摘要：空中交通管制任務(wù)日益繁重，雷達管制員隊伍在不斷擴大。雷達管制員的管制能力對于航空運輸?shù)母咝?、安全運行起到至關(guān)重要的作用。雷達管制模擬訓(xùn)練系統(tǒng)是一種針對雷達管制崗位的模擬訓(xùn)練軟件，適應(yīng)空中交通管制新型人才培養(yǎng)的需求，可用于雷達管制人員崗前培訓(xùn)和換季培訓(xùn)，為空中交通管制的雷達管制崗位培養(yǎng)具備協(xié)調(diào)決策、駕馭復(fù)雜系統(tǒng)能力的高技術(shù)人才，提升雷達管制人員培訓(xùn)效率，提高雷達管制人員的業(yè)務(wù)能力，確?？罩薪煌ü苤瓢踩㈨槙?、高效運行。

關(guān)鍵詞：空中交通管制；雷達管制；模擬訓(xùn)練

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.06.009

中圖分類號：TP 337" " " " " "文獻標(biāo)志碼：A" " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）06-00-03

Abstract： The task of air traffic control is increasingly onerous， and the radar controller team is expanding. The control ability of radar controllers plays a crucial role in the efficient and safe operation of air transportation. The radar control simulation training system is a simulation training software for radar control posts. It meets the needs of air traffic control new talent training， and can be used for pre job training and seasonal training of radar controllers. It cultivates high-tech talents with the ability to coordinate decision-making and control complex systems for air traffic control radar control posts， improves the training efficiency of radar controllers， and improves the professional ability of radar controllers， Ensure the safe， smooth and efficient operation of air traffic control.

Key words： air traffic control; radar control; simulation training

1" 系統(tǒng)概述

1.1 系統(tǒng)組成

雷達管制模擬訓(xùn)練系統(tǒng)主要完成進近雷達管制指揮、區(qū)域雷達管制指揮、轉(zhuǎn)場飛行指揮、管制移交、飛行動態(tài)監(jiān)視等內(nèi)容的模擬訓(xùn)練，是培養(yǎng)進近、區(qū)域雷達管制員的主要手段。雷達管制模擬訓(xùn)練系統(tǒng)由模擬管制員席位、模擬飛行員席位、教員席位、教學(xué)管理與系統(tǒng)維護席位、服務(wù)器席位等模塊組成。系統(tǒng)組成見表1。

1.2 系統(tǒng)構(gòu)架

雷達管制模擬訓(xùn)練系統(tǒng)由軟件和硬件共同構(gòu)成，系統(tǒng)體系自下而上可分為支撐層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層和表現(xiàn)層5個層級。支撐層是整個系統(tǒng)的底層和基礎(chǔ)，是保證整個系統(tǒng)安全運行的核心；數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行添加、刪除、修改和查詢等操作，并將數(shù)據(jù)傳遞給服務(wù)層進行處理；服務(wù)層實現(xiàn)數(shù)據(jù)仿真、數(shù)據(jù)服務(wù)和數(shù)據(jù)處理等功能，為應(yīng)用層的具體模塊提供數(shù)據(jù)管理、查詢和編輯方面的支撐；應(yīng)用層是直接面向用戶的功能模塊的集合，由支撐層提供的若干服務(wù)進行組裝、搭建，構(gòu)成滿足最終用戶業(yè)務(wù)需求的各類業(yè)務(wù)應(yīng)用功能；表現(xiàn)層直接面向操作用戶，是系統(tǒng)對用戶的直觀展現(xiàn)。系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。

1.3 系統(tǒng)功能

雷達管制模擬訓(xùn)練系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)仿真、模擬管制、模擬飛行、模擬通信和系統(tǒng)管理等功能。數(shù)據(jù)仿真具有雷達探測數(shù)據(jù)、飛行計劃狀態(tài)數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)和航空器航跡數(shù)據(jù)的仿真計算、生成、存儲和管理的功能；模擬管制具有模擬雷達管制員的業(yè)務(wù)終端的功能；模擬飛行具有對模擬的航空器執(zhí)行相應(yīng)操作的功能；模擬通信具有模擬地空和內(nèi)話語音通信功能，以及語音記錄和回放功能；系統(tǒng)管理具有編輯訓(xùn)練設(shè)置、監(jiān)視及控制訓(xùn)練進程、監(jiān)控及維護系統(tǒng)狀態(tài)的功能。

2" 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 硬件設(shè)計

雷達管制模擬訓(xùn)練系統(tǒng)主要硬件組成包括：仿真計算機服務(wù)器、數(shù)據(jù)交換服務(wù)器、飛行數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、模擬語音通信終端、席位工作臺、席位計算機、打印設(shè)備、服務(wù)器機柜、機柜KVM等。設(shè)備采用通用貨架產(chǎn)品。雷達管制模擬訓(xùn)練系統(tǒng)硬件交聯(lián)示意圖如圖2所示。

2.2 軟件設(shè)計

2.2.1 軟件業(yè)務(wù)構(gòu)架

雷達管制模擬訓(xùn)練系統(tǒng)軟件采用SOA的方式構(gòu)建，內(nèi)部服務(wù)可以分為4個層級：基礎(chǔ)平臺層、應(yīng)用支撐層、仿真任務(wù)流驅(qū)動層以及應(yīng)用層。通過RTIBridge還可以與其他外部系統(tǒng)協(xié)同運行。系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)只能通過中間件進行邏輯層的訪問，各模塊進行松耦合設(shè)計，實現(xiàn)模塊化開發(fā)。系統(tǒng)軟件構(gòu)架如圖3所示。

2.2.2 軟件開發(fā)環(huán)境

雷達管制模擬訓(xùn)練系統(tǒng)軟件開發(fā)運用C/C++語言進行編程實現(xiàn)，采用Microsoft Visual Studio集成開發(fā)環(huán)境企業(yè)版作為開發(fā)平臺。整套系統(tǒng)的開發(fā)基于Boost庫，Boost庫為C++標(biāo)準(zhǔn)庫的擴展，功能強大，可移植性好；圖形界面的開發(fā)基于QT，QT是跨平臺的應(yīng)用程序和UI框架，采用了跨平臺類庫、集成開發(fā)工具和跨平臺IDE，增加了系統(tǒng)的移植性、開放性[1]。

2.2.3 軟件模塊組成

雷達管制模擬訓(xùn)練系統(tǒng)軟件主要包括數(shù)據(jù)仿真模塊、數(shù)據(jù)交換處理模塊和人機交互模塊。各模塊功能如下。

（1）數(shù)據(jù)仿真模塊，主要完成航空器運動過程、雷達探測和環(huán)境的仿真數(shù)據(jù)生產(chǎn)及計算。

（2）數(shù)據(jù)交換處理模塊，主要完成雷達控制、探測航跡數(shù)據(jù)、校驗數(shù)據(jù)處理。

（3）人機交互模塊，主要完成態(tài)勢顯示與管制、航空器控制和導(dǎo)控管理服務(wù)。

各模塊的關(guān)系如圖4所示。

2.2.4 數(shù)據(jù)仿真模塊

數(shù)據(jù)仿真模塊是雷達管制模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的核心軟件，主要完成航空器的運動仿真、雷達探測模擬、氣象數(shù)據(jù)仿真和探測航跡融合等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的仿真生產(chǎn)和解算，將生成的探測航跡數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給數(shù)據(jù)交換處理模塊，為人機交互模塊的航跡顯示提供數(shù)據(jù)支持服務(wù)[2]。模塊處理流程如圖5所示。

2.2.5 數(shù)據(jù)交換處理模塊

數(shù)據(jù)交換處理模塊接收數(shù)據(jù)仿真模塊的探測航跡數(shù)據(jù)，對航跡做數(shù)據(jù)校驗，然后處理生成各探測設(shè)備對目標(biāo)的航跡質(zhì)量數(shù)據(jù)，將校驗正確的探測航跡數(shù)據(jù)送到網(wǎng)絡(luò)通道中，供人機交互模塊顯示；接收飛行情報，將飛行情報譯文為飛行計劃，并且完成對飛行計劃數(shù)據(jù)的相關(guān)處理；接收人機交互模塊下發(fā)的指令，通過雷達設(shè)備開關(guān)指令，實現(xiàn)雷達設(shè)備工作狀態(tài)控制；接收人機交互模塊下發(fā)的航空器指令，根據(jù)指令類別，綁定指令開始或者完成時的航空器狀態(tài)。模塊處理流程如圖6所示。

2.2.6 人機交互模塊

人機交互模塊為用戶提供態(tài)勢顯示與管制、航空器控制和導(dǎo)控管理服務(wù)。

態(tài)勢顯示與管制主要用于管制員培訓(xùn)業(yè)務(wù)，為受訓(xùn)管制員提供地圖顯示與操作、航跡顯示、飛行計劃顯示與操作、飛行計劃報文、告警信息顯示服務(wù)；支持標(biāo)尺地圖縮放、定位、標(biāo)記、移動、圖層管理等操作；支持在地圖中顯示航空器航跡，航跡顯示元素包括航跡符號、航跡標(biāo)牌、引線、速度矢量線等；支持對飛行報文和飛行計劃的查詢、編輯、接收、解析、校驗；支持管制員手動進行航跡相關(guān)和自動航跡相關(guān)。

航空器控制用于配合管制員執(zhí)行管制業(yè)務(wù)訓(xùn)練，支持對受控航空器的各種控制操作，實現(xiàn)不同模擬飛行員之間航空器的操作權(quán)移交；支持顯示操作指令反饋信息，列出模擬飛行員輸入的操控指令，并對指令的正確性和可執(zhí)行性進行判斷。

導(dǎo)控管理用于教員對管制學(xué)員和模擬飛行員的分組管理和導(dǎo)調(diào)控制、練習(xí)干預(yù)。支持自動/手動管制學(xué)員和模擬飛行員席位之間的對應(yīng)關(guān)系，支持自動/手動安排飛行計劃與模擬飛行員的初始對應(yīng)關(guān)系；支持練習(xí)進程控制功能，實現(xiàn)各組練習(xí)進度的開始、暫停、恢復(fù)、調(diào)速和結(jié)束等功能；具備航空器特情、通信干擾、指令延遲等練習(xí)干預(yù)功能。

3" 結(jié)束語

本文介紹了雷達管制模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的組成，對系統(tǒng)整體架構(gòu)進行了研究設(shè)計。該系統(tǒng)軟件采用C/C++語言進行設(shè)計，具有良好的可移植性，便于二次開發(fā)利用；基于SOA的架構(gòu)設(shè)計使得軟件可實現(xiàn)模塊化開發(fā)，在開發(fā)過程中借鑒大量C/C++開發(fā)實例[3]。該系統(tǒng)已在實際應(yīng)用中得到檢驗，能夠為空中交通管制的雷達管制員提供初始學(xué)習(xí)、技能提高及應(yīng)急情況處置的模擬訓(xùn)練，提升了雷達管制員業(yè)務(wù)水平和處理突發(fā)事件的能力。

參考文獻

[1] 陸文周．Qt 5開發(fā)及實例（第4版）[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2019.

[2] 牟楊．基于Agent的雷達管制自主教學(xué)模擬系統(tǒng)的設(shè)計[J]．電腦知識與技術(shù)，2010（7）：99-100.

[3] 軟件開發(fā)技術(shù)聯(lián)盟．C#開發(fā)實例大全（提高卷）[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2016.