淺談場監與歐洲貓的飛行計劃數據接口

徐晏捷

摘 ?要：浦東機場現有場面監視雷達于1999年5月開始安裝，8月進入調試階段，10月投入使用。隨著場面監視雷達功能的發展和完善，外部信號的引接和融合越發重要。文章主要介紹了浦東機場場監系統從歐洲貓系統獲取飛行計劃數據的接口，并對接口的配置定義，數據字節結構稍作分析，最后提出總結及展望。

關鍵詞：場面監視雷達;飛行計劃;外部接口

中圖分類號：V351 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）06-0062-03

隨著航空運輸業的發展，大型樞紐機場的飛機起降架次迅速增長，大型機場地面環境復雜，飛機起降密度高，又要在全天候的天氣條件下保持機場的正常運行。機場運行中不可避免地存在飛機與飛機、飛機與車輛之間的沖突。此外，由于氣候、目視條件等因素，在低能見度和視線被遮擋的情況下，塔臺和站坪的管制指揮工作僅依靠目視指揮和管理地面交通將十分困難。場面監視雷達及其處理系統作為解決這一問題的一個有效工具，在國內外大型機場的運行中得到了廣泛的應用。近年來，場面監視雷達伴隨著系統功能的增強，其系統功能的實現越來越依賴于外部信息。本文介紹的飛行計劃數據就是場監雷達系統獲得的外部信息之一。

1 ?相關系統概述

1.1 ?歐洲貓系統概述

空管自動化系統是依托計算機技術為基礎，實時接收、處理并顯示監視系統數據、報文和其他系統數據，協助管制員實現對航班管制任務的網絡化管理系統，是空中交通管理系統的（ATM）的重要組成部分。

歐洲貓自動化系統能夠處理和顯示雷達監視數據，區域氣壓數據，飛行計劃數據，自動相關監視數據，地空數據鏈數據。同時系統提供的直觀監控手段使得技術人員更加方便地對系統進行維護升級，保證了飛行安全。

歐洲貓自動化系統會將飛行計劃信息送到場監系統。

1.2 ?場監雷達系統概述

場面監視雷達系統是空中交通管制系統的重要組成部分之一，它把計算機、雷達、通信設備等先進的電子設備綜合利用到空中交通管制方面的一個復雜的電子系統。該系統以計算機為核心、實現了對雷達、飛行計劃、氣象、人機對話等信息的自動化處理，為機場提供了安全服務，使機場通航能力增強，同時也有效減少了機場的擁擠，提高效率，從而大大提高了空域的利用率，同時為管制員提供了及時、準確的飛行情報和管制參數，增強了空中飛行安全，減輕了管制人員的工作負擔，在國際大型機場中得到了廣泛的應用。

2 ?飛行計劃接口分析

2.1 ?飛行計劃作用及場監數據流程

系統有兩大主要功能，分別是監視和控制。監視是指x波段雷達掃描地面飛機車輛等地面物體，為系統提供目標信息。控制是指為機場調度提供跑道侵入監視、滑行道沖突監視、穿越禁區監視、進港飛機自動識別等功能。

本系統由雷達頭部分和雷達終端處理系統組成。

終端處理系統可引接的外接信號包括空域監視雷達、飛行計劃信息、車載應答器系統、停機坪橋位信息系統等，并將收到的信息與目標作統一的融合處理。

系統向管制人員提供跑道、機坪、滑行道、停機橋位等需要監視關心的區域的飛機、車輛等物體的位置、大小、速度等信息。

到港航班的掛牌信息包括飛機機型、速度、航班號、呼號以及將要停靠的機位等。由FDPS提供飛行計劃信息;由進近雷達提供飛機的速度、方向、檢測的時間等：由機位分配系統提供機位的分配情況。

離港航班的掛牌的完成與到港航班有所不同，盡管離港航班的掛牌信息也應包括飛機的航班號、機型、呼號等信息，但是這些信息的來源與到港航班的不同，它的過程應該是離港系統的航班關閉信息發出后或登機橋撤離后，系統自動地查閱離港動態的航班信息，從而獲得機型、航班號及呼號等信息。

場監由外部接口從歐洲貓系統獲得飛行計劃數據后，經接口處理服務器送至綜合航跡處理服務器，由綜合航跡處理服務器對系統航跡與系統的外接信息（飛行計劃、橋位信息、GPS時鐘信息、氣象信息）進行融合處理，產生最終可識別的系統航跡，送到管制員人機界面。

2.2 ?早期馬丁系統的飛行計劃接入方式

由于當時的Lockheed Martin自動化系統早于場面監視雷達系統簽約，并已完成系統定型，自動化系統不具備向外部系統輸出飛行計劃的端口。雖然馬丁公司提出了增加飛行計劃輸出終端的方案，但由于合同變更引起的資金增加是當時項目實施中無法承受的。在與HITT 公司協商后，最終變更了技術方案，改從塔臺管制席位的進程單打印機端口讀取文本信息來獲取進離場航班的飛行計劃信息。

在早期的場面監視雷達系統中，飛行計劃信息的獲得僅限于飛行進程單中所包含的信息，還要受制于進程單打印機的工作狀態。造成場面監視雷達系統的監視、控制等基本功能的不完善。

2.3 ?現用場監系統的飛行計劃接入方式

上海區域管制中心建成后，浦東原有的Lockheed Martin 空管自動化系統的塔臺設備隨著新設備的啟用而退出使用，場面監視雷達系統原來從進程單打印機獲取飛行計劃信息的方式也無法繼續采用。同時，華東地區的飛行計劃處理全部改由上海區管中心處理，而浦東塔臺作為區管中心的一個遠端塔臺成為與區管中心Eurocat-X自動化系統緊密相連的一部分。而區管中心自動化系統的遠端塔臺網絡結構也為新的飛行計劃信息集成方式提供了便利，并且Eurocat-X自動化系統自身具備較為完善的場面監視雷達的接口支持能力。

為了從區域管制中心自動化系統直接獲取飛行計劃信息，HITT公司在升級項目中根據Thales公司提供的場面監視雷達接口控制文件Eurocat-X/SMR INTERFACE CONTROL DOC-

UMENT開發了接口飛行計劃接入配置文件控制軟件。

2.4 ?自動化系統與場監設備間的傳輸方式

區管的CDP根據離線數據的預先定義，實時讀取主系統數據庫中的信息，通過軟件模塊將選擇的信息數據發往路由器，經由光環網發往指定的塔臺分區。當目的地路由器收到數據后，通過本地CDP處理收到的數據并向浦東塔臺分區的局域網廣播發送。

歐洲貓A、B網交換機分別引接至兩個CISCO防火墻，兩臺防火墻分別引mgmt口接線至HUB連入日志服務器，日志服務器采用一臺PC機加載虛擬機的模式構成2套日志記錄。防火墻數據出口直接接入場監系統兩臺IP特別設定的網口。

3 ?飛行計劃數據內容分析

3.1 ?飛行計劃文件字節位結構分析

數據幀格式是按照UDP標準定義的，數據區域空白部分用空格即十六進制ASCII碼“20”填充。SMR通過默認64位ping命令每十秒最多一次檢測CDP的nr0端口。

FDR的內容組成定義如下：

FDR="FDR"++++

DES>++++++

UNWAY>++++

BER>+++

N_STATE>+++++

其中：

"FDR"該字段開頭則該數據包的內容是飛行計劃。

CALLSIGN=10{X}10——航班呼號，使用10位包含26個大寫字母以及0-9十個數字來表示。

SSR_CODE=4{7}4——二次代碼，使用一個四位8進制數表示。

ADEP=4{A}4——起飛機場，使用四位大寫字母表示。

ADES=4{A}4——目的機場，使用四位大寫字母表示。

TYPE=4{A}4——飛機型號，使用四位大寫字母或數字來表示。

WTC=1{A}1——尾流，使用一位大寫字母表示。

ETD=4{9}4——起飛時間，包含小時和分鐘，用四位數字表示，其中前兩位為00到23，后兩位為00到59。

ETA=4{9}4——落地時間，規則同ETA。

RUNWAY=3{X}3——跑道號，3位大寫字母或數字表示，描述起飛以及降落的跑道號。

SID=5{X}5——標準離港程序，五位大寫字母或數字表示。

STAR=5{X}5——標準進港航路，五位大寫字母或數字表示。

REGISTRATION_NUMBER=10{X}10——航班注冊號，十位大寫字母或數字表示。

FLIGHT_RULE=X——飛行規則，包括儀表飛行I、目視飛行V、先儀表飛行Y、先目視飛行Z。

FLIGHT_TYPE=X——航班類型，包括定期航班等，以S，N，G，M，X，E，J，B或Q表示。

LABEL_DATA=10{X}10——標簽，十位大寫字母或數字表示。

GATE=10{X}10——機場橋位信息，十位大寫字母或數字表示。

FLIGHT_PLAN_STATE=4{A}4=飛行計劃狀態，

"PREA"表示預激活狀態

"COOR"表示協調狀態

"CONT"表示管制狀態

"HAND"表示移交狀態

"SUSP"表示懸掛狀態

"INHB"表示抑制狀態

"UNC"表示非管制狀態

"FIN"表示結束狀態

CFL=3{9}3——指令高度，3位數字，單位為百英尺

RFL=3{9}3——許可高度，3位數字，單位為百英尺

ATA=4{9}4——實際到達時間，規則同ETA

ATD=4{9}4——實際起飛時間，規則同ETA

ROUTE=30{}30——路徑點

ROUTE_ELEMENT=

+

+

NAME=11{X}11——路徑點，默認為空值

ETO=預計穿越時間，規則同ETA

FL=3{9}——3飛行高度，單位是百英尺

TUID項是唯一標識飛行計劃數據的12字節數據，由自動化系統生成，這串數字是產生時間的毫秒級時間戳，FDP在同一個毫秒內不會產生多于一個的飛行計劃。為標記無效的飛行計劃，該數據傳輸時只傳輸TUID部分而其他字節位都為空格。

飛行計劃數據的內容是根據字節位置確定的，具體如下：

字節位 內容

1-3 字符串“FDR”

4-13 航班呼號

14-17 二次代碼

18-21 起飛機場

22-25 降落機場

26-29 飛機型號

30 尾流

31-34 起飛時間

35-38 到達時間

39-48 標簽

49-51 跑道

52-61 橋位

62-66 標準離港

67-71 標準進港

72-81 航班注冊號

82 飛行規則

83 飛行類型

84-87 飛行計劃狀態

88-91 實際起飛時間

92-95 實際到達時間

96-98 指令高度

99-101 許可高度

102-641 路徑

642-653 計劃唯一標識碼

3.2 ?接口監視工具及場監對飛行計劃的處理

場監系統還有用一個Eval-monitor工具，通過建立一個eval-monitor 連接可檢查輸入系統數據的實時信息。

telnet ip01 eval-plamas

Trying 10.15.1.51...

Connected to ip01.

Escape character is '^]'.

*** Welcome to PLAMAS ***

PLMATC_CVS_TAG：

PLMATC_1_0_0 （build 20071121561），

Nov 16 2007， 17：12：34

> ed input （檢查在PLAMAS上輸入的飛行計劃）

Received input data：

<！-- ID：2826679-->

NDC303A

2007-11-21

ESSA

EKCH

A

M82

MD82

M

SERDT

... etc ...

3.3 ?飛行計劃處理

系統通過接口處理服務器接收飛行計劃數據，然后送至TFP模塊。TFP嘗試匹配相關數據（包括SSR碼、應答機碼和應答機名）和系統收到飛機傳回的信息。要是他們匹配，那計劃的ID與系統航跡相融合。這被稱為自動驗證。

TFP會把計劃送到管制界面，管制也可以手動地為航跡掛上計劃。

4 ?結 ?語

現用場監系統完全依賴歐洲貓系統送至浦東分區的飛行計劃數據，若歐洲貓主系統降級或鏈路等其他問題導致系統無法更新飛行計劃，系統將只能對已有計劃的航班進行掛單等處理，在惡劣天氣時影響尤為顯著。

參考文獻：

[1] 甘成愿.場面監視雷達設備監控與狀態采集系統的研發[J].電子測試，2013，（16）.

[2] 李斌，張冠杰.場面監視雷達技術發展綜述[J].火控雷達技術，2010，（2）.