北京大興國際機場A-SMGCS系統測試平臺設計和實現

王文宰

關鍵詞：A-SMGCS；測試平臺；系統最小化

0 引言

北京大興國際機場A-SMGCS系統是全國首套以四級標準（ICAO 9380對于場面管理自動化系統的等級劃分）運行的高級場面引導和控制系統，為機場飛行區內的航空器、車輛等目標提供監視定位、沖突告警、滑行路徑規劃及燈光引導服務，是地面管制實施空中交通指揮的重要工具[1-3]。隨著機場飛行流量的迅猛增長，管制人員對A-SMGCS系統的依賴也越來越強。因此，A-SMGCS系統運行保障面臨的挑戰也不斷增多，包括規模龐大、技術集成度高、保障難度大等。為了應對這些挑戰，提高對系統的運行保障能力，技術人員迫切需要一個能夠滿足故障重現、應急演練、人員培訓、軟硬件測試和新技術應用的測試平臺[4-5]。

文章在現有ASMGCS系統框架基礎上，通過修改和簡化網絡結構、席位配置、服務器數量以及軟件部署，設計出一種測試平臺的搭建方案。該方案能夠滿足測試平臺與生產運行系統在主要功能上保持一致，同時又符合系統最小化原則來節約成本。最后通過在實際環境中搭建測試，證明了方案的可行性。

1 系統結構

A-SMGCS 系統測試平臺整體結構如圖1所示。系統設計采用C/S（客戶/服務器）結構，具有分布式、開放式的特點。系統對重要設備保留了與生產系統相同的雙機主/從熱備份的體系結構，雙機系統中某個組成產生故障時，可以進行自動無縫隙切換，不影響系統的正常工作。當故障排除后，仍然可以迅速構成雙機系統。

1.1 網絡架構

A-SMGCS系統測試平臺采用局域網作為系統內部信息傳遞和交互的基本通道，其中的A網和B網為互為備份的主工作網，C網用于系統數據發布、技術維護和景象重演，網絡傳輸速率為1000Mbps，數據通信遵循TCP/IP 協議。系統的核心網絡由3臺網絡交換機組成，與系統的核心服務器相連接。與生產系統相比，測試平臺去除了連接到各個運行現場的子網，核心網絡交換機通過光纖只連接到測試平臺現場的子網交換機，子網交換機再用網線與現場的測試席位相連。外部鏈路信號從接口交換機接入，再通過數據通信處理機進入系統內部網絡。測試平臺的網絡設備配置如表1所示。

1.2 服務器配置

A-SMGCS系統測試平臺基于系統最小化原則，在保證系統功能完整的前提下，將多個服務器的功能盡可能集中在一個服務器上，同時又對重要設備采用冗余配置。系統服務器配置如表2所示。

1） 數據通信處理DCP

數據通信處理機DCP與生產系統功能基本一致，負責對外部的TCP/UDP數據接引與輸出。DCP采用冗余結構，由兩個接口交換機和兩個數據通信處理機（DCP）組成兩套冗余處理設備，以確保引接信息的可靠傳輸和處理。接口交換機接入了時鐘數據、場監雷達數據、多點雷達數據、航管雷達數據、自動化綜合航跡數據、ADS-B數據、飛行計劃數據、AFTN電報、氣象數據、停機位數據、數字放行DCL數據，然后將這些數據分別傳送至兩臺DCP，DCP對數據進行協議轉換和有效性檢驗處理后再送往其他服務器。

2） 監視數據處理SDP

監視數據處理服務器SDP是生產系統中監視數據前置處理器RFP、監視數據處理服務器SDP、燈光引導處理服務器GCP、路徑規劃處理服務器RTP功能的集合。SDP中監視數據處理模塊負責接收多種監視源數據并進行融合處理，可對在機場場面覆蓋范圍內活動的航空器和車輛進行連續的定位與標識；燈光引導模塊負責引導多個航空器在地面滑行，當兩個或以上航空器在滑行道口有沖突時，系統自動進行放行/阻擋操作，先到的航空器將被放行；路徑規劃模塊負責規劃航空器在地面的滑行路由。

航管雷達數據和自動化綜合航跡數據采用HDLC協議進行封裝，在生產系統中，數據經由雷達線路分配器LDW分路后，再接入監視數據前置處理器RFP，RFP中的通信卡hcc-01支持HDLC協議的數據幀收/發處理，RFP在對數據進行預處理后，最后傳送到SDP進行融合處理。測試平臺將RFP的功能集中在SDP中，但是兩者的硬件型號不同，SDP中沒有內置的通信卡來接收HDLC數據。為解決此問題，測試平臺加入了HDLC協議轉換設備（博達路由器），該設備可以將HDLC數據轉換為UDP數據，經過轉換的數據接入DCP，再由DCP傳送到SDP。數據在測試平臺和生產系統中不同的傳輸方式如圖2所示。

3） 飛行數據處理FDP

飛行數據處理服務器FDP主要功能是對飛行計劃數據信息處理、氣象數據處理。相比生產系統，測試平臺的FDP融入了限制計算與流控處理模塊，該模塊對流量系統發送的航班流控信息進行轉換處理，并根據流量系統發送的航班放行信息計算發送限制警告信息。

4） 記錄與重演處理DRF

記錄與重演服務器DRF是生產系統中統計分析處理器FSA、記錄與重演服務器DRF、日志記錄服務器LGP功能的集合。DRF中記錄與重演模塊負責記錄和回放網上數據，包括航跡、計劃、席位設置燈；統計分析模塊負責接收實時計劃信息、航跡信息、路由信息、扇區劃分信息，進行存儲入庫并定時生成報表；日志記錄模塊負責記錄各軟件運行時的關鍵日志。

1.3 席位配置

A-SMGCS系統測試平臺配置了1個系統監控席位和3個管制席位。為了全面展示電子進程單的所有功能，3個管制席位又根據電子進程單狀態的不同分為放行許可席、地面管制席、塔臺管制席。

系統監控席位負責對系統進行監控、操作以及日志記錄。該席位可以監控席位、處理機、網絡、接口、應用軟件的運行狀態，操作指定處理機或軟件退出/重啟，根據雙機冗余熱備份的運行狀態，自動或人工進行雙機切換，監視整個系統資源的利用情況。測試平臺還將系統的靜態數據庫管理DBMS配置在系統監控席，來代替生產系統中單獨配置的數據管理處理服務器。

放行許可席位負責為離港飛機發放放行許可。該席位的電子進程單主要狀態包括：離港航班預激活狀態（PRE） 、請求放行狀態（REQ） 、放行狀態（CLD） 、數字放行許可狀態（PDC） 、準備完畢狀態（RDY） 、等待推出狀態（HLD） ，界面如圖3所示。

地面管制席位負責引導飛機在地面滑行。該席位離港飛機的電子進程單狀態主要包括：未推出狀態（NPU） 、推出狀態（PUS） 、開車狀態（STR） 、滑行狀態（TAX） ；進港飛機的電子進程單狀態主要包括：滑行狀態（TAX） 、入位狀態（OVE） 、終止狀態（FIN） 、人工取消狀態（CNL） ，界面圖4所示。

塔臺管制席位負責引導離港飛機上跑道起飛，引導進港飛機降落并脫離跑道。該席位離港飛機的電子進程單狀態主要包括：上跑道狀態（LIN） 、起飛完成狀態（DEP） 、跑道上滑回狀態（BAK） 、滑跑狀態（ROL） ；進港飛機的電子進程單狀態主要包括：進港航班預激活狀態（App） 、聯系塔臺狀態（CNT） 、降落狀態（LND） 、接觸地面狀態（TCH） 、復飛狀態（PUL） ，如圖5所示。

2 軟件平臺

A-SMGCS系統測試平臺使用的操作系統是RedHat Enterprise Linux Server 7.0，軟件版本是V1.0+P9，系統的軟件部署如下：

（1） 系統全部的應用軟件存放在各席位和處理器的/home/atc/bin 目錄下。

（2） 系統應用軟件所使用的動態庫存放在各席位和處理器的/home/atc/lib 目錄下。

（3） 在系統啟動時，自動啟動各應用軟件，啟動腳本存放在/home/atc/shell 目錄下。

（4） 系統應用軟件所使用的數據文件存放在各席位和處理器的/home/atc/config 目錄下，系統數據通過系統數據管理界面維護并分發。

（5） 系統軟件運行記錄的日志存放在/home/atc/log 目錄下。

（6） 系統的數據記錄重演數據存放在DRF 的/home/atc/data/record 目錄下。

（7） 系統的景象記錄重演數據存放在DRF 的/home/atc/data/x11_record 目錄下。

3 結束語

目前A-SMGCS系統測試平臺已經搭建完成，通過實際測試證明，測試平臺在裁減備數量、縮小系統結構的前提下，依然具有A-SMGCS系統所有軟件功能。測試平臺雖然設備數量比生產系統少，但包含了所有生產系統中所使用設備型號，且對重要服務器保留了冗余熱備份的設計，可以完整地對生產系統中的故障進行重現，在節約成本的同時，保證了對技術人員培訓的有效性。但是現有測試平臺還是存在一些不足：一是現在配置的管制席位與生產系統相比缺少主任席、通報協調席和流量管理席；二是與其他系統建立的數據鏈接沒有生產系統功能全面，這也是后期需要提升和改進的方向。