淺析空管自動化系統主備數據同步技術

編者按：空管自動化是實施對空指揮的核心系統，目前全國各地已基本實現一主一備的自動化系統模式。2019年底廣州區管四項功能升級改造，實現了主備系統間無縫切換。但前期兩套自動化系統設計結構、原理不同，存在部分無法同步或同步異常情況。本文涉及主備自動化同步互聯方案、數據項同步差異和未來同步需推進的重點及一些建議。

為了降低空管運行風險，各空管部門基本建設了主、備兩套自動化系統，當主用自動化系統故障時，可以切換到備用自動化系統繼續實施不間斷空中管制服務。如果兩套系統數據未同步，會出現席位權限、飛行勢態等要素與主用系統不一致情況，系統間切換的縫隙會影響管制運行安全。因此，研究主備數據同步技術是一個重要課題。

主備同步互聯

空管自動化系統數據交換報文格式分為三大類：I類報文用于基礎飛行數據交換，B類報文用于主備空管自動化系統數據交換，C類報文用于管制單位間飛行數據交換。其中I類和B類報文應用于主備自動化系統數據同步。目前廣州區管以歐洲貓V9作為主用系統，萊斯NUMEN3000為備份系統。歐洲貓和萊斯兩套自動化系統可設置為主用MAIN模式或備用STANDBY模式，實現IFPL飛行計劃信息，ICNL飛行計劃取消信息，BCWP席位設置信息，BSEC扇區分配信息和BRWY機場跑道狀態信息的主備雙向同步。

歐洲貓系統IFPL報、ICNL報、BSEC報 和BRWY報主要由FDP飛行數據服務器處理，BCWP報由各席位MMI模塊處理。萊斯系統DCP數據通信服務器負責接收和發送同步報文，BCWP報文交由各席位處理，其他報文由FDP飛行數據服務器處理。

因此，主備同步互聯方式分兩條鏈路，如圖1所示。

第一條鏈路為同步報文從歐洲貓FDP服務器經FDP PLINE后，到FDP子網交換機連接至主備同步路由器，再經防火墻引接至萊斯DCP服務器和FDP服務器。

第二條鏈路為歐洲貓席位經歐洲貓A網交換機，由主備同步路由器和防火墻后引接至萊斯DCP服務器和萊斯席位。

BCWP報文采用第二條鏈路，其他報文采用第一條鏈路。萊斯離線DBMS的TCPIP鏈路配置中需增加兩條DCP鏈路消息標志ZGMMI和ZGFDP消息標志，組播地址與歐洲貓系統一致，收發端口相互配對。

數據項同步差異

當主用模式系統修改飛行計劃、扇區等信息時，以FDEXM格式經同步鏈路發送同步信息給備用模式系統。自動化主備同步信息的具體觸發條件如下：

（1）IFPL報文：創建飛行計劃，修改飛行計劃（包括修改二次代碼、飛行規則、飛行類型、航路、預計起飛時間、落地機場、CFL指令高度、尾流、管制扇區、飛行計劃狀態、所屬扇區以及移交扇區等）。

（2）ICNL報文：手動或自動將計劃變為FIN結束狀態時。

（3）BSEC報文：席位扇區重新分配設置時。

（4）BRWY報文：更改起飛或降落跑道狀態時。

（5）BCWP報文：席位進行縮放、偏心、高度過濾和SSR過濾操作時。

圖1 主備同步互聯鏈路

當接收到主用模式系統的同步信息時，歐洲貓和萊斯自動化系統的飛行計劃匹配方式和同步校驗方式不同。歐洲貓系統使用關鍵域（航班號、起飛落地機場、預計撤輪檔日期和時間）作為飛行計劃匹配條件，而萊斯系統使用飛行計劃唯一編碼作為飛行計劃匹配條件，其匹配方式更為精確。

歐洲貓系統將同步報文分為兩部分校驗，一部分不通過不影響另一部分的同步，最大限度地接收報文。而萊斯系統只要校驗不通過，整個報文將被拒絕接收，但是可以在離線設置嚴格檢查或不嚴格檢查，不嚴格檢查時將接受校驗不通過的數據。

同步數據項可分為直接同步項，需語義校驗項和需符合系統配置數據項三種。直接同步項包括起飛時間、實際落地時間、飛行規則、飛行類型、24位地址碼、請求高度、移交高度、速度、所屬管制扇區和移交接收扇區等。需語義校驗項包括飛行計劃編組18項導航設備、航空器注冊碼和編組10A項導航通信設備等，檢查飛行計劃編組10項和編組18項語義是否一致性。需符合系統配置數據項包括標準離場程序、標準進場程序、航空器機型、尾流、航路和落地機場名以及檢查這些數據項是否符合系統分配邏輯。

對于SSR二次代碼信息同步，萊斯系統判定二次代碼是否被占用，若占用則將同步代碼放置在PSSR，重新分配新二次代碼給ASSR。而歐洲貓系統將收到報文的二次代碼直接同步為ASSR，不檢查是否占用。對于航路信息同步，萊斯系統需判定系統配置，將不認識的航路點丟棄，繼續處理報文，而歐洲貓系統若有不認識的航路點則不能處理報文。對于飛行計劃狀態信息同步，系統都可同步協調、激活、移交、管制和抑制狀態計劃。若自動化系統未收到協調報，萊斯系統可配置是否激活計劃，而歐洲貓系統收到兩個激活狀態同步計劃即可激活。

運行問題和建議

在實際運行中存在部分同步異常情況，如萊斯系統報文攜帶速度MACH項，而歐洲貓系統報錯丟棄報文后導致CFL高度無法同步或AIDC移交狀態同步異常等情況。一些重要管制意圖數據PCFL高度，自由文本OPDATA項，字符CFL高度如NONE、ILS進近方式等無法實現同步（因4029.3標準沒有明確規定）。有些數據項只實現部分功能，如萊斯系統只發送最初字段，修改后的關鍵項內容不同步，如原落地機場和原預計撤輪檔日期。這些同步問題會影響實際運行效率，建議自動化系統廠家共同商討方案完善同步功能，減少同步異常情況。另外，需推動進一步修訂標準工作，將現場實際運行需求引入新4029.3標準，以便不同自動化系統更好統一實現同步功能。

目前由于兩套自動化系統結構差異，BCWP席位設置信息只能在區調分區實現，而進近和塔臺分區無法同步。歐洲貓系統采用區調、進近、塔臺分區結構，分區間數據通過CDP通信服務器完成，而萊斯系統沒有分區概念，全部管制區的各類數據直接在網絡傳輸通信。歐洲貓系統無法實現全分區BCWP報文集中傳送，萊斯系統無法針對分區同步數據傳送，導致了進近和塔臺席位信息無法同步。針對該情況，立項研發自動化系統主備同步數據轉發控制器，用于解決分區和非分區系統之間的數據同步問題，實現按分區轉發和多分區集中轉發功能，可應用于國內其他現場。

總結

不同自動化系統按402 9.3標準來統一實現主備數據同步功能，可以有效地解決各類主備自動化系統切換時存在的安全隱患，尤其是在高密度空域下，要確保安全必須做到主備系統實時同步。本文介紹了廣州區管自動化系統間主備同步互聯方式，詳細分析了飛行計劃匹配方式，同步校驗方式和各數據項的同步差異性，針對現存運行問題提出一些建議。同時基于現狀需求分析研發主備同步數據轉發器，用于解決分區和非分區自動化系統間席位信息無法同步問題，具有推廣和實際應用意義。