北京大兴国际机场A-SMGCS系统测试平台设计和实现

王文宰

关键词：A-SMGCS；测试平台；系统最小化

0 引言

北京大兴国际机场A-SMGCS系统是全国首套以四级标准（ICAO 9380对于场面管理自动化系统的等级划分）运行的高级场面引导和控制系统，为机场飞行区内的航空器、车辆等目标提供监视定位、冲突告警、滑行路径规划及灯光引导服务，是地面管制实施空中交通指挥的重要工具[1-3]。随着机场飞行流量的迅猛增长，管制人员对A-SMGCS系统的依赖也越来越强。因此，A-SMGCS系统运行保障面临的挑战也不断增多，包括规模庞大、技术集成度高、保障难度大等。为了应对这些挑战，提高对系统的运行保障能力，技术人员迫切需要一个能够满足故障重现、应急演练、人员培训、软硬件测试和新技術应用的测试平台[4-5]。

文章在现有ASMGCS系统框架基础上，通过修改和简化网络结构、席位配置、服务器数量以及软件部署，设计出一种测试平台的搭建方案。该方案能够满足测试平台与生产运行系统在主要功能上保持一致，同时又符合系统最小化原则来节约成本。最后通过在实际环境中搭建测试，证明了方案的可行性。

1 系统结构

A-SMGCS 系统测试平台整体结构如图1所示。系统设计采用C/S（客户/服务器）结构，具有分布式、开放式的特点。系统对重要设备保留了与生产系统相同的双机主/从热备份的体系结构，双机系统中某个组成产生故障时，可以进行自动无缝隙切换，不影响系统的正常工作。当故障排除后，仍然可以迅速构成双机系统。

1.1 网络架构

A-SMGCS系统测试平台采用局域网作为系统内部信息传递和交互的基本通道，其中的A网和B网为互为备份的主工作网，C网用于系统数据发布、技术维护和景象重演，网络传输速率为1000Mbps，数据通信遵循TCP/IP 协议。系统的核心网络由3台网络交换机组成，与系统的核心服务器相连接。与生产系统相比，测试平台去除了连接到各个运行现场的子网，核心网络交换机通过光纤只连接到测试平台现场的子网交换机，子网交换机再用网线与现场的测试席位相连。外部链路信号从接口交换机接入，再通过数据通信处理机进入系统内部网络。测试平台的网络设备配置如表1所示。

1.2 服务器配置

A-SMGCS系统测试平台基于系统最小化原则，在保证系统功能完整的前提下，将多个服务器的功能尽可能集中在一个服务器上，同时又对重要设备采用冗余配置。系统服务器配置如表2所示。

1） 数据通信处理DCP

数据通信处理机DCP与生产系统功能基本一致，负责对外部的TCP/UDP数据接引与输出。DCP采用冗余结构，由两个接口交换机和两个数据通信处理机（DCP）组成两套冗余处理设备，以确保引接信息的可靠传输和处理。接口交换机接入了时钟数据、场监雷达数据、多点雷达数据、航管雷达数据、自动化综合航迹数据、ADS-B数据、飞行计划数据、AFTN电报、气象数据、停机位数据、数字放行DCL数据，然后将这些数据分别传送至两台DCP，DCP对数据进行协议转换和有效性检验处理后再送往其他服务器。

2） 监视数据处理SDP

监视数据处理服务器SDP是生产系统中监视数据前置处理器RFP、监视数据处理服务器SDP、灯光引导处理服务器GCP、路径规划处理服务器RTP功能的集合。SDP中监视数据处理模块负责接收多种监视源数据并进行融合处理，可对在机场场面覆盖范围内活动的航空器和车辆进行连续的定位与标识；灯光引导模块负责引导多个航空器在地面滑行，当两个或以上航空器在滑行道口有冲突时，系统自动进行放行/阻挡操作，先到的航空器将被放行；路径规划模块负责规划航空器在地面的滑行路由。

航管雷达数据和自动化综合航迹数据采用HDLC协议进行封装，在生产系统中，数据经由雷达线路分配器LDW分路后，再接入监视数据前置处理器RFP，RFP中的通信卡hcc-01支持HDLC协议的数据帧收/发处理，RFP在对数据进行预处理后，最后传送到SDP进行融合处理。测试平台将RFP的功能集中在SDP中，但是两者的硬件型号不同，SDP中没有内置的通信卡来接收HDLC数据。为解决此问题，测试平台加入了HDLC协议转换设备（博达路由器），该设备可以将HDLC数据转换为UDP数据，经过转换的数据接入DCP，再由DCP传送到SDP。数据在测试平台和生产系统中不同的传输方式如图2所示。

3） 飞行数据处理FDP

飞行数据处理服务器FDP主要功能是对飞行计划数据信息处理、气象数据处理。相比生产系统，测试平台的FDP融入了限制计算与流控处理模块，该模块对流量系统发送的航班流控信息进行转换处理，并根据流量系统发送的航班放行信息计算发送限制警告信息。

4） 记录与重演处理DRF

记录与重演服务器DRF是生产系统中统计分析处理器FSA、记录与重演服务器DRF、日志记录服务器LGP功能的集合。DRF中记录与重演模块负责记录和回放网上数据，包括航迹、计划、席位设置灯；统计分析模块负责接收实时计划信息、航迹信息、路由信息、扇区划分信息，进行存储入库并定时生成报表；日志记录模块负责记录各软件运行时的关键日志。

1.3 席位配置

A-SMGCS系统测试平台配置了1个系统监控席位和3个管制席位。为了全面展示电子进程单的所有功能，3个管制席位又根据电子进程单状态的不同分为放行许可席、地面管制席、塔台管制席。

系统监控席位负责对系统进行监控、操作以及日志记录。该席位可以监控席位、处理机、网络、接口、应用软件的运行状态，操作指定处理机或软件退出/重启，根据双机冗余热备份的运行状态，自动或人工进行双机切换，监视整个系统资源的利用情况。测试平台还将系统的静态数据库管理DBMS配置在系统监控席，来代替生产系统中单独配置的数据管理处理服务器。

放行许可席位负责为离港飞机发放放行许可。该席位的电子进程单主要状态包括：离港航班预激活状态（PRE） 、请求放行状态（REQ） 、放行状态（CLD） 、数字放行许可状态（PDC） 、准备完毕状态（RDY） 、等待推出状态（HLD） ，界面如图3所示。

地面管制席位负责引导飞机在地面滑行。该席位离港飞机的电子进程单狀态主要包括：未推出状态（NPU） 、推出状态（PUS） 、开车状态（STR） 、滑行状态（TAX） ；进港飞机的电子进程单状态主要包括：滑行状态（TAX） 、入位状态（OVE） 、终止状态（FIN） 、人工取消状态（CNL） ，界面图4所示。

塔台管制席位负责引导离港飞机上跑道起飞，引导进港飞机降落并脱离跑道。该席位离港飞机的电子进程单状态主要包括：上跑道状态（LIN） 、起飞完成状态（DEP） 、跑道上滑回状态（BAK） 、滑跑状态（ROL） ；进港飞机的电子进程单状态主要包括：进港航班预激活状态（App） 、联系塔台状态（CNT） 、降落状态（LND） 、接触地面状态（TCH） 、复飞状态（PUL） ，如图5所示。

2 软件平台

A-SMGCS系统测试平台使用的操作系统是RedHat Enterprise Linux Server 7.0，软件版本是V1.0+P9，系统的软件部署如下：

（1） 系统全部的应用软件存放在各席位和处理器的/home/atc/bin 目录下。

（2） 系统应用软件所使用的动态库存放在各席位和处理器的/home/atc/lib 目录下。

（3） 在系统启动时，自动启动各应用软件，启动脚本存放在/home/atc/shell 目录下。

（4） 系统应用软件所使用的数据文件存放在各席位和处理器的/home/atc/config 目录下，系统数据通过系统数据管理界面维护并分发。

（5） 系统软件运行记录的日志存放在/home/atc/log 目录下。

（6） 系统的数据记录重演数据存放在DRF 的/home/atc/data/record 目录下。

（7） 系统的景象记录重演数据存放在DRF 的/home/atc/data/x11_record 目录下。

3 结束语

目前A-SMGCS系统测试平台已经搭建完成，通过实际测试证明，测试平台在裁减备数量、缩小系统结构的前提下，依然具有A-SMGCS系统所有软件功能。测试平台虽然设备数量比生产系统少，但包含了所有生产系统中所使用设备型号，且对重要服务器保留了冗余热备份的设计，可以完整地对生产系统中的故障进行重现，在节约成本的同时，保证了对技术人员培训的有效性。但是现有测试平台还是存在一些不足：一是现在配置的管制席位与生产系统相比缺少主任席、通报协调席和流量管理席；二是与其他系统建立的数据链接没有生产系统功能全面，这也是后期需要提升和改进的方向。