Aerotrac自動化系統時鐘機制分析

張嘉杰

摘 要：Aerotrac自動化系統是給管制員提供實時雷達航跡信號、飛行動態數據的計算機系統，系統中各服務器、終端協調工作非常重要，這要求系統有統一的時鐘信號。文章在介紹系統架構、時鐘架構的基礎上，著重分析Aerotrac自動化系統所設計的時鐘信息機制以及相關設置。

關鍵詞：時鐘；NTP；Aerotrac

1 系統架構

Aerotrac多雷達自動化系統利用多臺以太網交換機實現RDP、DP、FDP、FDT、NTP的網絡連接[1]。系統共設有三個相互獨立的網絡A網、B網、C網。系統主要用于實現多雷達目標處理與跟蹤、沖突報警、最小安全高度報警、顯示雷達和飛行數據、處理飛行計劃、管制移交等功能，是空管設備的重要組成部分。

2 時鐘架構

Aerotrac自動化系統采用分級的時鐘架構：位于第一層的NTP從衛星接收時鐘信息，廣播到A網。連接到A網的在線FDP位于第二層，當其接收到時鐘信息后，利用進程rdps_event將其廣播到A網、B網。根據系統的連接架構，無論是哪一臺RDP在線，都會在某一個網絡上接收到在線FDP廣播的時鐘信息，當位于第三層的在線RDP利用進程mrt接收到時鐘信息后，又將其廣播到網絡上。位于第四層的DP利用進程dp_lan接收來自在線RDP的時鐘信息，并將其顯示在程序中的SDA上。FDT的時鐘則是直接同步到NTP。

3 NTP

Network Time Protocol（NTP），網絡時間協議，是用來使計算機時間同步化的一種協議，它可以使計算機對其服務器或時鐘源（如石英鐘，GPS等）做同步化，它可以提供高精準度的時間校正（LAN上與標準間差小于1毫秒，WAN上幾十毫秒），且可介由加密確認的方式來防止惡毒的協議攻擊。NTP提供準確時間，首先要有準確的時間來源，這一時間應該是國際標準時間UTC。 NTP獲得UTC的時間來源可以是原子鐘、天文臺、衛星，也可以從Internet上獲取。時間按NTP服務器的等級傳播。按照離外部UTC 源的遠近將所有服務器歸入不同的層中。第一層在頂層，有外部UTC接入，而第二層則從第一層獲取時間，第三層從第二層獲取時間，以此類推。所有這些服務器在邏輯上形成階梯式的架構相互連接，而第一層的時間服務器是整個系統時間的基礎。

4 FDP

FDP主要用于實現處理各種飛機計劃、管理二次代碼、自動相關、分析路由、給RDP發送簡單飛行計劃等功能[2]。（1）接收時鐘信息。FDP利用Solaris操作系統的NTP服務，通過A網接收NTP廣播的時間信息。具體的設置為：將模板/etc/inet/ntp.server復制為/etc/inet/ntp.conf（此文件默認情況下不存在），并在其中的server后面添加NTP的IP地址，最后啟動NTP服務。（2）發送時鐘信息。FDP接收到NTP的時鐘信息并處理后，通過進程rdps_event將時鐘信息廣播到A網、B網。在FDP的進程設計中，rdps_event用于響應來自RDP在局域網廣播的狀態和心跳數據，當接收到這些數據后，FDP就會回傳自己的狀態和心跳數據，從而讓RDP知道FDP工作正常。可見，FDP是在Aerotrac應用進程層面廣播時鐘信息的。

5 FDT

FDT與FDP構成Client/Server結構，FDT通過iigcn、iigcc與FDP進行通信。而FDT程序中各種列表中的時間，均是來源與FDP的數據庫aerotrac_fdps中的數據。FDT與FDP是數據庫層面的關系，FDT的系統時鐘信息不是同步到FDP，而是直接同步到NTP。在實際管制工作中，FDT的系統時間同步與否相對來說不太重要，即使時鐘不與NTP一致，也不影響管制員處理飛行計劃。

6 RDP

RDP數據和內部事件處理的時間依賴于操作系統的時間。在多臺RDP冗余的系統結構中，所有RDP操作系統時間的一致尤為重要。多臺RDP時間的同步能夠使在RDP主備切換后不會丟失數據。不同步的RDP時間將會導致RDP切換后航跡數據的丟失。

在系統的初始化安裝時，可以手動使用命令date或者rdate設置RDP的時間，如date -u 08050245或rdate 172.16.0.140。而當RDP正常工作時，備份的RDP利用進程mrt自動地同步到在線的RDP。在配有FDP的Aerotrac多雷達自動化系統中，在線RDP可以同步到在線的FDP，而此FDP通常情況下是同步到外部的時鐘參考源。

另外，RDP還可以有以下的同步源：（1）利用外部串行接口卡直連時鐘源。（2）直接同步到網絡中的NTP。

當RDP利用外部串行接口卡直連時鐘源時，RDP直接讀取、解碼、同步時鐘信息。當RDP與NTP同步時，需要關閉RDP的內部時鐘同步，以避免時鐘同步沖突。通過設置/export/home/ATCsite/RDP_ENVIRONMENT中的環境變量RDPGPS，可以設置不同的時鐘源。如果配置文件中定義了RDPGPS或者將RDPGPS設置為任何數值，則RDP將會同步到NTP。如果配置文件中沒有定義RDPGPS，RDP將會利用FDP廣播的時鐘信息來同步內部時鐘。

對應于FDP的rdps_event，RDP的進程mrt負責與FDP通信，用于收集、處理來自在線FDP的時間數據，并定期廣播到網絡上。可見，RDP時鐘信息的接收與發送均是在Aerotrac應用進程層面上進行的。

7 DP

DP上運行有雷達目標顯示程序DP_DISP，用于顯示雷達航跡、氣象等信息，是管制員日常指揮必不可少的工具。在Aerotrac的設計中，DP的系統時鐘并不同步到NTP，因為此時鐘對管制工作作用甚少。與NTP時鐘保持一致的，是顯示程序中Status Data Area里面的程序時鐘。DP上運行的進程DP_LAN，負責從其在用網絡中采集RDP定期廣播的航跡、狀態、氣象等數據，并將采集到的數據提供給DP_DISP，經過DP_DISP的處理，各種數據信息顯示到程序的界面中。可見，DP接收時鐘信息是在Aerotrac應用進程層面上進行的。

8 結束語

Aerotrac多雷達自動化系統在進近管制工作中使用率極高，其工作的穩定可靠極為重要，而要保證系統的正常工作，系統中各服務器、終端時鐘的統一則是必不可少的。文章分析總結了NTP、FDP、FDT、RDP、DP的時鐘信息機制及在不同應用中的設置，限于作者知識所限，文中未免有錯漏之處，懇請同行批評指正。

參考文獻

[1]Telephonics Corporation， Hardware Maintenance Manual[Z].New York USA，2011：12-15.

[2]Telephonics Corporation，Flight Data Terminal Operator's Manual[Z].New York USA，2013：13-15.