桂林數字集成塔臺系統的設計與應用

摘? 要：數字集成塔臺系統集成了空管雷達自動化功能、Ⅳ級A-SMGCS功能、管制綜合信息功能，通過引接用戶所需數據進行內部格式統一后由核心系統完成數據處理，實現空中及地面航跡態勢顯示、電子進程單顯示、記錄與回放、系統監視與控制功能。文章介紹了該項目在桂林的研發背景，設計的思路，系統框架、具體服務器部署及軟件功能實現，顯示終端數據流的傳遞等內容。集成塔臺項目在桂林的成功部署與驗證，為該系統早日全面投產提供了強有力的支持。

關鍵詞：集成塔臺;ASMGCS;DCL;DATIS;航管自動化系統;EFS;數據集成;KVM

中圖分類號：V355.1? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2021）20-0119-04

Design and Application of Guilin Digital Integrated Tower System

LI Suping

（Guilin Air Traffic Management Station of Civil Aviation of China， Guilin? 541100， China）

Abstract： The digital integrated tower system integrates the air traffic control radar automation function， level Ⅳ A-SMGCS function and control integrated information function. After the internal format is unified by introducing the data required by the user， the data processing is completed by the core system to realize the air and ground track situation display， electronic process sheet display， recording and playback， system monitoring and control functions. This paper introduces the R & D background， design idea， system framework， specific server deployment and software function realization of the project in Guilin， and the transmission of data flow of display terminal. The successful deployment and verification of the integrated tower project in Guilin provides strong support for early full production of the system.

Keywords： integrated tower; ASMGCS; DCL; DATIS; ATC automation system; EFS; data integration; KVM

0? 引? 言

機場塔臺管制的功能是實現飛機的起降的指揮以及在機場場面的滑行。隨著航班量的增加和機場規模的不斷擴大，管制員的壓力越來越大，許多的管制信息系統應運而生，這些不同的操作系統在為管制員提供便利的同時，也在一定程度上造成了管制員“錯、忘、漏”，因為每個系統的具備的功能各不相同，也都具有各自獨立的信息顯示終端，管制員需要在不同的操作界面上切換后再使用;此外塔臺空間狹小，如何放置不斷新增設備也是亟須解決的問題。數字集成塔臺系統將上述信息系統深度集成在一個界面上，為管制員提供一體化智能化的服務，有效改造塔臺工作環境，提高管制工作效率，減輕管制指揮負擔。

2020年7月，由民航二所和中南空管局網絡心中聯合牽頭在桂林空管站開始了為期一年的數字集成塔臺技術設計應用研究。

1? 系統設計及實現基礎

1.1? 系統設計

系統設計由接口層、核心處理系統、終端顯示層、運行信息層組成。

1.1.1? 接口層

接口層實現外部數據的引接及輸出數據的發送。通過對外部數據的接收/轉發實現格式的統一。系統需要將過去孤立的信息系統集成，則需要引接相關外部數據，如自動化系統綜合航跡、監視源數據、AFTN報文、DCL數據、全國流量數據、氣象數據、導航數據、數字通播數據、GPS數據等。

1.1.2? 核心處理系統

外部數據接入轉為系統內統一格式數據后，系統通過自己的核心算法進行相關數據處理，最后實現對監視數據的融合、告警信息的顯示、飛行數據的處理、航跡路由規劃及計算等功能。

1.1.3? 終端顯示層

核心處理系統將計算的數據流發送至顯示終端，最終以人機界面的方式呈現出來，給用戶直觀的、高度集成化的顯示。根據用戶不同的使用場景及角色，可以有不同的權限。

1.1.4? 運行信息層

為確保系統運行穩定正常，集成塔臺系統必須具備數據管理配置功能、系統硬件及軟件運行狀態監控功能，系統對時功能以及數據回放功能。

1.2? 桂林集成塔臺系統實現基礎及功能

1.2.1? 桂林集成塔臺實現基礎

桂林集成塔臺主要集成三大部分功能：航管雷達自動化功能、A-SMGCS功能、管制綜合信息功能（不含氣象信息顯示）。目前桂林空管站安裝了場面監視ASMGCS系統、空管自動化系統及處理報文的管制綜合信息系統，完全具備實施該系統的條件。系統將空管自動化系統、場監融匯系統、電子進程單等軟件高度集成，系統內部保持一致，并具備高度聯動性，可與自動化、CDM、DCL、氣象、燈光、停機位等多個系統進行數據交互。

1.2.2? 桂林集成塔臺系統功能

根據桂林運行現場實際，集成塔臺具備如下功能：監視前置處理、監視融合處理、系統告警處理、飛行數據處理、路由規劃、時鐘NTP處理;氣象數據如QNH及GRIB數據處理、管制席位人機界面、電子進程單、記錄與回放、系統監視與控制、適配參數管理等主要功能。

2? 系統架構的設計思路

桂林集成塔臺項目構架設計由數據接口網與核心網組成，網絡拓撲如圖1所示。

2.1? 數據接口子網設計思路及組成

2.1.1? 數據接口子網設計思路

數據接口子網主要用于完成集成塔臺系統與外部系統的數據交互。

數據接口子網將所有接入的同步或異步數據通過對應的接入設備轉換為TCP/IP格式，SDFP、FDP、DCP等服務器均通過獨立的網卡直接訪問該網絡的各類數據，極大地減小了可能發送至運行網絡的數據流量。該子網隔離開了不同設備的通信協議變化，有助于未來添加新的外部接口設備。

數據接口子網負責實現包括各類監視數據（雷達、ADS-B、MLAT、ADS-C等）的接入、各類意圖數據（AFTN、CPDLC、DCL）的輸入輸出、AWOS氣象數據（QNH、RVR、GRIB）、各類輔助數據（GPS、停機位）、集成塔臺系統和其他系統間的各類數據共享（綜合航跡、飛行數據等）的數據交換，集成塔臺系統綜合航跡、集成塔臺系統飛行計劃信息以及各類基礎數據的輸出。

2.1.2? 數據接口子網組成

數據接口子網組成主要有：MPDC協議轉換器，MOXA NPORT協議轉換器，華為5720子網交換機、天融信防火墻。

數據接口子網中，不同類型的數據采用不同的接口設備：

MPDC-II通信網關用于對監視數據源的格式進行轉換;

MOXA的NPORT實現對異步數據AFTN報文以及QNH數據進行數據格式轉換;

網絡數據通過接口子網交換機接入，并配備防火墻進行系統安全隔離;語音同步回放數據支持串口和網絡方式，直接2路連接服務器串口或網絡接入接口子網交換機中。

2.2? 核心網組成及功能實現

核心網（CORE-LAN）主要提供塔臺場面態勢的管制服務工作。核心網由服務器部分、技術維護席、塔臺席位構成。該核心網A、B、C每個網絡分別配置1臺核心交換機。服務器與席位工作站主機直接與核心交換機相連。桂林核心網交換機均為華為5720S系列交換機。

3? 系統服務器功能設計及軟件部署

3.1? 服務器組成及功能實現

3.1.1? 服務器組成

服務器屬于核心系統，桂林項目所有服務器均采用冗余配置，所使用的服務器均為惠普380G9服務器，服務器包括監視數據處理服務器（MSDP）、路由規劃和告警服務器（RUT）、飛行數據處理服務器（FDP）、數據通信處理服務器（DCP）、電子進程單數據處理服務器（EFSDP）、電子進程單應用服務器（EFSAPP）。所有服務器均為三網結構。系統回訪記錄功能部署在FDP服務器上。

3.1.2? 服務器功能實現

監視數據前端服務器（SDFP）從數據接口子網獲取監視數據（航管雷達、場監雷達、ADS-B/MLAT）。

飛行數據處理服務器（FDP）從數據接口子網獲取AFTN、QNH、GPS等數據。部署在FDP上的數據記錄回放服務功能（DRP）直接從本機串口獲取語音同步回放數據。

數據通信處理服務器（DCP）負責從數據接口子網獲取飛行動態數據、氣象信息、航行情報信息，同時負責CDM、DMAN、DCL、D-ATIS、AMAN等數據的對外通信;同時，支持從數據接口子網獲取停機位信息，同時負責機坪移交、燈光控制等數據的對外通信。

3.2? 服務器軟件部署

服務器軟件部署情況如表1所示。

4? 塔臺席位配置

4.1? 單個席位的硬件配置

每個席位終端由一個態勢顯示終端及一個觸摸屏組成。

態勢顯示終端主要實現對空中航跡目標的顯示以及地面目標的顯示，航跡標牌顯示，航跡告警的顯示，滑行道顯示等功能;觸摸屏主要是實現電子進程單的顯示及操作以及數字放行等功能。

4.2? 塔臺席位類別

結合塔臺業務特點，席位分為地面席、放行席、主任席、管制席、協調席、備份席、技術維護席等。各個席位不同分功如表2所示。

管制席、協調席、主任席及備份席主要用于顯示空中及場面運行態勢，放行席主要用于顯示場面飛行計劃和場面運行態勢。

通過表二，可以看出同一個系統可能需要在多個顯示終端顯示。技保人員可以根據管制的需求將一臺主機的顯示數據通過光矩陣推送至多個席位，實現一臺終端主機給多個顯示終端共享數據的功能，通過光矩陣將現有的塔臺運行設備進行有效整合，優化塔臺空間利用率。

5? 項目實施現狀

項目在桂林總共分為三期建設。一期建設主要目標是完成平臺搭建及系統服務器基本功能測試，因為系統的監視數據處理及告警模塊由空管公司負責研發，電子進程單模塊由中南空管局網絡中心開發，不同的研發部門可能在數據接口及數據格式上有差異，融合為一套系統后兩者數據接口的兼容性、數據傳遞穩定性的驗證均需要充分驗證;項目二期建設重點是狀態監控系統的功能實現;三期的建設重點是集成塔臺系統與外部系統之間數據傳遞協議的確定。目前一二期均已完成，三期建設涉及的數據交互標準也已基本確定，集成塔臺席位布局圖如圖2所示。

6? 結? 論

桂林集成塔臺項目已經完成了前期驗證，通過用戶的實際測試，各項預定功能基本實現，目前該系統已經在鄂州機場及湛江空管站進行了部署，即將投入使用，該套系統的正式投產將會給塔臺管制員提供全新的體驗，解決原塔臺管制各個信息系統信息獨立分散的缺點，從管制角度提供便捷的信息展現及操作，極大提高了管制效率，減輕了管制負擔，為空管高質量發展提供強大的動力支持。

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作者簡介：李素萍（1984—），女，漢族，廣西桂林人，工程師，工學學士，研究方向：空管塔臺自動化。