空中交通管制塔台模拟机的设计及开发

杨万龙

摘 要：空中交通管制塔台模拟机的最主要的作用是通过对塔台管制人员进行培训，来对机场的容量和流量负荷进行评估，从而规划处一个全新的新机场。控制交通管制塔台与航空雷达模拟机和程序管制模型机共同构成了新一代的航管模拟训练的产品。这些产品共同为民航管制员们提供了更为全面与安全的训练手段。

关键词：空中交通管制塔台；模拟机；设计

欧美的一些国家从70年代就已经成功研制，以雷达模型机最为有代表性的一种空中交通管制模型机，并且到了80年代仍然通过使用航管模型机，对航管人员开展培训工作。国家机关在国际民航组织的支持下，通过在加拿大等地区，广泛引进各种型号的塔台模拟机。但是这类模拟机的性能与质量都很不稳定，在实际的使用过程中，不能很好的被运用。因此，在很多单位都从事模拟机的研究工作，但是都没有获得成功的案例。

1 系统在实现过程中的问题

塔台模拟机这类装置，是一个极具分散的实时计算机系统，因此计算机系统的开发与设计被称为全歼工程中遇到十分困难的问题，主要是因为在现实生活中，这类系统的原理很复杂，并且具有动态性与并发性的特征。这类模型如果只是面向对象进行的设计工作，并不能更好的适用于这类系统。针对在实际中的这类情况，国际上的许多工程专家采取了一定的措施，在实际生活中实时实地的面向对象展开设计工作，通过构建各种不同类型的建模语言，可以在最大程度上提高软件开发的效率和软件的质量，因此在现实中，要有针对性的对这个语言采取支持的态度，并且要及时的应用到模拟机系统中，才能保证模拟机的可靠性与准确性。塔台模拟机的管制主要包括：空中管制与地面管制，同时在进行管制的过程中，会使用到各种命令，在某些情况下，使用的命令甚至高达100种，并且交通管制命令也随着各类空中交通管制规则的修订出现各种不同的情况。各个国家使用命令的不同，也会引起相应的改变。在通过销售雷达模拟机的整个步骤中，我国已经花费了大量的时间和精力，不利于交通管制系统的全面升级，并将要面临庞大的负担。因此，在全面设计塔台模拟机的过程中，首先要把飞行器的复杂结构，与之相对应车辆的动作快速分解成一定的语言，通过实际的操作，再进行合理的编程才能完整的展现出来且保证设计模块不会损坏。然后通过高端的图形工作站，从根本上保证好硬件的质量问题。相比于专门的图形发生器，其具比较高的性价比，还能提高整个系统的工作效率，全面促进系统的升级。但是由于系统中不具备视景驱动软件包，因此降低了软件的成本。

2 塔台模拟机的设计原理与工作流程

塔台模拟机主要是对塔台在职人员进行训练的一项有效的设备，通过采用国际上塔台模拟机的虚拟现实这项技术，充分利用网络环境，才能真实再现出塔台管制员们的工作环境，有利于管理人员更好的执行管理命令，执行管理命令具有十分重要的作用，为了训练出一批合格的塔台管制员。同时在利用塔台模拟机进行训练具有更多的优点，真实程度高，不会给相关的管理人员带来非常重大的意外事故。尤其是在面对复杂的交通状况时，训练管制员们面对紧急事件的处理问题能力。塔台模拟机的设计并不只是模仿国外的设计，还会顺应塔台的发展状况，与国外的现今技术共同合作，由于国外系统也长期的处在验收阶段，其与推广技术都是先进的。通过采用国内外先进的成熟硬件设备，在系统的集成与研制方面都具有一定的独立版权，利用成熟的“货架产品”来促进发展，才能保证好设备的可靠性。

塔台模拟机系统的工作流程：系统由硬件设备和软件设备共同组成，同时，为了完成好塔台模拟机这种系统的设计任务。通过采用组件式方法，促进系统走向模块化的发展方向，与此同时，模拟机也能适应各个不同配置的要求。塔台模拟机的组件是大量进行空管训练的基础，只有组件间的不同功能相互作用，才能实现好塔台模拟机的工作，除此之外，还要与局域网合理的连接，只有这样，才是一个完整统一的系统。

2.1 网络服务器

网络服务器是塔台模拟机系统运行的核心，尤其是在训练的初始阶段，就应该通过数据库来加强整个训练计划。通过管制员席位和实时视景生成器模拟机长席位，实时实地的提供在各种状态下的目标信息，并且要把信息显示出来。还要接受从模拟机长席位提出的关于各种目标的控制命令，充分完成整个目标在运动过程中的计算。

2.2 視景生成器

视景生成器主要的作用是绘制透过塔台看到的单位面积内的视景。在视景中存在的各种运动目标参数，主要是由网络服务器来提供，并且计算出来。

2.3 管制员席位

把各种各样的信息传递给塔台管制员，主要内容包括：飞机的飞行计划、各类气象信息、系统有效生成的实践。这类信息的完成，更需要通过网络服务器来充分实现。与此同时，在模拟现场中还提供了大量的开关设备，开关设备的灯光主要包括：跑道、盲降灯光等引导系统。

2.4 模拟机长席位

在模拟机长这个位置上，通过输入塔台管制人员的口令，利用计算机的键盘输入各种各样的命令，命令能在整体上控制好车辆的运动状态，之后模拟机再把各种命令及时的，传送到各大网络服务器中，利用网络服务器计算出各种实际数据，数据包括各个目标的运动状况和速度大小，目标的检测等。然后再把运算出来的结果发送到各个席位中，根据实际情况，不断刷新出各个席位显示出来的各项内容。除此之外，模拟机长席位还具有气象条件转化的功能。

2.5 数据库系统

数据库系统主要是用来对模拟机器系统进行有效的管理，尤其是在整个系统的运行过程中，更应该充分利用各种基础数据。这类数据主要包括，飞行计划、飞行训练计划、飞机性能参数、管制区域、机场内部的相关参数、三维立体视景模型、气象模型和各种不同的管制命令等。

2.6 模拟通讯系统

作为连接塔台管制人员与机长之间的一种无线网络通讯系统。模拟通讯系统也利用数字的强大功能来记录，在实时网络服务器的有力控制之下，可以实现训练内容的同步记录，记录的主要内容不仅包括声音，还包括图像等。除了同步记录这项功能之外，还能根据各个不同用户的需求，对训练过程进行重新播放，以此来实现后期的批评与奖励。

2.7 环绕立体声

塔台模拟机中的环绕立体声音系统是根据飞机的类型，飞机的空间，以及一定的环境来产生的声音效果。

3 结束语

到目前为止，我国已经成功的研制出了。各种各样的塔台模拟机。航空管局等单位在这些样机上。先后培训了大批的搭台管制员，并且对这些管制员进行相应的培训。培训内容包括：塔台上的单跑道运行方式与双跑道运行方式结合对在飞机的起飞与落地，间隔的过程中良好的掌握能力，地面上的管制与调度，都要经过严格的训练过程，才能取得满意的训练结果。与此同时，塔台模拟机还要与雷达模拟机，利用互联网进行联合，才能有利于塔台模拟机努力开展工作。

参考文献

[1]王丹霞.塔台模拟机视景在工作站上的实现[J].计算机工程，2012（29）：90-92.

[2]李辉.实时面向对象设计方案及其在塔台模拟机中的实现[J].计算机工程，2011（17）：62-63.