桂林数字集成塔台系统的设计与应用

摘  要：数字集成塔台系统集成了空管雷达自动化功能、Ⅳ级A-SMGCS功能、管制综合信息功能，通过引接用户所需数据进行内部格式统一后由核心系统完成数据处理，实现空中及地面航迹态势显示、电子进程单显示、记录与回放、系统监视与控制功能。文章介绍了该项目在桂林的研发背景，设计的思路，系统框架、具体服务器部署及软件功能实现，显示终端数据流的传递等内容。集成塔台项目在桂林的成功部署与验证，为该系统早日全面投产提供了强有力的支持。

关键词：集成塔台;ASMGCS;DCL;DATIS;航管自动化系统;EFS;数据集成;KVM

中图分类号：V355.1                文献标识码：A文章编号：2096-4706（2021）20-0119-04

Design and Application of Guilin Digital Integrated Tower System

LI Suping

（Guilin Air Traffic Management Station of Civil Aviation of China， Guilin  541100， China）

Abstract： The digital integrated tower system integrates the air traffic control radar automation function， level Ⅳ A-SMGCS function and control integrated information function. After the internal format is unified by introducing the data required by the user， the data processing is completed by the core system to realize the air and ground track situation display， electronic process sheet display， recording and playback， system monitoring and control functions. This paper introduces the R & D background， design idea， system framework， specific server deployment and software function realization of the project in Guilin， and the transmission of data flow of display terminal. The successful deployment and verification of the integrated tower project in Guilin provides strong support for early full production of the system.

Keywords： integrated tower; ASMGCS; DCL; DATIS; ATC automation system; EFS; data integration; KVM

0  引  言

机场塔台管制的功能是实现飞机的起降的指挥以及在机场场面的滑行。随着航班量的增加和机场规模的不断扩大，管制员的压力越来越大，许多的管制信息系统应运而生，这些不同的操作系统在为管制员提供便利的同时，也在一定程度上造成了管制员“错、忘、漏”，因为每个系统的具备的功能各不相同，也都具有各自独立的信息显示终端，管制员需要在不同的操作界面上切换后再使用;此外塔台空间狭小，如何放置不断新增设备也是亟须解决的问题。数字集成塔台系统将上述信息系统深度集成在一个界面上，为管制员提供一体化智能化的服务，有效改造塔台工作环境，提高管制工作效率，减轻管制指挥负担。

2020年7月，由民航二所和中南空管局网络心中联合牵头在桂林空管站开始了为期一年的数字集成塔台技术设计应用研究。

1  系統设计及实现基础

1.1  系统设计

系统设计由接口层、核心处理系统、终端显示层、运行信息层组成。

1.1.1  接口层

接口层实现外部数据的引接及输出数据的发送。通过对外部数据的接收/转发实现格式的统一。系统需要将过去孤立的信息系统集成，则需要引接相关外部数据，如自动化系统综合航迹、监视源数据、AFTN报文、DCL数据、全国流量数据、气象数据、导航数据、数字通播数据、GPS数据等。

1.1.2  核心处理系统

外部数据接入转为系统内统一格式数据后，系统通过自己的核心算法进行相关数据处理，最后实现对监视数据的融合、告警信息的显示、飞行数据的处理、航迹路由规划及计算等功能。

1.1.3  终端显示层

核心处理系统将计算的数据流发送至显示终端，最终以人机界面的方式呈现出来，给用户直观的、高度集成化的显示。根据用户不同的使用场景及角色，可以有不同的权限。

1.1.4  运行信息层

为确保系统运行稳定正常，集成塔台系统必须具备数据管理配置功能、系统硬件及软件运行状态监控功能，系统对时功能以及数据回放功能。

1.2  桂林集成塔台系统实现基础及功能

1.2.1  桂林集成塔台实现基础

桂林集成塔台主要集成三大部分功能：航管雷达自动化功能、A-SMGCS功能、管制综合信息功能（不含气象信息显示）。目前桂林空管站安装了场面监视ASMGCS系统、空管自动化系统及处理报文的管制综合信息系统，完全具备实施该系统的条件。系统将空管自动化系统、场监融汇系统、电子进程单等软件高度集成，系统内部保持一致，并具备高度联动性，可与自动化、CDM、DCL、气象、灯光、停机位等多个系统进行数据交互。

1.2.2  桂林集成塔台系统功能

根据桂林运行现场实际，集成塔台具备如下功能：监视前置处理、监视融合处理、系统告警处理、飞行数据处理、路由规划、时钟NTP处理;气象数据如QNH及GRIB数据处理、管制席位人机界面、电子进程单、记录与回放、系统监视与控制、适配参数管理等主要功能。

2  系统架构的设计思路

桂林集成塔臺项目构架设计由数据接口网与核心网组成，网络拓扑如图1所示。

2.1  数据接口子网设计思路及组成

2.1.1  数据接口子网设计思路

数据接口子网主要用于完成集成塔台系统与外部系统的数据交互。

数据接口子网将所有接入的同步或异步数据通过对应的接入设备转换为TCP/IP格式，SDFP、FDP、DCP等服务器均通过独立的网卡直接访问该网络的各类数据，极大地减小了可能发送至运行网络的数据流量。该子网隔离开了不同设备的通信协议变化，有助于未来添加新的外部接口设备。

数据接口子网负责实现包括各类监视数据（雷达、ADS-B、MLAT、ADS-C等）的接入、各类意图数据（AFTN、CPDLC、DCL）的输入输出、AWOS气象数据（QNH、RVR、GRIB）、各类辅助数据（GPS、停机位）、集成塔台系统和其他系统间的各类数据共享（综合航迹、飞行数据等）的数据交换，集成塔台系统综合航迹、集成塔台系统飞行计划信息以及各类基础数据的输出。

2.1.2  数据接口子网组成

数据接口子网组成主要有：MPDC协议转换器，MOXA NPORT协议转换器，华为5720子网交换机、天融信防火墙。

数据接口子网中，不同类型的数据采用不同的接口设备：

MPDC-II通信网关用于对监视数据源的格式进行转换;

MOXA的NPORT实现对异步数据AFTN报文以及QNH数据进行数据格式转换;

网络数据通过接口子网交换机接入，并配备防火墙进行系统安全隔离;语音同步回放数据支持串口和网络方式，直接2路连接服务器串口或网络接入接口子网交换机中。

2.2  核心网组成及功能实现

核心网（CORE-LAN）主要提供塔台场面态势的管制服务工作。核心网由服务器部分、技术维护席、塔台席位构成。该核心网A、B、C每个网络分别配置1台核心交换机。服务器与席位工作站主机直接与核心交换机相连。桂林核心网交换机均为华为5720S系列交换机。

3  系统服务器功能设计及软件部署

3.1  服务器组成及功能实现

3.1.1  服务器组成

服务器属于核心系统，桂林项目所有服务器均采用冗余配置，所使用的服务器均为惠普380G9服务器，服务器包括监视数据处理服务器（MSDP）、路由规划和告警服务器（RUT）、飞行数据处理服务器（FDP）、数据通信处理服务器（DCP）、电子进程单数据处理服务器（EFSDP）、电子进程单应用服务器（EFSAPP）。所有服务器均为三网结构。系统回访记录功能部署在FDP服务器上。

3.1.2  服务器功能实现

监视数据前端服务器（SDFP）从数据接口子网获取监视数据（航管雷达、场监雷达、ADS-B/MLAT）。

飞行数据处理服务器（FDP）从数据接口子网获取AFTN、QNH、GPS等数据。部署在FDP上的数据记录回放服务功能（DRP）直接从本机串口获取语音同步回放数据。

数据通信处理服务器（DCP）负责从数据接口子网获取飞行动态数据、气象信息、航行情报信息，同时负责CDM、DMAN、DCL、D-ATIS、AMAN等数据的对外通信;同时，支持从数据接口子网获取停机位信息，同时负责机坪移交、灯光控制等数据的对外通信。

3.2  服务器软件部署

服务器软件部署情况如表1所示。

4  塔台席位配置

4.1  单个席位的硬件配置

每个席位终端由一个态势显示终端及一个触摸屏组成。

态势显示终端主要实现对空中航迹目标的显示以及地面目标的显示，航迹标牌显示，航迹告警的显示，滑行道显示等功能;触摸屏主要是实现电子进程单的显示及操作以及数字放行等功能。

4.2  塔台席位类别

结合塔台业务特点，席位分为地面席、放行席、主任席、管制席、协调席、备份席、技术维护席等。各个席位不同分功如表2所示。

管制席、协调席、主任席及备份席主要用于显示空中及场面运行态势，放行席主要用于显示场面飞行计划和场面运行态势。

通过表二，可以看出同一个系统可能需要在多个显示终端显示。技保人员可以根据管制的需求将一台主机的显示数据通过光矩阵推送至多个席位，实现一台终端主机给多个显示终端共享数据的功能，通过光矩阵将现有的塔台运行设备进行有效整合，优化塔台空间利用率。

5  项目实施现状

项目在桂林总共分为三期建设。一期建设主要目标是完成平台搭建及系统服务器基本功能测试，因为系统的监视数据处理及告警模块由空管公司负责研发，电子进程单模块由中南空管局网络中心开发，不同的研发部门可能在数据接口及数据格式上有差异，融合为一套系统后两者数据接口的兼容性、数据传递稳定性的验证均需要充分验证;项目二期建设重点是状态监控系统的功能实现;三期的建设重点是集成塔台系统与外部系统之间数据传递协议的确定。目前一二期均已完成，三期建设涉及的数据交互标准也已基本确定，集成塔台席位布局图如图2所示。

6  结  论

桂林集成塔台项目已经完成了前期验证，通过用户的实际测试，各项预定功能基本实现，目前该系统已经在鄂州机场及湛江空管站进行了部署，即将投入使用，该套系统的正式投产将会给塔台管制员提供全新的体验，解决原塔台管制各个信息系统信息独立分散的缺点，从管制角度提供便捷的信息展现及操作，极大提高了管制效率，减轻了管制负担，为空管高质量发展提供强大的动力支持。

参考文献：

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作者简介：李素萍（1984—），女，汉族，广西桂林人，工程师，工学学士，研究方向：空管塔台自动化。