Aerotrac自动化系统时钟机制分析

张嘉杰

摘 要：Aerotrac自动化系统是给管制员提供实时雷达航迹信号、飞行动态数据的计算机系统，系统中各服务器、终端协调工作非常重要，这要求系统有统一的时钟信号。文章在介绍系统架构、时钟架构的基础上，着重分析Aerotrac自动化系统所设计的时钟信息机制以及相关设置。

关键词：时钟；NTP；Aerotrac

1 系统架构

Aerotrac多雷达自动化系统利用多台以太网交换机实现RDP、DP、FDP、FDT、NTP的网络连接[1]。系统共设有三个相互独立的网络A网、B网、C网。系统主要用于实现多雷达目标处理与跟踪、冲突报警、最小安全高度报警、显示雷达和飞行数据、处理飞行计划、管制移交等功能，是空管设备的重要组成部分。

2 时钟架构

Aerotrac自动化系统采用分级的时钟架构：位于第一层的NTP从卫星接收时钟信息，广播到A网。连接到A网的在线FDP位于第二层，当其接收到时钟信息后，利用进程rdps_event将其广播到A网、B网。根据系统的连接架构，无论是哪一台RDP在线，都会在某一个网络上接收到在线FDP广播的时钟信息，当位于第三层的在线RDP利用进程mrt接收到时钟信息后，又将其广播到网络上。位于第四层的DP利用进程dp_lan接收来自在线RDP的时钟信息，并将其显示在程序中的SDA上。FDT的时钟则是直接同步到NTP。

3 NTP

Network Time Protocol（NTP），网络时间协议，是用来使计算机时间同步化的一种协议，它可以使计算机对其服务器或时钟源（如石英钟，GPS等）做同步化，它可以提供高精准度的时间校正（LAN上与标准间差小于1毫秒，WAN上几十毫秒），且可介由加密确认的方式来防止恶毒的协议攻击。NTP提供准确时间，首先要有准确的时间来源，这一时间应该是国际标准时间UTC。 NTP获得UTC的时间来源可以是原子钟、天文台、卫星，也可以从Internet上获取。时间按NTP服务器的等级传播。按照离外部UTC 源的远近将所有服务器归入不同的层中。第一层在顶层，有外部UTC接入，而第二层则从第一层获取时间，第三层从第二层获取时间，以此类推。所有这些服务器在逻辑上形成阶梯式的架构相互连接，而第一层的时间服务器是整个系统时间的基础。

4 FDP

FDP主要用于实现处理各种飞机计划、管理二次代码、自动相关、分析路由、给RDP发送简单飞行计划等功能[2]。（1）接收时钟信息。FDP利用Solaris操作系统的NTP服务，通过A网接收NTP广播的时间信息。具体的设置为：将模板/etc/inet/ntp.server复制为/etc/inet/ntp.conf（此文件默认情况下不存在），并在其中的server后面添加NTP的IP地址，最后启动NTP服务。（2）发送时钟信息。FDP接收到NTP的时钟信息并处理后，通过进程rdps_event将时钟信息广播到A网、B网。在FDP的进程设计中，rdps_event用于响应来自RDP在局域网广播的状态和心跳数据，當接收到这些数据后，FDP就会回传自己的状态和心跳数据，从而让RDP知道FDP工作正常。可见，FDP是在Aerotrac应用进程层面广播时钟信息的。

5 FDT

FDT与FDP构成Client/Server结构，FDT通过iigcn、iigcc与FDP进行通信。而FDT程序中各种列表中的时间，均是来源与FDP的数据库aerotrac_fdps中的数据。FDT与FDP是数据库层面的关系，FDT的系统时钟信息不是同步到FDP，而是直接同步到NTP。在实际管制工作中，FDT的系统时间同步与否相对来说不太重要，即使时钟不与NTP一致，也不影响管制员处理飞行计划。

6 RDP

RDP数据和内部事件处理的时间依赖于操作系统的时间。在多台RDP冗余的系统结构中，所有RDP操作系统时间的一致尤为重要。多台RDP时间的同步能够使在RDP主备切换后不会丢失数据。不同步的RDP时间将会导致RDP切换后航迹数据的丢失。

在系统的初始化安装时，可以手动使用命令date或者rdate设置RDP的时间，如date -u 08050245或rdate 172.16.0.140。而当RDP正常工作时，备份的RDP利用进程mrt自动地同步到在线的RDP。在配有FDP的Aerotrac多雷达自动化系统中，在线RDP可以同步到在线的FDP，而此FDP通常情况下是同步到外部的时钟参考源。

另外，RDP还可以有以下的同步源：（1）利用外部串行接口卡直连时钟源。（2）直接同步到网络中的NTP。

当RDP利用外部串行接口卡直连时钟源时，RDP直接读取、解码、同步时钟信息。当RDP与NTP同步时，需要关闭RDP的内部时钟同步，以避免时钟同步冲突。通过设置/export/home/ATCsite/RDP_ENVIRONMENT中的环境变量RDPGPS，可以设置不同的时钟源。如果配置文件中定义了RDPGPS或者将RDPGPS设置为任何数值，则RDP将会同步到NTP。如果配置文件中没有定义RDPGPS，RDP将会利用FDP广播的时钟信息来同步内部时钟。

对应于FDP的rdps_event，RDP的进程mrt负责与FDP通信，用于收集、处理来自在线FDP的时间数据，并定期广播到网络上。可见，RDP时钟信息的接收与发送均是在Aerotrac应用进程层面上进行的。

7 DP

DP上运行有雷达目标显示程序DP_DISP，用于显示雷达航迹、气象等信息，是管制员日常指挥必不可少的工具。在Aerotrac的设计中，DP的系统时钟并不同步到NTP，因为此时钟对管制工作作用甚少。与NTP时钟保持一致的，是显示程序中Status Data Area里面的程序时钟。DP上运行的进程DP_LAN，负责从其在用网络中采集RDP定期广播的航迹、状态、气象等数据，并将采集到的数据提供给DP_DISP，经过DP_DISP的处理，各种数据信息显示到程序的界面中。可见，DP接收时钟信息是在Aerotrac应用进程层面上进行的。

8 结束语

Aerotrac多雷达自动化系统在进近管制工作中使用率极高，其工作的稳定可靠极为重要，而要保证系统的正常工作，系统中各服务器、终端时钟的统一则是必不可少的。文章分析总结了NTP、FDP、FDT、RDP、DP的时钟信息机制及在不同应用中的设置，限于作者知识所限，文中未免有错漏之处，恳请同行批评指正。

参考文献

[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.