文/周超

空中交通管制系統(tǒng)，俗稱ATC系統(tǒng)，是一個高交互、高分布式和具備聯(lián)合認知特征的復雜離散系統(tǒng)。隨著國家大力發(fā)展民航，著重推進國產(chǎn)空管自動化系統(tǒng)的研制和使用。而伴隨著空管自動化系統(tǒng)逐年在普及和提升，人為因素的差錯成為在自動化系統(tǒng)和航空管制中的癥結所在，尤其是區(qū)調、進近和塔臺各級管制單位之間的交互和協(xié)調，是其中最為薄弱的環(huán)節(jié)。那么塔臺、進近、區(qū)調之間的聯(lián)合模擬訓練，則為管制員熟練掌握管制流程，最大程度規(guī)避人為風險因素提供了很好平臺。

1 塔臺和雷達訓練系統(tǒng)簡介

塔臺模擬訓練系統(tǒng)是為從事塔臺管制的工作人員提供學習掌握自動化系統(tǒng)、熟悉機場空域和地面環(huán)境和應急處理各類特請的模擬訓練系統(tǒng)。采用分布式搭建和還原塔臺自動化系統(tǒng)，由電子進程單系統(tǒng)、場面監(jiān)視系統(tǒng)、五邊自動化終端系統(tǒng)、氣象信息系統(tǒng)、教員席位系統(tǒng)、模擬機長席位系統(tǒng)、三維視景仿真系統(tǒng)（由Unity 3D控制和DirectX建模，一比一比例還原真實管制區(qū)域環(huán)境），以及模擬通訊系統(tǒng)（包括低空通話、地地通話和直通電話）組成。

雷達模擬訓練系統(tǒng)是為從事進近管制和區(qū)調管制的工作人員掌握自動化ATC系統(tǒng)、熟悉空域環(huán)境、崗前培訓和在崗復訓的模擬訓練系統(tǒng)。系統(tǒng)包括教員席位系統(tǒng)、主任席位系統(tǒng)、管制席位系統(tǒng)、助理管制系統(tǒng)、模擬機長系統(tǒng)，采用提前設計飛行計劃和實時增加飛行計劃和異常，仿真和還原空中交通管制情景，提高進近、區(qū)域管制員的訓練效果。

2 聯(lián)合訓練的原理

聯(lián)合訓練是指在雷達模擬訓練系統(tǒng)和塔臺模擬訓練系統(tǒng)，同時運行同一個訓練計劃，區(qū)調、進近和塔臺各管制單位在各自區(qū)域進行管制，并和其他管制單位保持交互和協(xié)調，保持管制流程的完整。

聯(lián)合訓練采用塔臺模擬訓練系統(tǒng)服務器（TWRSERVER）和雷達模擬訓練系統(tǒng)服務器（RADSERVER）兩臺服務器互聯(lián)，將兩個局域網(wǎng)組網(wǎng)，把兩個SERVER之間的數(shù)據(jù)相互轉換，包括計劃信息、訓練信息、空域數(shù)據(jù)信息等。系統(tǒng)提供塔臺和雷達兩個系統(tǒng)之間互聯(lián)的軟、硬件接口。接口包括：雷達航跡信息數(shù)據(jù)發(fā)送和接收接口，飛行計劃數(shù)據(jù)信息發(fā)送和接收接口，航班權限移交接口等。

3 硬件方案設計

聯(lián)合訓練對應的雷達和塔臺兩個訓練系統(tǒng)的服務器都是雙網(wǎng)卡服務器，服務器一個網(wǎng)卡連在雷達和塔臺兩個系統(tǒng)各自獨立的交換機局域網(wǎng)內，一個網(wǎng)卡用來在兩個服務器之間互聯(lián)，實現(xiàn)局域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的組網(wǎng)，其他系統(tǒng)內的服務器和工作站終端都連接在各自的交換機局域網(wǎng)內。

示例圖如圖1。

4 軟件處理設計

圖1：硬件方案

圖2：軟件數(shù)據(jù)流程方案

4.1 雷達和塔臺模擬訓練系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫連接

雷達和塔臺模擬訓練系統(tǒng)都采用PRΟC連接數(shù)據(jù)庫，定義一個函數(shù)ΟpenDB()連接數(shù)據(jù)庫，分別定義連接用戶名和密碼以及數(shù)據(jù)庫服務名，使用EXEC SQL CΟNNECT 用戶名 ΙDENTΙFΙED BY 密碼USΙNG 服務名；完成連接。如果連接失敗，會一直嘗試連接，直到連接成功為止。

4.2 雷達數(shù)據(jù)處理功能

通過UDP協(xié)議自定義收發(fā)消息函數(shù)recv_msg和send_msg。將雷達模擬訓練系統(tǒng)內部的消息，包括航跡信息、移交信息等數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)一分發(fā)函數(shù)Send_MsgToTower，發(fā)送給轉換進程，分發(fā)給塔臺模擬訓練系統(tǒng)，通過小類號來區(qū)分消息類型。

0x014 d：統(tǒng)一接口發(fā)送給雷達段轉換進程的消息。

type：5小類為航跡位置更新消息。

type：6小類為航跡航路變更消息。

type：7小類為航跡移交消息。

4.3 塔臺數(shù)據(jù)處理功能

塔臺收發(fā)消息原理同雷達模擬訓練系統(tǒng)一致。將塔臺模擬系統(tǒng)內部的消息，通過統(tǒng)一分發(fā)函數(shù)SendMsgToUnion，發(fā)送給轉換進程，分發(fā)給雷達模擬訓練系統(tǒng)，同樣通過小類號來區(qū)分消息類型。聯(lián)合訓練開始練習，練習進度控制等，全部由塔臺模擬訓練系統(tǒng)發(fā)起，所以塔臺需要將練習數(shù)據(jù)、計劃數(shù)據(jù)、扇區(qū)等空域數(shù)據(jù)、進度數(shù)據(jù)等消息發(fā)送給雷達模擬訓練系統(tǒng)。

0x017 d：統(tǒng)一發(fā)送給塔臺段轉換進程的消息。

type：1小類為練習初始數(shù)據(jù)消息。

type：2小類為氣象消息。

type：3小類為初始計劃消息。

type：4小類為練習進度控制消息。

type：5小類為航跡位置更新消息。

type：7小類為航跡移交消息。

4.4 塔臺和雷達系統(tǒng)的消息轉換

塔臺和雷達模擬訓練系統(tǒng)不是直接接收和處理對方系統(tǒng)的消息的，而是分別將消息數(shù)據(jù)分發(fā)給各自的轉換程序，塔臺的轉換進程為CETC_TCPRS_TW，雷達的轉換程序為SΙM_TCPRS。

塔臺的轉換進程CETC_TCPRS_TW將0x017d消息發(fā)送給雷達的轉換進程SΙM_TCPRS后，SΙM_TCPRS將消息轉換成雷達服務進程SΙM_ATG可以理解的消息0x4040，雷達模擬訓練系統(tǒng)再進行解析。同理雷達的轉換進程SΙM_TCPRS將0x014d消息發(fā)送給塔臺轉換進程CETC_TCPRS_TW后，CETC_TCPRS_TW再講消息轉換成塔臺服務進程CETC_ATG_TW可以理解的消息0x4070，塔臺模擬訓練系統(tǒng)再進行解析和處理。

示例圖如圖2。

航跡消息和移交消息以及數(shù)據(jù)轉換是最重要的三個消息，貫穿整個管制流程和系統(tǒng)運行，其中航跡和移交移交消息主要是參與仿真運算，數(shù)據(jù)轉換是在兩個系統(tǒng)間承擔互聯(lián)的角色。

5 現(xiàn)有的問題

塔臺模擬訓練更加關注場面的數(shù)據(jù)，包括停機位、滑行道、跑道等，所以數(shù)據(jù)更復雜，同時精度更高。雷達模擬訓練更加關注空域數(shù)據(jù)，相對的，精度也會低一點。所以在塔臺和雷達兩套訓練系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)轉換的時候，會損失一部分精度，會造成位置信息的一點點誤差。

其次聯(lián)合訓練目前只能由塔臺訓練系統(tǒng)開始發(fā)起，不能夠雙方都可以相互發(fā)起，缺乏一定的靈活性。造成進近和區(qū)調的教員在編輯聯(lián)合訓練練習數(shù)據(jù)的時候，需要在塔臺模擬訓練系統(tǒng)里編輯空中航班計劃，提前設置空域特請，由于兩套系統(tǒng)獨立運行的差異，會對雷達訓練系統(tǒng)的教員造成一定的操作困難。

6 結束語

雖然現(xiàn)階段的聯(lián)合訓練還有不少需要完善和優(yōu)化之處，但是能夠完成區(qū)調、進近和塔臺各管制單位聯(lián)合模擬管制訓練，將各個管制單位整合在一個完整的訓練里面，很好的保證了航空管制流程的完整性。相信隨著計算機技術的更新，聯(lián)合訓練技術也將越來越完善，必將對民航管制運行和安全保障方面起到更加關鍵的作用。