分布式网络互联实现联合模拟训练

文/周超

空中交通管制系统，俗称ATC系统，是一个高交互、高分布式和具备联合认知特征的复杂离散系统。随着国家大力发展民航，着重推进国产空管自动化系统的研制和使用。而伴随着空管自动化系统逐年在普及和提升，人为因素的差错成为在自动化系统和航空管制中的症结所在，尤其是区调、进近和塔台各级管制单位之间的交互和协调，是其中最为薄弱的环节。那么塔台、进近、区调之间的联合模拟训练，则为管制员熟练掌握管制流程，最大程度规避人为风险因素提供了很好平台。

1 塔台和雷达训练系统简介

塔台模拟训练系统是为从事塔台管制的工作人员提供学习掌握自动化系统、熟悉机场空域和地面环境和应急处理各类特请的模拟训练系统。采用分布式搭建和还原塔台自动化系统，由电子进程单系统、场面监视系统、五边自动化终端系统、气象信息系统、教员席位系统、模拟机长席位系统、三维视景仿真系统（由Unity 3D控制和DirectX建模，一比一比例还原真实管制区域环境），以及模拟通讯系统（包括低空通话、地地通话和直通电话）组成。

雷达模拟训练系统是为从事进近管制和区调管制的工作人员掌握自动化ATC系统、熟悉空域环境、岗前培训和在岗复训的模拟训练系统。系统包括教员席位系统、主任席位系统、管制席位系统、助理管制系统、模拟机长系统，采用提前设计飞行计划和实时增加飞行计划和异常，仿真和还原空中交通管制情景，提高进近、区域管制员的训练效果。

2 联合训练的原理

联合训练是指在雷达模拟训练系统和塔台模拟训练系统，同时运行同一个训练计划，区调、进近和塔台各管制单位在各自区域进行管制，并和其他管制单位保持交互和协调，保持管制流程的完整。

联合训练采用塔台模拟训练系统服务器（TWRSERVER）和雷达模拟训练系统服务器（RADSERVER）两台服务器互联，将两个局域网组网，把两个SERVER之间的数据相互转换，包括计划信息、训练信息、空域数据信息等。系统提供塔台和雷达两个系统之间互联的软、硬件接口。接口包括：雷达航迹信息数据发送和接收接口，飞行计划数据信息发送和接收接口，航班权限移交接口等。

3 硬件方案设计

联合训练对应的雷达和塔台两个训练系统的服务器都是双网卡服务器，服务器一个网卡连在雷达和塔台两个系统各自独立的交换机局域网内，一个网卡用来在两个服务器之间互联，实现局域网与局域网之间的组网，其他系统内的服务器和工作站终端都连接在各自的交换机局域网内。

示例图如图1。

4 软件处理设计

图1：硬件方案

图2：软件数据流程方案

4.1 雷达和塔台模拟训练系统数据库连接

雷达和塔台模拟训练系统都采用PRΟC连接数据库，定义一个函数ΟpenDB()连接数据库，分别定义连接用户名和密码以及数据库服务名，使用EXEC SQL CΟNNECT 用户名 ΙDENTΙFΙED BY 密码USΙNG 服务名；完成连接。如果连接失败，会一直尝试连接，直到连接成功为止。

4.2 雷达数据处理功能

通过UDP协议自定义收发消息函数recv_msg和send_msg。将雷达模拟训练系统内部的消息，包括航迹信息、移交信息等数据，通过统一分发函数Send_MsgToTower，发送给转换进程，分发给塔台模拟训练系统，通过小类号来区分消息类型。

0x014 d：统一接口发送给雷达段转换进程的消息。

type：5小类为航迹位置更新消息。

type：6小类为航迹航路变更消息。

type：7小类为航迹移交消息。

4.3 塔台数据处理功能

塔台收发消息原理同雷达模拟训练系统一致。将塔台模拟系统内部的消息，通过统一分发函数SendMsgToUnion，发送给转换进程，分发给雷达模拟训练系统，同样通过小类号来区分消息类型。联合训练开始练习，练习进度控制等，全部由塔台模拟训练系统发起，所以塔台需要将练习数据、计划数据、扇区等空域数据、进度数据等消息发送给雷达模拟训练系统。

0x017 d：统一发送给塔台段转换进程的消息。

type：1小类为练习初始数据消息。

type：2小类为气象消息。

type：3小类为初始计划消息。

type：4小类为练习进度控制消息。

type：5小类为航迹位置更新消息。

type：7小类为航迹移交消息。

4.4 塔台和雷达系统的消息转换

塔台和雷达模拟训练系统不是直接接收和处理对方系统的消息的，而是分别将消息数据分发给各自的转换程序，塔台的转换进程为CETC_TCPRS_TW，雷达的转换程序为SΙM_TCPRS。

塔台的转换进程CETC_TCPRS_TW将0x017d消息发送给雷达的转换进程SΙM_TCPRS后，SΙM_TCPRS将消息转换成雷达服务进程SΙM_ATG可以理解的消息0x4040，雷达模拟训练系统再进行解析。同理雷达的转换进程SΙM_TCPRS将0x014d消息发送给塔台转换进程CETC_TCPRS_TW后，CETC_TCPRS_TW再讲消息转换成塔台服务进程CETC_ATG_TW可以理解的消息0x4070，塔台模拟训练系统再进行解析和处理。

示例图如图2。

航迹消息和移交消息以及数据转换是最重要的三个消息，贯穿整个管制流程和系统运行，其中航迹和移交移交消息主要是参与仿真运算，数据转换是在两个系统间承担互联的角色。

5 现有的问题

塔台模拟训练更加关注场面的数据，包括停机位、滑行道、跑道等，所以数据更复杂，同时精度更高。雷达模拟训练更加关注空域数据，相对的，精度也会低一点。所以在塔台和雷达两套训练系统之间进行数据转换的时候，会损失一部分精度，会造成位置信息的一点点误差。

其次联合训练目前只能由塔台训练系统开始发起，不能够双方都可以相互发起，缺乏一定的灵活性。造成进近和区调的教员在编辑联合训练练习数据的时候，需要在塔台模拟训练系统里编辑空中航班计划，提前设置空域特请，由于两套系统独立运行的差异，会对雷达训练系统的教员造成一定的操作困难。

6 结束语

虽然现阶段的联合训练还有不少需要完善和优化之处，但是能够完成区调、进近和塔台各管制单位联合模拟管制训练，将各个管制单位整合在一个完整的训练里面，很好的保证了航空管制流程的完整性。相信随着计算机技术的更新，联合训练技术也将越来越完善，必将对民航管制运行和安全保障方面起到更加关键的作用。