魯旭虎

引言：本文主要論述了上海浦東雷神二次雷達(dá)監(jiān)控信號(hào)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理的方案。數(shù)據(jù)采集包括采集原理、采集方式、采集參數(shù)、數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)傳輸采用民航ATM鏈路完成不同節(jié)點(diǎn)之間的交互訪問，數(shù)據(jù)信號(hào)處理采用局域網(wǎng)完成信號(hào)格式的轉(zhuǎn)換和處理過程。希望能夠?qū)咨窭走_(dá)改造有積極的借鑒作用。

一、引言

監(jiān)視設(shè)備是空管系統(tǒng)保障航空安全的重要手段。隨著航空事業(yè)的發(fā)展，航班量不斷提高，雷達(dá)數(shù)量也不斷增加，類型多，分布廣，位置日趨分散，每個(gè)設(shè)備有一個(gè)或者多個(gè)監(jiān)控終端，包括本場(chǎng)和遙控終端。因而，這占用了更多的值班員監(jiān)控每個(gè)終端提供的設(shè)備信息，造成維護(hù)成本高，效率低下，存在著較大的安全隱患。針對(duì)這種情況，上海兩場(chǎng)三地設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)將引接上海地區(qū)監(jiān)視和機(jī)房環(huán)境的狀態(tài)顯示信號(hào)，對(duì)設(shè)備實(shí)施統(tǒng)一監(jiān)控，有利于提高工作效率，由原來的分散式監(jiān)控，轉(zhuǎn)變?yōu)榧斜O(jiān)控的新型管理模式，使設(shè)備管理團(tuán)隊(duì)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、連續(xù)地掌握設(shè)備的運(yùn)行動(dòng)態(tài)， 發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，盡可能提前解決設(shè)備隱患，確保設(shè)備整體安全穩(wěn)定運(yùn)行，具有非常重要的意義，從而協(xié)助空中管制人員高質(zhì)量和高效率地完成空管保障任務(wù)。本文以雷神雷達(dá)為例淺談雷神二次雷達(dá)監(jiān)控信號(hào)的引接方案，為實(shí)施所有雷達(dá)狀態(tài)信號(hào)引接進(jìn)行集中監(jiān)控管理起到積極的作用。

二、雷神二次雷達(dá)信號(hào)的引接方案

1、雷神雷達(dá)監(jiān)控終端軟件界面

上海浦東機(jī)場(chǎng)雷神雷達(dá)一、二次雷達(dá)信號(hào)合成的系統(tǒng)SCDI即現(xiàn)場(chǎng)控制和數(shù)據(jù)接口，是本場(chǎng)的雷達(dá)監(jiān)控終端軟件界面。它的主要功能是進(jìn)行點(diǎn)跡綜合和信息格式化、雷達(dá)數(shù)據(jù)和維護(hù)數(shù)據(jù)的傳輸、對(duì)雷達(dá)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制和監(jiān)視，如下圖1所示。該圖清晰的顯示SCDI對(duì)所有子系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、評(píng)估和監(jiān)視控制，這些子系統(tǒng)包括天線[1]、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)/激勵(lì)器（REX）、信號(hào)/數(shù)據(jù)處理器（SDP），同時(shí)顯示雷達(dá)選擇的通道，以及遠(yuǎn)程和本地監(jiān)控終端連接的狀態(tài)。綠色表示雷達(dá)運(yùn)行狀態(tài)正常，故障出現(xiàn)時(shí)雷達(dá)將根據(jù)自檢信號(hào)異常從而顯示紅色的故障單元和告警信息。

2、雷神二次雷達(dá)信號(hào)的引接方案

雷神二次雷達(dá)信號(hào)的引接方案包括兩部分：雷達(dá)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，如下圖2所示。雷神二次雷達(dá)監(jiān)控信號(hào)通過采集和處理后傳輸?shù)缴虾：鐦蚨?jí)監(jiān)控中心和北京一級(jí)監(jiān)控中心。

3、雷神二次雷達(dá)傳輸結(jié)構(gòu)

雷神二次雷達(dá)通常采用光纖將雷達(dá)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信號(hào)傳輸至遠(yuǎn)端的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端（RCMS），本地監(jiān)控終端為CMS通常放置在雷達(dá)站。雷達(dá)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)為同步串口信號(hào)，通常為兩路，分別是通道A路和通道B路。雷神二次雷達(dá)傳輸結(jié)構(gòu)如下圖3所示，描述了通信鏈路和監(jiān)控終端之間的關(guān)系，兩路同步串口信號(hào)接入同步串口分路器，對(duì)兩路同步串口信號(hào)進(jìn)行分路，同步串口信號(hào)至原雷達(dá)監(jiān)控終端RCMS/CMS，另一路采用網(wǎng)線UDP方式傳輸至采集設(shè)備（RTU）。

4、雷神二次雷達(dá)監(jiān)控信號(hào)的引接方案

4.1雷達(dá)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

雷達(dá)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[2]包括雷達(dá)源信號(hào)、同步采集接口分路器和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集傳輸單元（RTU）。

同步采集接口分路器是一款專用的通信設(shè)備。它提供4 路10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)口，8 路同步高速串口，支持HDLC協(xié)議。它能夠?qū)崿F(xiàn)串口和以太網(wǎng)的互聯(lián)，串口協(xié)議和 TCP/IP 協(xié)議的相互轉(zhuǎn)換，支持?jǐn)?shù)據(jù)透?jìng)?、匯聚、分路、監(jiān)視和轉(zhuǎn)換等多種傳輸策略。本文采用同步采集接口分路器把同步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。

RTU是空管設(shè)備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集傳輸單元的英文簡(jiǎn)稱，西北長(zhǎng)天公司生產(chǎn)的一個(gè)用于空管設(shè)備的監(jiān)控產(chǎn)品。RTU采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，具有良好的通用性、可互換性、可擴(kuò)展性。該產(chǎn)品具有集數(shù)據(jù)采集、協(xié)議轉(zhuǎn)換、通信傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和顯示等為一體的功能。本文采用RTU對(duì)雷神二次監(jiān)視雷達(dá)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行采集和傳輸。

雷神二次雷達(dá)設(shè)備采用串行連接方式如上圖2所示：首先將原來連接RCMS的A通道與B通道的對(duì)接頭分別與CHT1408同步采集分路器S1口和S2口相連接，雷神二次雷達(dá)監(jiān)控信號(hào)輸入到CHT1408同步采集分路器；然后將雷神二次雷達(dá)監(jiān)控信號(hào)，通過CHT1408 同步采集分路器的S3接口和S4接口輸出到雷神二次雷達(dá)RCMS監(jiān)控終端。同時(shí)，通過CHT1408同步采集分路器E1網(wǎng)絡(luò)接口，將雷神二次雷達(dá)監(jiān)控信號(hào)輸出到空管設(shè)備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集傳輸單元RTU網(wǎng)絡(luò)接口。同步采集分路器與RCMS的接口對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖4所示。

4.2 雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

雷達(dá)設(shè)備信號(hào)處理系統(tǒng)[3，4]硬件結(jié)構(gòu)包括：防火墻、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、采集服務(wù)器、通訊服務(wù)器、智能同異步單元II型擴(kuò)展部、智能同異步單元II型運(yùn)算部、智能同異步單元I型、KVM切換器、程控交換機(jī)和監(jiān)控終端。

防火墻是網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備，設(shè)置訪問局域網(wǎng)的安全策略。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器安裝數(shù)據(jù)庫(kù)，其它服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問。應(yīng)用服務(wù)器的基本功能是提供安裝地圖和應(yīng)用服務(wù)的運(yùn)行環(huán)境，軟件WEB的部署并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作。采集服務(wù)器基本功能是提供安裝采集軟件的運(yùn)行環(huán)境，接收設(shè)備信號(hào)采集接入系統(tǒng)傳送的數(shù)據(jù)。通訊服務(wù)器提供安裝通訊軟件的環(huán)境，將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，以及和其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊。智能同異步單元II型擴(kuò)展部有16個(gè)RS232數(shù)據(jù)口，用來接收采集方提供的數(shù)據(jù)。智能同異步單元II型運(yùn)算部對(duì)擴(kuò)展部傳送的的數(shù)據(jù)協(xié)議解析，轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)協(xié)議，并執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)隔離。智能同異步單元I型主要功能是局域網(wǎng)到幀中繼設(shè)備的路由網(wǎng)關(guān)。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、采集服務(wù)器和通訊服務(wù)器共用一個(gè)屏幕，KVM切換器為這四個(gè)服務(wù)器提供使用顯示屏?xí)r執(zhí)行切換功能。程控交換機(jī)基本功能是構(gòu)建一個(gè)局域網(wǎng)，提供一個(gè)交換平臺(tái)。監(jiān)控終端提供一個(gè)各種數(shù)據(jù)信息顯示平臺(tái)。

雷達(dá)監(jiān)控信號(hào)處理系統(tǒng)通過智能同異步單元II型擴(kuò)展部的RS232數(shù)據(jù)口接收設(shè)備信號(hào)采集接入系統(tǒng)空管設(shè)備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集傳輸單元（RTU）的DB9口傳送的設(shè)備狀態(tài)信號(hào)。雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)經(jīng)由智能同異步單元I型采用同步電纜連接到ATM設(shè)備，進(jìn)入民航ATM網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通。一級(jí)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)能夠訪問所有二級(jí)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)和三級(jí)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，二級(jí)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)能夠訪問本地區(qū)所有三級(jí)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，不同地域的二級(jí)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)和三級(jí)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)彼此不能相互訪問，二級(jí)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)和三級(jí)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)自動(dòng)采集的設(shè)備監(jiān)控信號(hào)和人工填寫的日?qǐng)?bào)、故障報(bào)告等文檔能夠反饋上級(jí)節(jié)點(diǎn)。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文主要闡述了針對(duì)美國(guó)雷神公司二次雷達(dá)監(jiān)控信號(hào)的引接方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施。它通過數(shù)據(jù)采集和處理后傳輸?shù)郊斜O(jiān)控系統(tǒng)。本文的數(shù)據(jù)采集方案主要包括適用設(shè)備類型、采集原理、采集方式、采集參數(shù)、數(shù)據(jù)格式等說明，數(shù)據(jù)處理方案通過一臺(tái)程控交換機(jī)構(gòu)建局域網(wǎng)來完成數(shù)據(jù)處理，并通過民航ATM網(wǎng)作為傳輸鏈路完成信息的交互。通過本文希望能夠?yàn)槔走_(dá)監(jiān)控信號(hào)引接和集中監(jiān)控管理的實(shí)施起到一定的積極作用。

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（作者單位：華東空管局設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控中心）