1 ADS-B 數(shù)據(jù)處理中心系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景
2014 年 11 月，中國(guó)民用航空局頒發(fā)了《ADS-B 數(shù)據(jù)處理中心系統(tǒng)配置要求》和《ADS-B 數(shù)據(jù)處理中心系統(tǒng)運(yùn)行最低功能與性能要求》，進(jìn)一步明確了 ADS-B 數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)站的配置要求、功能與性能要求。為實(shí)現(xiàn) ADS-B 數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)站配置要求、功能與性能要求，中南空管局通信網(wǎng)絡(luò)中心專門(mén)組建團(tuán)隊(duì)進(jìn)行 ADS-B 數(shù)據(jù)處理中心系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工作，并承擔(dān)三亞數(shù)據(jù)站的建設(shè)。
2 數(shù)據(jù)處理中心系統(tǒng)概述
2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路
系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)采用模塊化設(shè)計(jì)，模塊之間相互獨(dú)立，模塊之間采用自定義消息格式進(jìn)行信息傳遞。用戶可以通過(guò)瀏覽器在任意一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連通的終端對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行配置和監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行情況。系統(tǒng)航跡顯示采用客戶端方式，達(dá)到更好的航跡顯示及操作體驗(yàn)。
系統(tǒng)采用三網(wǎng) (A/B/S) 結(jié)構(gòu)，其 A/B 兩路均可獨(dú)立運(yùn)行，A/
B 兩路所有服務(wù)器輸入和輸出的數(shù)據(jù)配置均保持一致，任何單點(diǎn)故障系統(tǒng)可以快速進(jìn)行主備切換，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。系統(tǒng) A/B 雙路采用并行模式，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行主備切換，切換過(guò)程中通過(guò)系統(tǒng)緩存方式保證數(shù)據(jù)完整性，并通過(guò)記錄輸出數(shù)據(jù)時(shí)間標(biāo)識(shí)保證輸出目標(biāo)數(shù)據(jù)時(shí)間和位置等的唯一性。系統(tǒng) A/B 路監(jiān)控程序通過(guò)一段時(shí)間的數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)以及網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器狀態(tài)等判斷系統(tǒng)故障情況，當(dāng)系統(tǒng)主用通道出現(xiàn)故障時(shí)能夠自動(dòng)切換或用戶人工切換的備用通道進(jìn)行運(yùn)行。S 網(wǎng)用于旁路、數(shù)據(jù)錄制回放、監(jiān)控、管理、配置、NTP 時(shí)鐘服務(wù)、對(duì)外發(fā)布等功能。
2.2 系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)架構(gòu)如圖 1 所示。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)包括輸入子網(wǎng)、運(yùn)行子網(wǎng)和輸出子網(wǎng)三個(gè)部分，不同的子網(wǎng)采用獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備。輸入子網(wǎng)、運(yùn)行子網(wǎng)和輸出子網(wǎng)采用三網(wǎng)絡(luò) (A/B/S 網(wǎng)) 冗余結(jié)構(gòu)。
輸入子網(wǎng)用于數(shù)據(jù)的輸入，接入數(shù)據(jù)來(lái)源包括 ADS-B 地面站、數(shù)據(jù)處理中心、航管雷達(dá)（多點(diǎn)定位）等監(jiān)視源、轉(zhuǎn)報(bào)機(jī)、飛行計(jì)劃集中處理系統(tǒng)等。運(yùn)行子網(wǎng)主要承擔(dān)數(shù)據(jù)融合驗(yàn)證處理功能。輸出子網(wǎng)主要承擔(dān)數(shù)據(jù)的輸出前處理、輸出、數(shù)據(jù)錄制回放等功能。
3 系統(tǒng)功能模塊
系統(tǒng)由三個(gè)部分組成，航跡顯示客戶端用來(lái)顯示航跡動(dòng)態(tài)、航跡告警、航跡回放等；后臺(tái)服務(wù)包括 ADS-B 數(shù)據(jù)收集解析模塊、雷達(dá)數(shù)據(jù)收集解析模塊、飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)收集解析模塊、數(shù)據(jù)質(zhì)量 統(tǒng)計(jì)模塊、數(shù)據(jù)融合驗(yàn)證模塊、數(shù)據(jù)錄制回放模塊、數(shù)據(jù)分發(fā)處理模塊等 ；Web 服務(wù)用來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控、參數(shù)配置和系統(tǒng)管理等， 各個(gè)系統(tǒng)組件和模塊之間通過(guò)消息處理程序進(jìn)行信息傳遞。
ADS-B 數(shù)據(jù)收集解析模塊、雷達(dá)數(shù)據(jù)收集解析模塊和飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)收集解析模塊用于收集 ADS-B 數(shù)據(jù)、雷達(dá)數(shù)據(jù)和飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)解析、坐標(biāo)及投影轉(zhuǎn)換、格式檢查等處理后發(fā)送給數(shù)據(jù)融合驗(yàn)證模塊進(jìn)行多數(shù)據(jù)源融合。
錄制模塊用于記錄原始輸入的 ADS-B 數(shù)據(jù)、融合驗(yàn)證后的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分發(fā)處理后的數(shù)據(jù)、雷達(dá)數(shù)據(jù)和飛行計(jì)劃數(shù)據(jù) ；回放時(shí)讀取錄制的原始 ADS-B 數(shù)據(jù)、融合驗(yàn)證后的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分發(fā)處理后的數(shù)據(jù)、雷達(dá)數(shù)據(jù)等進(jìn)行回放。
配置監(jiān)控管理模塊用于對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，包括在線參數(shù)、離線參數(shù)的配置，對(duì)系統(tǒng)各個(gè)模塊的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控以及可以進(jìn)行模塊的關(guān)閉、啟動(dòng)、重啟等操作。
數(shù)據(jù)分發(fā)處理模塊針對(duì)不同類別的用戶，定制不同的數(shù)據(jù)項(xiàng)、范圍、延時(shí)等數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶。
旁路模塊接入關(guān)鍵站點(diǎn)的地面站數(shù)據(jù)，同時(shí)監(jiān)控 A/B 網(wǎng)各服務(wù)器的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng) A/B 服務(wù)器同時(shí)出現(xiàn)故障導(dǎo)致無(wú)數(shù)據(jù)輸出時(shí)，自動(dòng)選擇接入的關(guān)鍵站點(diǎn) A/B 通道其中一路進(jìn)行輸出。

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6結(jié)語(yǔ)
本文結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況，設(shè)計(jì)出 ADS-B 數(shù)據(jù)處理中心，并詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、架構(gòu)及功能模塊，ADS-B 數(shù)據(jù)處理中心對(duì)地面站接入的信號(hào)進(jìn)行去重、驗(yàn)證和融合提升 ADS-B 信號(hào)的可靠性對(duì)空管監(jiān)視技術(shù)有重要意義。在后續(xù)的研究工作中，本文將會(huì)繼續(xù)完善 ADS-B 數(shù)據(jù)處理中心的各項(xiàng)功能。