王文秀

（民航內(nèi)蒙古空管分局，內(nèi)蒙古呼和浩特，010070）

0 引言

目前，全國范圍內(nèi)仍有一定數(shù)量不帶NTPS（網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘協(xié)議服務(wù)器）的老舊雷達(dá)正在服役，這些雷達(dá)輸出的目標(biāo)報(bào)告中沒有GPS時(shí)標(biāo)。自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)根據(jù)接收到目標(biāo)報(bào)告的時(shí)間和間隔判斷雷達(dá)數(shù)據(jù)的有效性并參與融合計(jì)算。如果雷達(dá)頭傳輸至終端自動(dòng)化系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)鏈路出現(xiàn)長時(shí)間累計(jì)延時(shí)，雖然每次接收到的數(shù)據(jù)延時(shí)都在可接受范圍內(nèi)，但是延時(shí)在每次接收中均存在，長時(shí)間的積累就會(huì)將延時(shí)放大，超過可接受范圍。最終導(dǎo)致自動(dòng)化系統(tǒng)多雷達(dá)融合出現(xiàn)錯(cuò)誤，產(chǎn)生大面積目標(biāo)分裂或者偏移，影響管制指揮。因此，需要設(shè)計(jì)一種監(jiān)控方案，可對(duì)無時(shí)標(biāo)雷達(dá)數(shù)據(jù)的時(shí)延情況進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)上報(bào)告警或丟棄不可用的雷達(dá)數(shù)據(jù)。

1 雷達(dá)數(shù)據(jù)時(shí)延監(jiān)控方案

分析雷達(dá)數(shù)據(jù)出現(xiàn)劣化，如丟包、延時(shí)、抖動(dòng)過大等產(chǎn)生的原因，可歸納為以下兩個(gè)方面：

（1）傳輸造成的時(shí)延，如在傳輸接口鏈路、轉(zhuǎn)發(fā)過程、切換環(huán)節(jié)引起的傳輸質(zhì)量問題或運(yùn)營商鏈路由于常規(guī)維護(hù)、頻繁割接和本身的故障造成的傳輸質(zhì)量問題。

（2）雷達(dá)自身的原因，如雷達(dá)頭本身在錄取、編碼處理時(shí)，造成的正北幀丟失，扇區(qū)不連續(xù)，數(shù)據(jù)包緩存過大等。

因此，針對(duì)無時(shí)標(biāo)雷達(dá)數(shù)據(jù)時(shí)延的監(jiān)控方案，可以從兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)：一是為雷達(dá)數(shù)據(jù)打上時(shí)標(biāo)，這又可分為對(duì)雷達(dá)原始數(shù)據(jù)加時(shí)標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控和新增一路帶時(shí)標(biāo)的雷達(dá)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)用作比對(duì)；二是在雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)入自動(dòng)化系統(tǒng)前，對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量分析進(jìn)而觸發(fā)告警剔除異常數(shù)據(jù)。

2 監(jiān)控方案的實(shí)現(xiàn)

■2.1 方案一：監(jiān)控加時(shí)標(biāo)的雷達(dá)原始數(shù)據(jù)

目前，絕大多數(shù)老舊雷達(dá)輸出ASTERIX和ALENIA MP2格式雷達(dá)數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)ASTERIX格式雷達(dá)數(shù)據(jù)具備時(shí)間數(shù)據(jù)項(xiàng)內(nèi)容，僅需在雷達(dá)頭將GPS時(shí)間按照標(biāo)準(zhǔn)ASTERIX格式要求加入雷達(dá)數(shù)據(jù)中即可。ALENIA MP2格式雷達(dá)數(shù)據(jù)沒有定義時(shí)間數(shù)據(jù)項(xiàng)內(nèi)容，如果需要增加時(shí)間數(shù)據(jù)項(xiàng)需要轉(zhuǎn)換為ASTERIX格式雷達(dá)數(shù)據(jù)送自動(dòng)化系統(tǒng)處理；或者保持原數(shù)據(jù)內(nèi)容不變?cè)诶走_(dá)頭輸出數(shù)據(jù)中額外增加時(shí)間數(shù)據(jù)項(xiàng)內(nèi)容，傳輸至終端判斷有效性后，再去除時(shí)間信息送自動(dòng)化系統(tǒng)，如圖1所示。

（1）雷達(dá)頭系統(tǒng)輸出的HDLC協(xié)議原始雷達(dá)數(shù)據(jù)通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為TCP/UDP協(xié)議被數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)接收。

（2）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)從NTPS獲取GPS時(shí)間并將原始雷達(dá)數(shù)據(jù)解碼，打上時(shí)標(biāo)，再重新編碼為雷達(dá)數(shù)據(jù)。

（3）帶時(shí)標(biāo)的雷達(dá)數(shù)據(jù)最后通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換回HDLC協(xié)議，經(jīng)過傳輸網(wǎng)接入自動(dòng)化系統(tǒng)。

■2.2 方案二：監(jiān)控雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)的監(jiān)控，需新增一路雷達(dá)數(shù)據(jù)，為其打上時(shí)標(biāo)作為基準(zhǔn)雷達(dá)數(shù)據(jù)，并與原始雷達(dá)數(shù)據(jù)一同由傳輸網(wǎng)傳送至終端。通過比較基準(zhǔn)雷達(dá)數(shù)據(jù)與原始雷達(dá)數(shù)據(jù)，判斷原始雷達(dá)數(shù)據(jù)質(zhì)量是否可被接受。

（1）雷達(dá)站放置的數(shù)據(jù)采集單元，可通過GPS/BD天線或雷達(dá)站內(nèi)部時(shí)間服務(wù)器獲取精準(zhǔn)的時(shí)間信息。

（2）數(shù)據(jù)采集單元從雷達(dá)站的A/B路分配器上分別引接2路原始雷達(dá)信號(hào)A-3路和B-3路，為2路信號(hào)分別打上時(shí)間戳，作為基準(zhǔn)監(jiān)測數(shù)據(jù)，壓縮后進(jìn)入傳輸設(shè)備。

（3）雷達(dá)站的A/B路分配器上的原始雷達(dá)信號(hào)A-1路、A-2路、B-1路和B-2路，作為主備通道數(shù)據(jù)接入傳輸設(shè)備，同基準(zhǔn)監(jiān)測數(shù)據(jù)一起經(jīng)過傳輸網(wǎng)傳送至ACC的數(shù)據(jù)采集中心。

（4）數(shù)據(jù)采集中心可通過GPS/BD天線獲取精準(zhǔn)的時(shí)間信息，并對(duì)原始雷達(dá)信號(hào)A-1路、A-2路、B-1路和B-2路打上時(shí)間戳。

（5）有時(shí)間戳的原始雷達(dá)信號(hào)和基準(zhǔn)監(jiān)測信號(hào)將被上傳到數(shù)據(jù)處理服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)比對(duì)，A-3路與A-1路和A-2路比對(duì)，B-3路與B-1路和B-2路比對(duì)，得出每一路雷達(dá)數(shù)據(jù)的時(shí)延、丟包率和時(shí)延變化等信息。

圖1

數(shù)據(jù)采集單元除了給雷達(dá)原始數(shù)據(jù)打上時(shí)間戳之外，同時(shí)對(duì)正北幀和扇區(qū)幀進(jìn)行監(jiān)測、統(tǒng)計(jì)和匯總，以此能夠?qū)崟r(shí)定位到底是雷達(dá)頭還是傳輸引起的雷達(dá)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤；同時(shí)，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行之后，數(shù)據(jù)處理服務(wù)器可建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，當(dāng)監(jiān)控信道的基準(zhǔn)監(jiān)測信號(hào)出現(xiàn)問題時(shí)，數(shù)據(jù)處理服務(wù)器可以將某一時(shí)刻接受的雷達(dá)數(shù)據(jù)同系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)得出的雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，得出某一時(shí)刻的雷達(dá)數(shù)據(jù)的時(shí)延、丟包率和時(shí)延變化等信息。

■2.3 方案三：監(jiān)控雷達(dá)終端數(shù)據(jù)質(zhì)量

在雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)入自動(dòng)化系統(tǒng)前，通過信號(hào)檢測系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量分析與監(jiān)控，判斷數(shù)據(jù)質(zhì)量是否符合要求，并上報(bào)告警。檢測系統(tǒng)應(yīng)至少包括數(shù)據(jù)引接部分、數(shù)據(jù)處理分析部分、數(shù)據(jù)顯示和監(jiān)控部分；另信號(hào)檢測系統(tǒng)亦可通過移動(dòng)終端接入分析。如圖2所示。

（1）數(shù)據(jù)引接部分能接收引接到系統(tǒng)的各種監(jiān)視信息，包括 Thales、Raytheon、Indra、ADS-B、MLAT等符合ASTERIX規(guī)范格式的雷達(dá)信息，也包括符合Alenia、中國民航MH/T 4008-2000規(guī)范等常見格式的雷達(dá)信息，各雷達(dá)的信息可以為點(diǎn)跡或航跡，可為一次或二次，也可為一二次聯(lián)合信息。

圖2

（2）數(shù)據(jù)處理分析部分可實(shí)現(xiàn)監(jiān)視數(shù)據(jù)的處理，并在監(jiān)視數(shù)據(jù)處理結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)原始信息、處理結(jié)果、過去歷史、告警標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，分析各個(gè)監(jiān)視源各個(gè)時(shí)段、各個(gè)區(qū)域、各個(gè)高度層、各個(gè)掃描區(qū)的軌跡，為用戶提供幫助。針對(duì)于無時(shí)標(biāo)的雷達(dá)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分級(jí)處理：第一步，對(duì)兩個(gè)通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)處理，當(dāng)有位置異值（VSP）時(shí)，告警提示這部雷達(dá)雙通道的數(shù)據(jù)有問題；第二步，將這兩個(gè)通道的數(shù)據(jù)與同一區(qū)域其他雷達(dá)的綜合航跡數(shù)據(jù)作比對(duì)，分析定位哪個(gè)通道的數(shù)據(jù)有問題，便于用戶排故。

（3）數(shù)據(jù)顯示和監(jiān)控部分可實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和顯示雷達(dá)質(zhì)量，統(tǒng)計(jì)的內(nèi)容包括每周期接收的數(shù)據(jù)幀總數(shù)、每周期出現(xiàn)的錯(cuò)幀數(shù)、每周期丟失的扇區(qū)數(shù)、每周期更新的目標(biāo)信息數(shù)（包括一次航跡/點(diǎn)跡數(shù)、二次航跡/點(diǎn)跡數(shù)和一二次聯(lián)合航跡/點(diǎn)跡數(shù)）等，并為用戶提供查詢接口，方便用戶按不同維度對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。

3 結(jié)束語

通過對(duì)雷達(dá)原始數(shù)據(jù)加時(shí)標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控、比對(duì)帶時(shí)標(biāo)的雷達(dá)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和雷達(dá)原始數(shù)據(jù)，以及監(jiān)控和分析在進(jìn)入自動(dòng)化系統(tǒng)前的雷達(dá)數(shù)據(jù)都可實(shí)現(xiàn)對(duì)無時(shí)標(biāo)雷達(dá)數(shù)據(jù)時(shí)延的監(jiān)控，但三種方案各有優(yōu)劣。

對(duì)雷達(dá)原始數(shù)據(jù)加時(shí)標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控最容易實(shí)現(xiàn)，但是該方案不能定位是由傳輸引起的雷達(dá)數(shù)據(jù)質(zhì)量劣化還是雷達(dá)頭自身數(shù)據(jù)存在問題；比對(duì)帶時(shí)標(biāo)的雷達(dá)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和雷達(dá)原始數(shù)據(jù)，即監(jiān)控雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)每一路雷達(dá)和雷達(dá)傳輸鏈路的監(jiān)控，但是僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)延數(shù)據(jù)的判斷，無法判斷雷達(dá)數(shù)據(jù)的正確性和可靠性，無法過濾“臟數(shù)據(jù)”；通過信號(hào)檢測系統(tǒng)以監(jiān)控和分析進(jìn)入自動(dòng)化系統(tǒng)前的雷達(dá)數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)的正確性和可靠性的判斷，但檢測系統(tǒng)的功能在于“發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)告警”，對(duì)于問題數(shù)據(jù)如何處理還有待進(jìn)一步完善，此外，該系統(tǒng)一旦接入傳輸網(wǎng)和自動(dòng)化系統(tǒng)之間，系統(tǒng)的健壯性、穩(wěn)定性和高性能也是不可忽視的重要因素。

三種監(jiān)控方案各有側(cè)重，實(shí)際實(shí)施時(shí)，應(yīng)根據(jù)自身的需求，即可單獨(dú)使用某一方案，也可將不同的方案組合實(shí)施，以實(shí)現(xiàn)對(duì)無時(shí)標(biāo)雷達(dá)數(shù)據(jù)時(shí)延的監(jiān)控。