陳 煒

（民航云南空管分局，昆明　650000）

1　引言

高級(jí)場(chǎng)面活動(dòng)引導(dǎo)與控制系統(tǒng)（A-SMGCS）引接了兩部場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)信號(hào)，并集成了終端區(qū)二次雷達(dá)、飛行計(jì)劃動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，為管制員提供提供直觀的場(chǎng)面運(yùn)行態(tài)勢(shì)，并提供多種類型的告警功能，為管制員及時(shí)、正確掌握?qǐng)雒娼煌ㄇ闆r提供自動(dòng)化手段。隨著航班量的增長，某某機(jī)場(chǎng)進(jìn)行了西區(qū)機(jī)坪擴(kuò)建，A-SMGCS系統(tǒng)也需要進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)配置。由于該系統(tǒng)為荷蘭HITT公司生產(chǎn)，廠家提出了較高的配置修改費(fèi)用，為節(jié)省資金并提高隊(duì)伍技術(shù)能力，技術(shù)人員自行研究實(shí)施機(jī)坪擴(kuò)建地圖繪制工作，并針對(duì)模擬測(cè)試平臺(tái)缺失給運(yùn)行維護(hù)帶來的不便進(jìn)行研究，利用VMware軟件搭建虛擬化系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)。此次系統(tǒng)配置主要的工作集中在地圖文件的修改與繪制。系統(tǒng)的地圖不僅能提供機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面固定目標(biāo)的顯示，還是視頻信號(hào)處理、航跡相關(guān)處理以及系統(tǒng)告警的計(jì)算依據(jù)。系統(tǒng)地圖主要分為場(chǎng)面地圖（Airport Maps）、視頻處理地圖（SMR Maps）以及技術(shù)地圖（Technical Maps）。其中，場(chǎng)面地圖用于機(jī)坪區(qū)靜態(tài)建筑物與跑道設(shè)施的顯示；視頻地圖用于對(duì)監(jiān)視區(qū)域內(nèi)所有目標(biāo)的視頻信號(hào)處理，顯示探測(cè)所有目標(biāo)的點(diǎn)跡以及移動(dòng)目標(biāo)的航跡；而技術(shù)地圖實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同區(qū)域、不同類型目標(biāo)的航跡處理以及對(duì)跑道、滑行道上目標(biāo)的監(jiān)視和告警功能。

2　地圖坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

新增地圖與場(chǎng)監(jiān)系統(tǒng)地圖在不同的坐標(biāo)系統(tǒng)下，為了保證繪制的機(jī)坪與原地圖匹配的精確度，應(yīng)當(dāng)以場(chǎng)監(jiān)地圖的坐標(biāo)為準(zhǔn)，需要對(duì)機(jī)場(chǎng)提供的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。坐標(biāo)變換過程分為兩個(gè)步驟。首先需要對(duì)該地圖的坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)行平移，以便使其與某某場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)的坐標(biāo)原點(diǎn)一致。坐標(biāo)原點(diǎn)在X軸方向上平移的量記為dx，Y軸方向上平移的量記為dy。第二步是需要對(duì)該地圖進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以便使其正北方向與昆明場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)的正北方向重合。本文將X地圖旋轉(zhuǎn)的角度記為θ。

2.1　地圖中心點(diǎn)平移

某某場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)選取的東跑道中心點(diǎn)，通過對(duì)比觀察機(jī)場(chǎng)提供的東跑道中心點(diǎn)的坐標(biāo)，可以看出在X方向上移動(dòng)了6000米，在Y方向上移動(dòng)5000米，即dx=6000，dy=5000。根據(jù)坐標(biāo)平移公式，本文通過如下的方法對(duì)所需坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行變換，從而達(dá)到移動(dòng)坐標(biāo)原點(diǎn)的目的。其中X、Y為原圖中的坐標(biāo)點(diǎn)，X’、Y’為變換后的坐標(biāo)點(diǎn)。

在CAD軟件中，使用UCS命令完成坐標(biāo)變換。此時(shí)，地圖坐標(biāo)原點(diǎn)已經(jīng)與場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)中的坐標(biāo)原點(diǎn)一致了。

2.2　旋轉(zhuǎn)地圖

為使機(jī)場(chǎng)CAD地圖的方向與場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)的地圖方向一致，必須對(duì)機(jī)場(chǎng)CAD地圖進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。但在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)之前必須首先確定旋轉(zhuǎn)的角度。由于場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)地圖中心點(diǎn)為東跑道中心點(diǎn)。因此，我們可以推出，地圖坐標(biāo)原點(diǎn)必然在東跑道中心線上。從而可以進(jìn)一步得出結(jié)論，只要取得東跑道中心線上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)（X，Y），便可以通過公式：得到地圖旋轉(zhuǎn)的角度θ。

3　地圖的繪制

3.1　場(chǎng)面地圖的繪制

場(chǎng)面地圖是用來顯示機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面的建筑物布局、跑道以及橋位分布等情況的一組圖層。場(chǎng)面地圖文件通常保存在各席位的/hittsys/tradisdata/maps目錄中，用戶可以通過編輯工具對(duì)這些地圖進(jìn)行本地編輯。用戶在Traffic Display中右擊打開edit maps選項(xiàng)，可以打開地圖編輯工具，它提供了點(diǎn)、線、路徑、多邊形等基本圖形的編輯。場(chǎng)面地圖主要涉及OUTER CONTURE（外部輪廓）、ISLANDS（環(huán)島、草坪區(qū)）、BUILDINGS（建筑物）、STANDS（機(jī)位）等地圖。

3.2　視頻處理地圖的繪制

視頻處理地圖為RDP、CTP模塊處理雷達(dá)視頻信號(hào)，生成目標(biāo)點(diǎn)跡、系統(tǒng)航跡提供依據(jù)，繪制時(shí)可用mapedit編輯器。視頻地圖主要有GRASS、MASK、TRACK、MOSAIC、TARGHITT COVERAGE，包含在地圖模塊的SMR MAPS中，可以在TRADIS進(jìn)行編輯。

GRASS地圖表示Movement area（移動(dòng)區(qū)域），在這塊區(qū)域中，視頻及航跡信號(hào)都存在，如跑道和滑行道。RDP對(duì)這個(gè)區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)跡進(jìn)行處理。GRASS地圖由RDP從文件maskdata/vpgrass01.cgm進(jìn)行加載。

MASK地圖表示Non-Movement area（靜止區(qū)域），在這塊區(qū)域中，只有視頻信號(hào)。系統(tǒng)不會(huì)對(duì)這個(gè)區(qū)域的點(diǎn)跡做處理。MASK地圖由RDP從文件maskdata/vpmask01.cgm進(jìn)行加載。

TRACK地圖表示跟蹤區(qū)域。跟蹤區(qū)域是雷達(dá)覆蓋區(qū)域的一部分，區(qū)域中有航跡生成。TRACK地圖存儲(chǔ)在RDP的文件maskdata/vptrack01.cgm。

MOSAIC地圖用來規(guī)范每個(gè)雷達(dá)的覆蓋范圍，系統(tǒng)會(huì)對(duì)覆蓋范圍外的雷達(dá)點(diǎn)跡進(jìn)行屏蔽，MOSAIC地圖從RDP的mosdata/use/mos01.cgm文件加載。

TARGHITT COVERAGE地圖為每個(gè)場(chǎng)監(jiān)雷達(dá)劃分了一個(gè)實(shí)際的覆蓋區(qū)域，如果一個(gè)范圍屬于多個(gè)雷達(dá)的覆蓋區(qū)域，CTP的TargHITT模塊會(huì)對(duì)原始航跡進(jìn)行航跡融合，輸出較為精確的系統(tǒng)航跡。對(duì)于具有多個(gè)雷達(dá)的系統(tǒng)來說，需要對(duì)TargHitt模塊的多張地圖進(jìn)行綜合布局，既能全面覆蓋機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面區(qū)域，又能保證各個(gè)區(qū)域的航跡精確穩(wěn)定。

3.3　技術(shù)地圖的繪制

高級(jí)場(chǎng)面活動(dòng)引導(dǎo)與控制系統(tǒng)提供了對(duì)場(chǎng)面目標(biāo)的引導(dǎo)以及沖突告警的功能，這些功能主要通過CTP服務(wù)器的TFP模塊實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)設(shè)置了技術(shù)地圖和參數(shù)來進(jìn)行告警計(jì)算。主要的技術(shù)地圖有：

IDT（Identification）地圖指定了一個(gè)區(qū)域，CTP的TFP模塊會(huì)對(duì)該區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)航跡進(jìn)行飛行計(jì)劃自動(dòng)相關(guān)，生成包含飛行計(jì)劃信息的飛機(jī)航跡。

RIM（Runway Incursion Monitoring）即跑道侵入監(jiān)視，這個(gè)功能是分析場(chǎng)面運(yùn)行狀況并監(jiān)視是否發(fā)生跑道侵入的告警，可以監(jiān)視并警示出很多狀態(tài)下的潛在沖突，存儲(chǔ)在CTP的mapdata/rimareas.cgm文件。

TCM（Taxiway Collision Monitoring）即滑行道沖突監(jiān)視，是一種告警功能，主要用來監(jiān)視滑行道上兩個(gè)目標(biāo)之間沖突的狀況。它將滑行道劃分成一段段直線，用這些直線參與沖突的計(jì)算。TCM地圖從CTP的Mapdata/tcmtopology.cgm讀取，當(dāng)其修改并發(fā)布后，會(huì)自動(dòng)生成TCM GEN地圖，該地圖根據(jù)滑行道的寬度，把滑行道分成一系列可以重疊的矩形塊。

TRAMON（Traffic Monitor）地圖將跑道和滑行道劃分成小段進(jìn)行管理，對(duì)每個(gè)分段的上的目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視以及引導(dǎo)。TRAMON地圖存放在airprtdata/airporttopology.cgm文件，用戶可以根據(jù)滑行道中心線進(jìn)行分段繪制。

4　圖層發(fā)布對(duì)應(yīng)的服務(wù)器

地圖制作完成后需要將數(shù)據(jù)發(fā)布到對(duì)應(yīng)的服務(wù)器及席位，并生效。

5　場(chǎng)監(jiān)系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)的搭建方案

為了在不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下對(duì)繪制的地圖進(jìn)行檢測(cè)，本文研究了利用VMware軟件搭建虛擬化場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)的方法來進(jìn)行測(cè)試。將場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)雷達(dá)頭采集到的視頻信號(hào)引入到虛擬系統(tǒng)中，以便通過視頻信號(hào)的壓線情況檢查繪制的地圖。

場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)頭輸出的視頻信號(hào)通過場(chǎng)監(jiān)系統(tǒng)RDPS處理后轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)組播包提供給系統(tǒng)中其他的工作站及服務(wù)器使用。利用以太網(wǎng)組播的特性將組播包轉(zhuǎn)發(fā)給虛擬DP工作站使用。分別利用VMware軟件建立兩臺(tái)虛擬工作站，其中一臺(tái)主要組播包的轉(zhuǎn)發(fā)，稱為“虛擬轉(zhuǎn)發(fā)工作站”，另一臺(tái)用于安裝虛擬DP工作站，設(shè)置了兩塊虛擬網(wǎng)卡，一塊用于實(shí)體工作站的虛擬網(wǎng)卡相連，另一塊用于同虛擬DP工作站的A網(wǎng)相連。通過虛擬轉(zhuǎn)發(fā)工作站，在進(jìn)行同IP網(wǎng)段隔離的同時(shí)，完成組播包的轉(zhuǎn)發(fā)。

在實(shí)體工作站上，利用VMware軟件虛擬一塊虛擬網(wǎng)卡同虛擬轉(zhuǎn)發(fā)工作站的一塊網(wǎng)卡相連，兩塊網(wǎng)卡配置為同一網(wǎng)段，組成一個(gè)簡單的轉(zhuǎn)發(fā)虛擬網(wǎng)絡(luò)?！稗D(zhuǎn)發(fā)程序1”將采集到的組播包轉(zhuǎn)換為普通UDP數(shù)據(jù)包，利用該虛擬轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)給虛擬轉(zhuǎn)發(fā)工作站。運(yùn)行在虛擬轉(zhuǎn)發(fā)工作站上的“轉(zhuǎn)發(fā)程序2”將接收到的UDP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為組播數(shù)據(jù)包，并轉(zhuǎn)發(fā)給虛擬DP工作站，讓其認(rèn)為接收到了來自于實(shí)體RDPS服務(wù)器的組播數(shù)據(jù)包，從而達(dá)到“欺騙”虛擬DP工作站的目的。

在上述網(wǎng)絡(luò)方案中，“轉(zhuǎn)發(fā)程序1”和“轉(zhuǎn)發(fā)程序2”均為某一種單一組播數(shù)據(jù)包的單向傳輸，從而有效避免了“虛擬DP工作站”的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)擴(kuò)散在用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中，保證了在用系統(tǒng)的安全。在實(shí)際的測(cè)試中，我們只采集了組播地址為“239.109.0.2”，端口為“51002”的數(shù)據(jù)包，根據(jù)荷蘭HITT公司提供的技術(shù)手冊(cè)，該組播數(shù)據(jù)為RDPS處理后的點(diǎn)跡信號(hào)。利用上述方法，在虛擬的DP工作站上成功顯示了來自RDPS的點(diǎn)跡信息，從而驗(yàn)證了該方法的有效性。

[1]MAINTENANCE MANUAL for A-SMGCSPUDONG.

[2]tab_3_02 Sys Trn-A3000 System Functionality.

[3]tab_5 Operating Platform and Application Environment.