陳秀娜

摘 要

飛行數(shù)據(jù)處理功能是空管自動化系統(tǒng)的核心功能，而GRIB氣象高空風數(shù)據(jù)作為一個實時重要數(shù)據(jù)，參與空管自動化系統(tǒng)的飛行計劃四維軌跡預測計算，使其航跡模型更符合航空飛行的實際情況。本文介紹廣州區(qū)管萊斯NUMEN3000自動化系統(tǒng)如何采用ftp方式實現(xiàn)GRIB氣象數(shù)據(jù)接入和處理，給各地提供參考。

關鍵詞

GRIB;空管自動化;剖面計算;FTP方式

中圖分類號： V355 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 59

0 引言

飛行數(shù)據(jù)處理模塊是空管自動化系統(tǒng)重要功能，而它各項處理都是基于四維飛行剖面軌跡計算進行的。四維飛行軌跡預測的準確性是飛機軌跡運行和空管決策的基礎，而GRIB高空風數(shù)據(jù)的引入是四維軌跡建模準確性的關鍵。隨著廣州四項工程升級改造，2019年12月廣州區(qū)管萊斯NUMEN3000自動化系統(tǒng)進行了軟件升級，引入了全新版本，支持GRIB氣象數(shù)據(jù)解析和處理。由于傳統(tǒng)的X.25串口方式不易擴展，本文設計了全新的ftp方式實現(xiàn)空管自動化系統(tǒng)GRIB氣象數(shù)據(jù)的引接處理，適用于氣象GRIB1和GRIB2 版本數(shù)據(jù)。

1 GRIB氣象數(shù)據(jù)概述

GRIB氣象數(shù)據(jù)是準格點方式，將全球劃分為不同的網(wǎng)格，每個網(wǎng)格記錄區(qū)域內的氣象GRIB數(shù)據(jù)，包括風向、風速、風切變、能見度、云高等天氣的預報。其中每個網(wǎng)格在經度上是標準的，具有73個格點，格距為1.25度，但在緯度上從赤道到兩極格點數(shù)逐漸減少[1]。

現(xiàn)行的GRIB版本有GRIB1和GRIB2兩種格式。一般GRIB1編碼分為6段，GRIB2編碼分為9段，其中2段-8段可重復使用。GRIB2相比GRIB1，能傳輸多個網(wǎng)格場數(shù)據(jù)[2]，還能描述在時間和空間方面的多維網(wǎng)格數(shù)據(jù)，同時因GRIB2編碼字段結構的特性使其具有模塊性，豐富的模板更具靈活性和可擴展性。

2 GRIB在空管自動化應用

空管自動化通過航路點、剖面高度、預計穿越扇區(qū)、預計過點時間的四維飛行航跡計算，不斷對飛行軌跡進行修正。GRIB氣象數(shù)據(jù)在空管自動化中應用于區(qū)域高空風速參與飛機四維軌跡計算，從而獲取更準確的計劃軌跡和飛行勢態(tài)，為管制提供重要的飛行指揮依據(jù)。當空管自動化接收到GRIB氣象數(shù)據(jù)時對其進行格式校驗，校驗沒有錯誤后通過軟件進程解析GRIB格式的高風數(shù)據(jù)，獲取各高度層高風速、風向、溫度，同時根據(jù)風對地速、航向的影響，結合上升下降率計算平飛爬升下降各階段的航班速度，推算出過點時間，進行更精準的四維航跡預測計算。實時的GRIB氣象數(shù)據(jù)也可以在空管自動化人機界面HMI上顯示，包括經緯度、各高度層、風向、風速和溫度等信息，方便管制直觀地觀察各高度層不同的GRIB氣象數(shù)據(jù)。

3 GRIB引接方案

新的方案通過在廣州區(qū)管管綜DMZ區(qū)虛擬化平臺部署FTP服務器及數(shù)據(jù)接收轉發(fā)程序，配置自動同步作業(yè)定時從氣象的FTP服務器下載GRIB氣象數(shù)據(jù)，再主動向萊斯自動化FTP服務器BOMS推送數(shù)據(jù)，完成氣象GRIB數(shù)據(jù)的接收和轉發(fā)。具體拓撲及數(shù)據(jù)流如圖1所示。

根據(jù)數(shù)據(jù)引接需求，在區(qū)管DMZ上新增一臺服務器，從氣象引接數(shù)據(jù)并再次推送至萊斯自動化FTP服務器，需在新機場和區(qū)管防火墻開通相關放行策略。并部署數(shù)據(jù)接收和轉發(fā)程序，配置自動同步定時作業(yè)，軟件部分流程如圖2所示。

文件增量同步功能：在DMZ區(qū)文件服務器上部署文件同步軟件，設置兩個單向同步作業(yè)：第一，作業(yè)QXToDMZ：指定氣象FTP以及DMZ區(qū)文件服務器目標文件夾，設置自動同步頻率，不觸發(fā)刪除。第二，作業(yè)DMZToLS：指定DMZ區(qū)文件服務器源，以及萊斯FTP中目標文件夾，設定自動同步頻率，不觸發(fā)刪除。同時針對過期歷史數(shù)據(jù)進行清理。編寫文件清理腳本，設置歷史文件過濾條件，創(chuàng)建任務計劃，指定文件清理腳本，設置任務執(zhí)行間隔。

4 數(shù)據(jù)配置和實現(xiàn)

萊斯自動化將接收到GRIB氣象數(shù)據(jù)交給FTP服務器BOMS處理，經過校驗后進行解碼，將解碼后的各項數(shù)據(jù)存入飛行數(shù)據(jù)處理FDP的數(shù)據(jù)庫中，F(xiàn)DP再提取數(shù)據(jù)庫的氣象數(shù)據(jù)包括風向、風速、溫度等進行不斷修正飛機的四維軌跡剖面計算。具體數(shù)據(jù)配置和實現(xiàn)步驟如下：

（1）準備專用機器作為萊斯FTP服務器BOMS，可用惠普HP400或HP420。執(zhí)行數(shù)據(jù)庫SQL腳本，在DBMS離線里增加BOMS機器，類型需為服務器。然后在/etc/hosts增加額外的網(wǎng)卡地址用于與FTP客戶端互聯(lián)，還需增加防火墻設備。

（2）修改shell目錄下的start_CETC腳本，增加CETC_GRIB和CETC_ALM兩個進程的自啟動功能，全系統(tǒng)發(fā)布該腳本。然后監(jiān)控SMP界面上添加BOMS圖標，并增加監(jiān)視軟件模塊CETC_GRIB和CETC_ALM進程。

（3）在目錄config/wth_data下增加相應的配置文件，包括ftp推送目錄置，grib數(shù)據(jù)level值配置等。其中GRIB1版本和GRIB2版本的level值略有不同。

（4）用超級用戶執(zhí)行groupadd指令增加新用戶組，并/etc/passwd文件增加新用戶，并賦予權限給/home/28s/grib推送目錄，還需在/etc/ftpd/ftpgroups增加新建組，設置通過ftp服務傳輸?shù)挠脩艚M。

（5）修改shell目錄下的start_pre腳本，用指令route add-net增加FTP客戶端的默認網(wǎng)關，該網(wǎng)關需和FTP客戶端約定好，并用netstat-rn查看網(wǎng)關情況。

（6）配置完后發(fā)布數(shù)據(jù)重啟，查看BOMS日志和FDP的日志是否處理正常。檢查目錄/home/28s/grib的原始氣象格式數(shù)據(jù)是否自動推送。

（7）確認FDP的數(shù)據(jù)庫表sp_grib是否有氣象數(shù)據(jù)，然后在自動化人機界面HMI上確認所顯示的高度層、風向、風速和溫度各項值，與數(shù)據(jù)庫里的值是否一致。

5 結語

實時GRIB氣象高空風速數(shù)據(jù)能提高飛機四維軌跡預測計算的準確性，為管制指揮飛機獲得了更準確地飛行勢態(tài)。而傳統(tǒng)的串口方式靈活性差，本文設計了全新FTP方式的引接方案，同時介紹了具體的部署和數(shù)據(jù)配置步驟，實現(xiàn)空管自動化系統(tǒng)GRIB氣象數(shù)據(jù)的引接和處理。目前已經應用到廣州區(qū)管萊斯自動化系統(tǒng)。該方案可應用于未來下一階段的廣州大終端自動化項目引接GRIB2接口數(shù)據(jù)，也給各地現(xiàn)場提供參考和借鑒意義。

參考文獻

[1]王少林，呂環(huán)宇.GRIB數(shù)據(jù)在飛行服務中的應用[J].空中交通管理，2003，01.

[2]劉媛媛，應顯勛，趙芳.GRIB2介紹及解碼初探[J].氣象科技，2006，09.