北京大興國際機場A-SMGCS系統中數字放行功能分析

2021-05-16 17:25:00劉家琛

現代信息科技 2021年22期

摘? 要：北京大興國際機場A-SMGCS高級地面監視引導系統是全國塔臺范圍內較為先進的自動化系統，其與DCL系統協作實現的數字放行功能可以減輕管制員及飛行員的工作負荷，降低人為因素造成不安全事件發生的可能性。文章主要介紹了兩套系統之間的交互方式，通過A-SMGCS相關日志分析報文交互流程以及數字放行功能在大興國際機場實際應用運行過程中遇到的問題。

關鍵詞：A-SMGCS高級地面監視引導系統;DCL系統;數字放行

中圖分類號：TP39? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2021）22-0130-04

Abstract： The A-SMGCS advanced ground monitoring and guidance system of Beijing Daxing International Airport is a relatively advanced automation system in the national tower. The digital release function realized in cooperation with DCL system can reduce the workload of controllers and pilots and reduce the possibility of unsafe events caused by human factors. This paper mainly introduces the interaction mode between the two systems， analyzes the message interaction process through A-SMGCS related logs， and the problems encountered in the practical application and operation of digital release function in Daxing International Airport.

Keywords： A-SMGCS advanced ground monitoring and guidance system; DCL system; digital release

0? 引? 言

北京大興國際機場A-SMGCS 高級地面監視引導系統，用于擔負塔臺管制任務，保證場面和機場的運行效率和安全。嚴格遵照ICAO技術規范和中國民航行業標準，采用最先進的技術，引接多種外部信號，以滿足北京大興國際機場的管制需求，確保管制區域內的飛行安全，提升飛行效率[1]。同樣為了能夠減少管制中人為因素的影響及安全隱患，增強信息傳送的安全性，提高起飛前放行許可的執行效率，大興國際機場建設有一套DCL飛機起飛前放行系統，并與A-SMGCS系統有數據交互。DCL系統是地空數據鏈在空管領域的應用，通過基于地空數據鏈的雙向通信來實現飛行員與塔臺管制員之間的信息交換，實現數字化放行。

1? 系統介紹及信號流程

1.1? A-SMGCS系統介紹

A-SMGCS 是對機場范圍內，航空器、車輛等目標提供可靠的監視、控制、滑行路徑規劃及引導服務的綜合集成信息處理系統，通過處理機場場面各監視源信息，控制燈光系統，為空管塔臺管制與航空器機坪管制提供服務。目前大興國際機場A-SMGCS 系統實現了ICAO指導手冊——《高級地面引導和控制系統（A-SMGCS）手冊》中定義的四級功能，即監視、告警、路由規劃、燈光引導。此外，系統還具有電子進程單、統計分析、流量管理、氣象信息、數字放行等輔助功能。

A-SMGCS 系統引接集成了各類地面信息，例如停機位信息、機場燈光信息、DCL。獲得這些信息后，系統就掌握著大量的地面信息資源，將其整合為面向服務的標準信息，實現機場地面信息資源共享，為機場各應用系統間的交互提供可靠的基礎設施，為未來信息系統間的互操作和協同打下基礎。

A-SMGCS系統主要由A＼B＼C三網、服務器、接口交換機、管制席位組成。系統中主要服務器有DCP數據通信處理服務器、FDP飛行數據處理服務器、SDP監視數據處理服務器、RTP路由規劃處理服務器、GCP燈光引導處理服務器，以上服務器均為雙機熱備份。其中DCP主要負責與外部系統進行數據交互，對接受的數據進行預處理。FDP主要對飛行計劃數據信息進行處理、存儲及分發，通過解析與飛行計劃相關的外部數據，在系統內創建、匹配飛行計劃，從而給管制提供完整的飛行數據。

席位方面，塔臺范圍內主要分為SUP主任管制席、DLV放行席、COOR協調席、GND地面席、TWR塔臺席。主任席可進行在線席位開放合并管理，其他各個有管制權限的席位可通過對電子進程單的拖拽、點擊或修改電子進程單狀態、內容，實現各個席位之間的管制權限移交。其中放行席是離港航班的第一個管制席位。

1.2? DCL系統介紹

民航數字空管集成系統遵循中國民航局發布的基于地空數據鏈的飛機起飛前放行服務標準，系統包含數字化起飛前放行系統（簡稱為：數字放行系統、DCL系統）和數字化航站自動情報服務系統（即DATIS系統）兩部分。其中，DCL系統主要用于解決人工話音預放行服務中出現的機場甚高頻通信頻道擁擠、話音歧義性等問題。DCL系統的應用，能大幅降低管制員、飛行員的工作強度和工作壓力，減少運行中因人為因素造成的安全隱患，提高機場運行的效率和安全性[2，3]。

數字放行系統需要用到RGS地面站、網控中心、地面傳輸網絡、BGS網關、DCL服務器、防火墻、自動化接口設備[4]。其中BGS網關、DCL服務器、防火墻、自動化接口設備安裝于大興國際機場東塔臺輔樓機房，即作者所轄設備，其余部分由數據公司的網控中心和機場進行維護。

1.3 A-SMGCS與DCL交互流程

A-SMGCS 系統通過TCP/IP方式與DCL系統進行數據交互，機組發送的放行申請首先由RGS地面站接收，通過數據公司的網控中心將報文發送給位于大興東塔機房的BGS網關集群設備，由DCL服務器進行處理形成報文并發送給A-SMGCS系統，然后由A-SMGCS系統DCP服務器上的CETC_MQDCL進程進行接收與預處理該申請放行報文，最后到FDP服務器上的CETC_DCL進程負責處理以及發送相關報文，再通過DCL模塊傳回給機組，完成數字放行處理過程。

機組在不早于預計撤輪擋時間前20分鐘時，申請放行，發送RCD報文給網控中心，隨后轉發給A-SMGCS系統，通知管制收到機組的放行申請。

2021-10-06T13：00：24.636Z ADCC_ReceiveXMLMsgFromADCC：： [<？xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”？>

<ndFlightID=”CSN6473” Departure=”ZBAD” Destination=”ZUGY” ATIS=”E” GATE=”102” Type=”B738” Rmk=””>30111</nd>

</Receiver>

</ACARS>

] start..

2021-10-06T13：00：24.649Z ADCC_ConvertADCCStatusSendToFDP：： RECEIVE ADCC ACID=CSN6473 flag==1; [PZT_RCD =1 ，PZT_OUTCLD =2 ，PZT_CLDOK =3 ，PZT_CLDFAIL =4? ， PZT_CLDTMOUT =5? ，PZT_CLDDSCD =6 ，PZT_CDA =7 ，PZT_WGSYNTAX =9，PZT_WGFAIL=10].

日志中代碼“30111”表示接收到正確的RCD請求報文，“flag==1”“PZT_RCD=1”表明A-SMGCS系統將收到的下行報文轉譯為內部flag標識，即：flag碼1代表收到RCD。

2021-10-06T13：00：24.689Z ADCC_Process FdpPlan：：SEND PLAN TO ADCC ACID=CSN6473? gnd_status=REQ type=FPL depad=ZBAD destad=ZUGY runway=35R sid= ssr=3034 oridepdate=20211006132000 depdate=2021-10-06 13：20：00 deptm=1320 PLANE=B738 atis=D gate=102 cfl= rfl=S0980 remark=.

在A-SMGCS系統收到機組的RCD報文后，會給機組回復一份FSM邏輯確認報，表示正常接收RCD報文。如日志中所寫，該計劃在A-SMGCS系統中的狀態從PRE變為REQ，并將狀態變更信息同步給DCL系統。

管制員在A-SMGCS系統終端界面的電子進程單窗口，鼠標中鍵點擊REQ狀態的計劃進程單的狀態欄，彈出DCL編輯窗口，編輯放行信息并發送給機組，此時系統通過網控中心給機組發送CLD報文[5]。

2021-10-06T13：00：32.322Z ADCC_SendCLDMsgToADCC：：flag[1] [1：send cld; 2：del rcd ].ACID=CSN6110 depad=ZBAD destad=ZYTX runway=11L sid=DOT01D ssr=A3023 mmdd=20211006131500 deptm=1315 frequnce=121.875 atis=D cfl=0900 rfl=0890 remark=DEP FREQ 120.6 QNH 1024 .

日志中“flag”后面的1表示發送CLD指令，若為2則表示取消CLD指令。數據公司在接收后進行處理并將結果反饋給A-SMGCS系統。

2021-10-06T13：00：34.626Z ADCC_ReceiveXMLMsgFromADCC：： [<？xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”？>

<ndFlightID=”CSN6110” Departure=”ZBAD” Destination=”ZYTX” DCLStatus=”30”>30211</nd>

</Receiver>

</ACARS>

] start..

2021-10-06T13：00：34.639Z ADCC_ConvertADCCStatusSendToFDP：： RECEIVE ADCC ACID=CSN6110 flag==2; [PZT_RCD =1 ，PZT_OUTCLD =2 ，PZT_CLDOK =3 ，PZT_CLDFAIL =4? ， PZT_CLDTMOUT =5? ，PZT_CLDDSCD =6 ，PZT_CDA =7 ，PZT_WGSYNTAX =9，PZT_WGFAIL=10].

數據公司接收到CLD報文并校驗通過后會通知A-SMGCS系統，如日志，報文碼“30211”表示“CLD過程處理正常”，“flag==2”代表給機組發出CLD。

2021-10-06T13：00：38.656Z ADCC_ReceiveXMLMsgFromADCC：： [<？xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”？>

<ndFlightID=”CSN6110” Departure=”ZBAD” Destination=”ZYTX” DCLStatus=”32”>30227</nd>

</Receiver>

</ACARS>

] start..

2021-10-06T13：00：38.667Z ADCC_ConvertADCCStatusSendToFDP：： RECEIVE ADCC ACID=CSN6110 flag==3; [PZT_RCD =1 ，PZT_OUTCLD =2 ，PZT_CLDOK =3 ，PZT_CLDFAIL =4? ， PZT_CLDTMOUT =5? ，PZT_CLDDSCD =6 ，PZT_CDA =7 ，PZT_WGSYNTAX =9，PZT_WGFAIL=10].

在數據公司通過地空數據鏈將CLD報文發給飛機后，也會通知A-SMGCS系統，如日志，報文碼“30227”表示“收到MAS更新”，“flag==3”代表成功給機組發出CLD。

在機組接收CLD報文并核對信息無誤后，會發確認消息CDA報。A-SMGCS系統發出CLD報以后的3分鐘之內，需要收到與CLD匹配CDA報文，此時系統才確認放行成功，計劃狀態變為PDC，后續管制手動將狀態變更為CLD標記為已發放行。

2021-10-06T13：00：52.628Z ADCC_ReceiveXMLMsgFromADCC：： [<？xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”？>

<ndFlightID=”CSN6473” Departure=”ZBAD” Destination=”ZUGY” DCLStatus=”31”>30221</nd>

</Receiver>

</ACARS>

] start..

2021-10-06T13：00：52.646Z ADCC_ConvertADCCStatusSendToFDP：： RECEIVE ADCC ACID=CSN6473 flag==7; [PZT_RCD =1 ，PZT_OUTCLD =2 ，PZT_CLDOK =3 ，PZT_CLDFAIL =4? ， PZT_CLDTMOUT =5? ，PZT_CLDDSCD =6 ，PZT_CDA =7 ，PZT_WGSYNTAX =9，PZT_WGFAIL=10].

日志中報文碼“30221”表示“收到正確的CDA報文”“flag==7”代表數字放行成功。

在日志中A-SMGCS系統內部flag標識若為4、5、6、9、10則表示放行失敗，其中4為CLD失敗，5為CLD超時，6為CLD丟棄，9、10均為網關錯誤。

2? 案例分析

2.1? CDA匹配檢查失敗

2021年3月28日，管制反映在A-SMGCS系統中某航班在發PDC后計劃狀態回退至PRE。查詢日志，該計劃于（UTC）4：5：59收到數據公司發來的代碼為30235“CDA匹配檢查失敗，刪除” 的報錯信息，如圖1所示。

原因分析：數據公司在接到機組發出CDA報后，與數據庫中計劃進行匹配時，未找到該航班數據，所以返回匹配失敗代碼。廠家工程師分析懷疑數據庫存在問題，建議切換備機運行;備機運行一段時間后仍出現相同問題，后排查懷疑為Redis數據庫問題，將Redis版本由3.0.7升級為目前的3.2.9。

2.2? CLD過程RCD匹配異常

2021年7月13日，管制反映在A-SMGCS系統中某航班PDC失效。查詢日志，該計劃數據公司發來的代碼為30142 “CLD過程RCD匹配異常” 的報錯信息。

原因分析：A-SMGCS系統同一時刻發出了兩條CLD放行確認消息，如圖2所示，DCL系統在第一次收到CLD放行確認消息后，便對該航班數據進行操作，在第二次收到CLD放行確認消息后，由于數據已變更狀態，所以第二次CLD放行未匹配到相關數據，所以提示CLD匹配異常，但機組已收到CLD消息。

3? 結? 論

本文主要介紹了目前大興國際機場的數字放行實現原理，以及在投入運行2年多時間中出現的部分問題。回顧這兩年來的故障記錄，A-SMGCS 系統作為管制員指揮的重要輔助工具，其功能在逐步完善和強大的過程中，我們作為設備維護人員對系統架構及功能的了解也在逐步加深。

參考文獻：

[1] 邢晉.北京大興國際機場A-SMGCS高級地面監視引導系統中監視數據的處理 [J].數字通信世界，2020（5）：85+153.

[2] 李安娜.貴陽數字通播與數字放行系統典型故障案例分析 [J].電腦知識與技術，2018，14（11）：212-213.

[3] 劉慶云.基于地空數據鏈的飛機起飛前放行在廣州白云機場的應用 [J].科技信息，2014（12）：169-170+192.

[4] 馬凱.DCL與 D-ATIS系統效能提升和應用分析 [J].指揮信息系統與技術，2019，10（4）：43-46.

[5] 莊青.北京大興國際機場場面運行管理自動化系統建設 [J].航空計算技術，2020，50（2）：82-85+89.

作者簡介：劉家琛（1995.05—），女，漢族，北京人，助理工程師，本科，研究方向：空管自動化。