北京空管自動化備份系統架構的研究

摘要：北京空管自動化備份系統項目于2012年正式啟動，于2014年投入試運行使用。系統分為北京區管、終端、天津三部分，由信息引接子系統、監視數據前置處理設備、數據通信處理設備、監視數據處理設備、飛行數據處理設備、旁路監視數據處理機、數據記錄回放系統、網絡系統等模塊組成，使用了Solaris操作系統和Oracle10g數據庫。系統建成后，已成功實施三次主備切換，對華北空管局安全運行起到了積極的支撐作用。

關鍵詞：空管；自動化備份系統；Solaris；

中圖分類號：V355 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（a）-0000-00

隨著我國經濟持續快速的增長，極大的帶動了我國民航事業的發展。空中交通管制是民用航空運輸安全的重中之重。空中交通管制水平對于保障飛行安全，加大飛行流量，提高空域的利用率，促進民航業持續可協調發展起了至關重要的作用。

1 空管自動化系統背景介紹

空管自動化系統是空中交通管制的主要手段之一，它的主要功能是把多部雷達信號進行處理與融合，并將融合后的自動化系統雷達航跡目標與飛行計劃動態相關，使地面管制人員清晰準確的了解空中的實時動態。

2 北京空管自動化備份系統的概述

北京空管自動化備份系統共分北京區管、終端、天津三部分，其中終端區包含塔臺和進近兩部分。北京區管備份系統主要設備配置包括監視數據前置處理機6臺，主監視數據處理機2臺，旁路監視數據處理服務器1臺，飛行數據處理機2臺，數據通信處理機2臺，數據記錄設備4臺，告警處理處理服務器2臺，區域雷達管制席處理機32臺，總主任席處理機1臺，飛行計劃編輯席處理機4臺，系統維護席處理機1臺，技術監控席處理機1臺，數據管理席處理機1臺，OASYS維護席處理機2臺，TRACE席處理機1臺，搜救席處理機2臺，網絡設備5臺，雷達質量監視設備1臺等。

3 北京空管自動化備份系統的配置及組成

3.1 信息引接子系統

信息引接子系統主要由監視數據前置處理設備和數據通信設備組成，監視數據前置處理機主要是對于航管雷達、ADS-B信息等監視數據的輸入與輸出，數據通信設備主要完成與飛行相關數據及其他數據的引接與預處理。信號引接設備的引接借口類型為RS232的數據，路由器引接借口類型為TCP/IP和X.25的數據信息。

3.2 監視數據前置處理設備

監視數據前置處理（RFP）設備包括6臺監視數據前置處理機。前置處理系統采用冗余主機配置，每路信號分別進入6臺前置機進行預處理。監視數據輸入后，經過必選優化處理，選擇一路最好的信號送到監視數據處理服務器，然后進行監視數據融合處理。監視數據融合處理后形成系統綜合航跡，通過監視數據前置處理設備的智能通信控制器輸出。監視數據前置處理機接入A、B、C三個局域網，將預處理后的監視數據分別送至2套監視數據處理機和旁路處理機。

3.3 數據通信處理設備

數據通信處理設備由2臺路由器、2套異步端口轉換器（N-Port）和2臺數據通信處理機（DCP）組成2套冗余處理設備，保證引接信息的可靠傳輸和處理。其中路由器主要用于實現AIDC信息輸入輸出、氣象信息輸入、多點定位系統數據引接、數字化放行信息交互等功能。路由器分別與兩臺DCP連接，輸入輸出數據通過DCP進行協議轉換和有效性檢驗處理。異步端口轉換器用于實現RS-232數據與網絡數據的轉換，包括AFTN數據輸入輸出、QNH信息輸入、飛行動態數據輸入輸出和記錄重演同步控制信號的輸入輸出等功能。數據通信處理機（DCP）采用冗余結構，完成本系統監視信號輸入輸出的處理，接收并處理路由器和N-Port輸出的信息。同時能夠提供與相鄰管制中心自動化系統進行AIDC移交功能。

3.4 監視數據處理設備

監視數據處理設備由2臺監視數據處理機（MSDP）組成，實現多源監視數據融合處理、各類告警和航跡與飛行計劃的相關等功能。兩臺監視數據處理設備分別接入A、B、C三個局域網，兩臺設備互為主備，為系統提供相關后的系統綜合航跡和單路航跡顯示。當主用監視數據處理機出現故障時，系統能夠自動進行主備機切換，切換的過程為無縫切換，不會造成任何數據的丟失。

3.5 飛行數據處理設備

飛行數據處理設備由兩臺飛行數據處理機（FDP）組成，用于飛行計劃數據的綜合處理。采用雙冗余結構，加裝數據庫管理系統。飛行數據處理機接入系統A、B、C局域網，并與全系統構通。

3.6 旁路監視數據處理機

旁路監視數據處理機（BSDP）用于旁路監視數據的處理。該設備與C網相連，處理后的信號通過C網進行傳輸。當監視數據處理設備2臺機器全部故障時，旁路監視數據處理機可以選擇任意一部單雷達信號供管制員使用。

3.7 數據記錄回放系統

數據記錄回放系統每天24小時不間斷的對每個管制席位管制員的所有操作指令和結果進行記錄，并提供在任意指定席位進行任意時段的數據回放功能。在回放時，可根據需要與語音記錄設備進行同步回放。

3.8 網絡系統

在系統內部，監視數據處理機、飛行數據處理機、監視數據前置處理機、數據記錄回放系統、各管制席位通過網絡交換機，組建成星形拓撲結構的三個局域網（A、B、C網），數據通信遵循TCP/IP協議。該系統采用三網運行方式，A網和B網是物理上相對獨立又互為冗余的兩個網絡，如果其中一個網絡出現失效時，能自動無縫的切換到另一網。C網主要用于旁路數據及數據回放等數據的傳輸。

4 操作系統及數據庫

北京空管自動化備份系統采用Sun公司的Solaris操作系統，該系統是當今世界上主流Unix操作系統之一。其最新的Solaris 10同時吸收了ATT的SystemV和Berkeley的BSD系統的實現技術，在當今國際市場上，它已經從一個研究項目發展成為了一個占有絕對優勢地位的Unix操作系統。為保證系統內數據的高可靠性和系統的高可用性，在本系統中，選用目前較先進的數據庫管理系統Oracle10g。Oracle是世界上較為主流的數據庫，其數據庫管理系統有以下功能特性：事務處理、高可靠性、大容量數據的管理能力、數據倉庫技術、高安全性、可管理性。

5 結束語

目前，北京空管自動化備份系統已投入試運行使用，并成功實施過三次主備自動化系統切換，取得了良好效果。本文從自動化備份系統的項目背景、系統概述、配置組成、操作系統數據庫四個方面，對其進行了全面系統的闡述與論證。未來，我們將在現有基礎上，對主備自動化系統間數據通信、無縫切換等前沿課題進行深入研究，以提高系統冗余性，實現風險分擔，為空管安全運行提供更有力的保障。

參考文獻

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