一臺(tái)服務(wù)器，從氣象引接數(shù)據(jù)并再次推送至萊斯自動(dòng)化FTP服務(wù)器，需在新機(jī)場(chǎng)和區(qū)管防火墻開(kāi)通相關(guān)放行策略。并部署數(shù)據(jù)接收和轉(zhuǎn)發(fā)程序，配置自動(dòng)同步定時(shí)作業(yè)，軟件部分流程如圖2所示。

文件增量同步功能：在DMZ區(qū)文件服務(wù)器上部署文件同步軟件，設(shè)置兩個(gè)單向同步作業(yè)：第一，作業(yè)QXToDMZ：指定氣象FTP以及DMZ區(qū)文件服務(wù)器目標(biāo)文件夾，設(shè)置自動(dòng)同步頻率，不觸發(fā)刪除。第二，作業(yè)DMZToLS：指定DMZ區(qū)文件服務(wù)器源，以及萊斯FTP中目標(biāo)文件夾，設(shè)定自動(dòng)同步頻率，不觸發(fā)刪除。同時(shí)針對(duì)過(guò)期歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行清理。編寫文件清理腳本，設(shè)置歷史文件過(guò)濾條件，創(chuàng)建任務(wù)計(jì)劃，指定文件清理腳本，設(shè)置任務(wù)執(zhí)行間隔。

4 數(shù)據(jù)配置和實(shí)現(xiàn)

萊斯自動(dòng)化將接收到GRIB氣象數(shù)據(jù)交給FTP服務(wù)器BOMS處理，經(jīng)過(guò)校驗(yàn)后進(jìn)行解碼，將解碼后的各項(xiàng)數(shù)據(jù)存入飛行數(shù)據(jù)處理FDP的數(shù)據(jù)庫(kù)中，F(xiàn)DP再提取數(shù)據(jù)庫(kù)的氣象數(shù)據(jù)包括風(fēng)向、風(fēng)速、溫度等進(jìn)行不斷修正飛機(jī)的四維軌跡剖面計(jì)算。具體數(shù)據(jù)配置和實(shí)現(xiàn)步驟如下：

（1）準(zhǔn)備專用機(jī)器作為萊斯FTP服務(wù)器BOMS，可用惠普HP400或HP420。執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)SQL腳本，在DBMS離線里增加BOMS機(jī)器，類型需為服務(wù)器。然后在/etc/hosts增加額外的網(wǎng)卡地址用于與FTP客戶端互聯(lián)，還需增加防火墻設(shè)備。

（2）修改shell目錄下的start_CETC腳本，增加CETC_GRIB和CETC_ALM兩個(gè)進(jìn)程的自啟動(dòng)功能，全系統(tǒng)發(fā)布該腳本。然后監(jiān)控SMP界面上添加BOMS圖標(biāo)，并增加監(jiān)視軟件模塊CETC_GRIB和CETC_ALM進(jìn)程。

（3）在目錄config/wth_data下增加相應(yīng)的配置文件，包括ftp推送目錄置，grib數(shù)據(jù)level值配置等。其中GRIB1版本和GRIB2版本的level值略有不同。

（4）用超級(jí)用戶執(zhí)行g(shù)roupadd指令增加新用戶組，并/etc/passwd文件增加新用戶，并賦予權(quán)限給/home/28s/grib推送目錄，還需在/etc/ftpd/ftpgroups增加新建組，設(shè)置通過(guò)ftp服務(wù)傳輸?shù)挠脩艚M。

（5）修改shell目錄下的start_pre腳本，用指令route add-net增加FTP客戶端的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)需和FTP客戶端約定好，并用netstat-rn查看網(wǎng)關(guān)情況。

（6）配置完后發(fā)布數(shù)據(jù)重啟，查看BOMS日志和FDP的日志是否處理正常。檢查目錄/home/28s/grib的原始?xì)庀蟾袷綌?shù)據(jù)是否自動(dòng)推送。

（7）確認(rèn)FDP的數(shù)據(jù)庫(kù)表sp_grib是否有氣象數(shù)據(jù)，然后在自動(dòng)化人機(jī)界面HMI上確認(rèn)所顯示的高度層、風(fēng)向、風(fēng)速和溫度各項(xiàng)值，與數(shù)據(jù)庫(kù)里的值是否一致。

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)時(shí)GRIB氣象高空風(fēng)速數(shù)據(jù)能提高飛機(jī)四維軌跡預(yù)測(cè)計(jì)算的準(zhǔn)確性，為管制指揮飛機(jī)獲得了更準(zhǔn)確地飛行勢(shì)態(tài)。而傳統(tǒng)的串口方式靈活性差，本文設(shè)計(jì)了全新FTP方式的引接方案，同時(shí)介紹了具體的部署和數(shù)據(jù)配置步驟，實(shí)現(xiàn)空管自動(dòng)化系統(tǒng)GRIB氣象數(shù)據(jù)的引接和處理。目前已經(jīng)應(yīng)用到廣州區(qū)管萊斯自動(dòng)化系統(tǒng)。該方案可應(yīng)用于未來(lái)下一階段的廣州大終端自動(dòng)化項(xiàng)目引接GRIB2接口數(shù)據(jù)，也給各地現(xiàn)場(chǎng)提供參考和借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1]王少林，呂環(huán)宇.GRIB數(shù)據(jù)在飛行服務(wù)中的應(yīng)用[J].空中交通管理，2003，01.

[2]劉媛媛，應(yīng)顯勛，趙芳.GRIB2介紹及解碼初探[J].氣象科技，2006，09.