北京空管自动化备份系统架构的研究

摘要：北京空管自动化备份系统项目于2012年正式启动，于2014年投入试运行使用。系统分为北京区管、终端、天津三部分，由信息引接子系统、监视数据前置处理设备、数据通信处理设备、监视数据处理设备、飞行数据处理设备、旁路监视数据处理机、数据记录回放系统、网络系统等模块组成，使用了Solaris操作系统和Oracle10g数据库。系统建成后，已成功实施三次主备切换，对华北空管局安全运行起到了积极的支撑作用。

关键词：空管；自动化备份系统；Solaris；

中图分类号：V355 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（a）-0000-00

随着我国经济持续快速的增长，极大的带动了我国民航事业的发展。空中交通管制是民用航空运输安全的重中之重。空中交通管制水平对于保障飞行安全，加大飞行流量，提高空域的利用率，促进民航业持续可协调发展起了至关重要的作用。

1 空管自动化系统背景介绍

空管自动化系统是空中交通管制的主要手段之一，它的主要功能是把多部雷达信号进行处理与融合，并将融合后的自动化系统雷达航迹目标与飞行计划动态相关，使地面管制人员清晰准确的了解空中的实时动态。

2 北京空管自动化备份系统的概述

北京空管自动化备份系统共分北京区管、终端、天津三部分，其中终端区包含塔台和进近两部分。北京区管备份系统主要设备配置包括监视数据前置处理机6台，主监视数据处理机2台，旁路监视数据处理服务器1台，飞行数据处理机2台，数据通信处理机2台，数据记录设备4台，告警处理处理服务器2台，区域雷达管制席处理机32台，总主任席处理机1台，飞行计划编辑席处理机4台，系统维护席处理机1台，技术监控席处理机1台，数据管理席处理机1台，OASYS维护席处理机2台，TRACE席处理机1台，搜救席处理机2台，网络设备5台，雷达质量监视设备1台等。

3 北京空管自动化备份系统的配置及组成

3.1 信息引接子系统

信息引接子系统主要由监视数据前置处理设备和数据通信设备组成，监视数据前置处理机主要是对于航管雷达、ADS-B信息等监视数据的输入与输出，数据通信设备主要完成与飞行相关数据及其他数据的引接与预处理。信号引接设备的引接借口类型为RS232的数据，路由器引接借口类型为TCP/IP和X.25的数据信息。

3.2 监视数据前置处理设备

监视数据前置处理（RFP）设备包括6台监视数据前置处理机。前置处理系统采用冗余主机配置，每路信号分别进入6台前置机进行预处理。监视数据输入后，经过必选优化处理，选择一路最好的信号送到监视数据处理服务器，然后进行监视数据融合处理。监视数据融合处理后形成系统综合航迹，通过监视数据前置处理设备的智能通信控制器输出。监视数据前置处理机接入A、B、C三个局域网，将预处理后的监视数据分别送至2套监视数据处理机和旁路处理机。

3.3 数据通信处理设备

数据通信处理设备由2台路由器、2套异步端口转换器（N-Port）和2台数据通信处理机（DCP）组成2套冗余处理设备，保证引接信息的可靠传输和处理。其中路由器主要用于实现AIDC信息输入输出、气象信息输入、多点定位系统数据引接、数字化放行信息交互等功能。路由器分别与两台DCP连接，输入输出数据通过DCP进行协议转换和有效性检验处理。异步端口转换器用于实现RS-232数据与网络数据的转换，包括AFTN数据输入输出、QNH信息输入、飞行动态数据输入输出和记录重演同步控制信号的输入输出等功能。数据通信处理机（DCP）采用冗余结构，完成本系统监视信号输入输出的处理，接收并处理路由器和N-Port输出的信息。同时能够提供与相邻管制中心自动化系统进行AIDC移交功能。

3.4 监视数据处理设备

监视数据处理设备由2台监视数据处理机（MSDP）组成，实现多源监视数据融合处理、各类告警和航迹与飞行计划的相关等功能。两台监视数据处理设备分别接入A、B、C三个局域网，两台设备互为主备，为系统提供相关后的系统综合航迹和单路航迹显示。当主用监视数据处理机出现故障时，系统能够自动进行主备机切换，切换的过程为无缝切换，不会造成任何数据的丢失。

3.5 飞行数据处理设备

飞行数据处理设备由两台飞行数据处理机（FDP）组成，用于飞行计划数据的综合处理。采用双冗余结构，加装数据库管理系统。飞行数据处理机接入系统A、B、C局域网，并与全系统构通。

3.6 旁路监视数据处理机

旁路监视数据处理机（BSDP）用于旁路监视数据的处理。该设备与C网相连，处理后的信号通过C网进行传输。当监视数据处理设备2台机器全部故障时，旁路监视数据处理机可以选择任意一部单雷达信号供管制员使用。

3.7 数据记录回放系统

数据记录回放系统每天24小时不间断的对每个管制席位管制员的所有操作指令和结果进行记录，并提供在任意指定席位进行任意时段的数据回放功能。在回放时，可根据需要与语音记录设备进行同步回放。

3.8 网络系统

在系统内部，监视数据处理机、飞行数据处理机、监视数据前置处理机、数据记录回放系统、各管制席位通过网络交换机，组建成星形拓扑结构的三个局域网（A、B、C网），数据通信遵循TCP/IP协议。该系统采用三网运行方式，A网和B网是物理上相对独立又互为冗余的两个网络，如果其中一个网络出现失效时，能自动无缝的切换到另一网。C网主要用于旁路数据及数据回放等数据的传输。

4 操作系统及数据库

北京空管自动化备份系统采用Sun公司的Solaris操作系统，该系统是当今世界上主流Unix操作系统之一。其最新的Solaris 10同时吸收了AT&T的SystemV和Berkeley的BSD系统的实现技术，在当今国际市场上，它已经从一个研究项目发展成为了一个占有绝对优势地位的Unix操作系统。为保证系统内数据的高可靠性和系统的高可用性，在本系统中，选用目前较先进的数据库管理系统Oracle10g。Oracle是世界上较为主流的数据库，其数据库管理系统有以下功能特性：事务处理、高可靠性、大容量数据的管理能力、数据仓库技术、高安全性、可管理性。

5 结束语

目前，北京空管自动化备份系统已投入试运行使用，并成功实施过三次主备自动化系统切换，取得了良好效果。本文从自动化备份系统的项目背景、系统概述、配置组成、操作系统数据库四个方面，对其进行了全面系统的阐述与论证。未来，我们将在现有基础上，对主备自动化系统间数据通信、无缝切换等前沿课题进行深入研究，以提高系统冗余性，实现风险分担，为空管安全运行提供更有力的保障。

参考文献

[1]自动化系备份统技术手册.2013.

[2]金宏斌.一种新的雷达目标航迹模拟方法[J].计算机测量与控制.2004.

[3]陈占全.民航空中交通管制自动化系统的设计与实现[D].电子科技大学.2001.

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