专利名称：一种机场飞行区场面运行综合监视系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种监控系统，特别涉及一种应用于机场飞行区场面运行的综合监视系统。
背景技术：
目前，飞行区场面运行管制过程通常采取“塔台目视监视”和“场监雷达监视”两种方式来实现场面活动态势的监视。其中，“塔台目视监视”是指管制员在塔台上通过目视观察来获取场面运行信息，此种方式不仅增加了管制员的工作负荷，而且难以适应高交通密度和低能见度条件下的场面管制需要，制约了飞行区场面容量的有效利用；“场监雷达监视”是指依靠场面监视雷达来获取场面运行信息，此种方式实现了场面活动目标的自动监视，降低了管制员的工作负荷，但场监雷达极易受到气候和地杂波影响，容易出现监视盲区和不能识别场面目标的情况，可能导致停航、延误及事故的发生。因此，单纯依靠“塔台目视监视”或“场监雷达监视”均难以支持高交通密度和低能见度条件下的场面管制。鉴于此，国际民航组织提出实施“先进场面活动目标引导和控制系统”，该系统包括监视、控制、路由和引导四个功能模块，其中，“监视功能模块”支持无论机场场面在何种密度、能见度条件下，均能实现场面活动目标运行的准确、自动监视。目前，在美国和欧洲正在进行各种实践性的示范和评估方案，尚无实际成熟的商用系统出现。国内关于这一系统的研究应用尚处于起步阶段，本发明人即是在此一大前提下，针对现有飞行区场面运行监视手段的不足，在国际民航组织“先进场面活动目标引导和控制系统”框架下，试图提出一种更为科学、合理的“机场飞行区场面运行综合监视系统”，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种机场飞行区场面运行综合监视系统，其可支持无论在何种交通密度和能见度条件下，均能实现飞行区场面活动目标的连续定位和识别，并在管制员席位监视界面上显示活动目标的运行态势和运行环境。为了达成上述目的，本发明的解决方案是
一种机场飞行区场面运行综合监视系统，包括飞行区场面监视设备、机场运行相关信息系统、通讯接口、监视数据融合处理模块和管制员席位监视模块，其中，飞行区场面监视设备采集场面活动目标的定位和标识信息，并通过通讯接口传送至监视数据融合处理模块；机场运行相关信息系统采集飞行区机位分配和运行、助航灯光运行、气象以及航班信息，并通过通讯接口传送至监视数据融合处理模块；所述监视数据融合处理模块对接收到的信息进行融合处理，将所得航迹在系统内实现实时更新，同时将其送至管制员席位监视模块进行显示。上述通讯接口包括异步通讯接口模块、同步通讯接口模块、以太网通讯接口模块和两个交换机，其中，所述异步通讯接口模块包括第一线路分配器和两个异步串口服务器， 第一线路分配器接收来自机场运行相关信息系统的气象观测信息，将其一分为二后分别传送至两个异步串口服务器，该两个异步串口服务器将气象观测信息封装成适合网络传输的格式后分别通过两个交换机发送至监视数据融合处理模块；所述同步通讯接口模块包括第二线路分配器和两个监视数据前置处理模块，第二线路分配器接收来自飞行区场面监视设备的数据，将其一分为二后分别传送至两个监视数据前置处理模块，该两个监视数据前置处理模块将获取的数据进行预处理转换为系统内部规定的统一格式，然后分别通过两个交换机发送至监视数据融合处理模块；所述以太网通讯接口模块包括容错收发器、两个路由器和4个场面运行数据通讯处理模块，容错收发器接收来自飞行区场面监视设备和机场运行相关信息系统的数据，并分别传送至两个路由器，各路由器的输出端分别连接2个场面运行数据通讯处理模块，再分别经由两个交换机连接监视数据融合处理模块。上述飞行区场面监视设备包括场监雷达设备、多点相关监视系统、ADS-B和视频增强监视系统，所述场监雷达设备、多点相关监视系统和视频增强监视系统的输出端分别连接以太网通讯接口模块的输入端，而ADS-B的输出端连接同步通讯接口模块的输入端。上述机场运行相关信息系统包括停机位分配系统、泊位引导系统、场面助航灯光系统、机场气象观测系统、航班信息显示系统和飞行数据处理系统，所述停机位分配系统、 泊位引导系统、场面助航灯光系统、航班信息显示系统和飞行数据处理系统的输出端分别连接以太网通讯接口模块的输入端，而机场气象观测系统的输出端连接异步通讯接口模块的输入端。上述监视数据融合处理模块包括飞行数据处理子模块和场面运行监视数据处理子模块，其中，飞行数据处理子模块通过两个交换机获取异步通讯接口模块和以太网通讯接口模块引接的外部信息，对航班运行相关数据进行综合处理形成内部飞行计划信息，然后发送给场面运行监视数据处理子模块，并通过两个交换机连接至管制员席位监视模块进行实时显示；同时，飞行数据处理子模块还接收场面运行监视数据处理子模块发送的飞行计划相关信息和移交状态信息，对飞行计划进行系统内实时更新；场面运行监视数据处理子模块通过两个交换机获取同步通讯接口模块中监视数据前置处理模块处理过的监视数据，同时接收飞行数据处理子模块发送的飞行计划信息，对所有监视数据进行融合和处理， 从而实现活动目标运行轨迹在系统内的实时更新，并通过两个交换机连接至管制员席位监视模块进行实时显示。上述管制员席位监视模块包括放行许可席监视模块、地面管制席监视模块、塔台管制席监视模块、主任席监视模块和助理管制席监视模块，其中，放行许可席监视模块提供环境因素的显示，地面管制席监视模块提供场面航空器和车辆滑行态势显示、助航灯引导状态显示，以及场面平均滑行时间和延误图形化显示，塔台管制席监视模块提供塔台管制所需的航班起降飞行态势显示、场面滑行态势显示、各类运行指标的动态图形化显示，主任席监视模块提供与地面管制席监视模块一致的显示界面，但不具备管制指令发布界面，助理管制席监视模块提供航行通告编辑、公共信息管理界面的显示。采用上述方案后，本发明具有以下有益效果
(I)通过采集机场场面的活动区域以及障碍物信息，并综合利用多种监视手段实现飞行区场面活动目标运行状态的自动实时监视，克服了传统“塔台目视监视”或“场监雷达监视”的不足，实现了任意交通密度、全天候条件下场面活动目标(包括航空器和车辆)的全面高精度监视；(2)支持同时对飞行区内航空器和车辆的运行进行监视，减少了航空器之间、车辆之间、以及航空器与车辆之间冲突或刮擦等不安全事件的发生，从而保障了飞行区运行的安全；
(3)将已有的多种监视手段和机场运行信息系统进行联合组网，并用于飞行区场面活动监视，一方面减少了管制员的工作负荷，提供了管制工作效率；另一方面提高了场面监视的实时性和准确性，有助于缓解高峰时段的场面拥挤和航班延误。
图I是本发明的整体架构图2是本发明中异步通讯接口模块的架构图3是本发明中同步通讯接口模块的架构图4是本发明中以太网通讯接口模块的架构图5是本发明中监视数据融合处理模块的架构图6是本发明中管制员席位监视模块的架构图。
具体实施例方式以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。如图I所示，本发明提供一种机场飞行区场面运行综合监视系统，包括飞行区场面监视设备、机场运行相关信息系统、通讯接口 012、监视数据融合处理模块016和管制员席位监视模块017，下面分别介绍。I、飞行区场面监视设备
飞行区场面监视设备包括场监雷达设备002、多点相关监视系统003、ADS-B(Automatic Dependent Surveillance Broadband,广播式自动相关监视)004和视频增强监视系统005, 从而获取场面活动目标(包括航空器和所有车辆)的定位和标识等信息；
2、机场运行相关信息系统
机场运行相关信息系统包括停机位分配系统006、泊位引导系统007、场面助航灯光系统008、机场气象观测系统009、航班信息显示系统010和飞行数据处理系统011，从而获取飞行区机位分配和运行、助航灯光运行、气象以及航班信息。3、通讯接口
为实现本发明对场面监视和运行信息的引接，需根据外部监视系统或信息系统输出方式的不同，设计合适的通讯接口 012，包括异步通讯接口模块013、同步通讯接口模块014和以太网络通讯接口模块015，其中，各接口模块均采用硬件冗余配置，当部分模块出现故障时，系统能够及时自动切换到备份模块，保证正常工作而无需人工干预。(I)异步通讯接口模块
异步通讯接口模块013主要用于引接机场气象观测系统009的输出数据。配合图2所示，该模块实现方案为将获取的气象观测信息通过线路分配器A 020 一分为二，并分别传送至异步串口服务器021和022 ;异步串口服务器021、022将气象观测信息封装成为适合网络传输的格式，然后分别通过系统的交换机A、B 100发送至监视数据融合处理模块016， 从而支持实现数据融合处理。本实施例中通过设置线路分配器以及配套的两个异步串口服务器，可确保当其中任一个异步串口服务器出现故障时，可随时切换至另外一个异步串口服务器，确保系统的稳定、连续运行。(2)同步通讯接口模块
同步通讯接口模块014主要用于接收场面监视设备中ADS-B 004的输出数据。配合图 3所示，该模块实现方案为将获取的ADS-B 004的输出数据通过线路分配器B 030 一分为二，并分别传送至两个监视数据前置处理模块031、032 ;监视数据前置处理模块031、032将获取的数据进行预处理(包括格式转换、坐标转换和时空校准等)转换为系统内部规定的统一格式，然后分别通过系统的交换机A、B 100连接监视数据融合处理模块016，从而支持实现数据融合处理。(3)以太网通讯接口模块
以太网通讯接口模块015用于引接以下系统的输出数据场监雷达设备002、多点相关监视系统003、视频增强监视系统005、停机位分配系统006、泊位引导系统007、场面助航灯光系统008、航班信息显示系统010和飞行数据处理系统011。配合图4所示，该模块实现方案为将上述各系统的输出数据接至容错收发器040的输入端口，然后通过其输出端口分别传送至路由器A 041和路由器B 042，以保证当任一台路由器出现故障时，均可以切换至另外一个备份路由器；将路由器A 041与场面运行数据处理模块043、044连接，路由器A 042与场面运行数据处理模块043、044连接，从而当任一个场面运行数据处理模块出现故障时，均可以切换至另外一个场面运行数据处理模块。通过上述引接方式，实现了外部信息引接的冗余，且4个场面运行数据处理模块A、B、C、D均同时连接交换机A、B 100，将处理后的信息分别通过交换机A、B 100连接至监视数据融合处理模块016，从而支持实现数据融合处理。4、监视数据融合处理模块
监视数据融合处理模块016主要实现外部信息和监视数据的融合、相关处理。配合图 5所示，该模块实现方案为监视数据融合处理模块016由飞行数据处理子模块050和场面运行监视数据处理子模块051组成，其中，飞行数据处理子模块050通过交换机A、B 100获取异步通讯接口模块013和以太网通讯接口模块015引接的外部信息，对航班运行相关数据进行综合处理形成内部飞行计划信息，然后发送给场面运行监视数据处理子模块051，并通过交换机A、B 100连接至管制员席位监视模块017以便实时显示；同时，飞行数据处理子模块050还接收场面运行监视数据处理子模块051发送的飞行计划相关信息和移交状态信息，对飞行计划进行系统内实时更新。场面运行监视数据处理子模块051通过交换机A、B 100获取同步通讯接口模块 014中监视数据前置处理模块031、032处理过的各类监视数据，同时接收飞行数据处理子模块050发送的飞行计划信息，对所有监视数据进行融合和相关处理，从而实现活动目标运行轨迹在系统内的实时更新，并通过交换机A、B 100连接至管制员席位监视模块017以便实时显示。5、管制员席位监视模块
管制员席位监视模块017实现不同席位上场面运行态势和运行环境的实时显示。配合图6所示，该模块包括，放行许可席监视模块060、地面管制席监视模块061、塔台管制席监视模块062、主任席监视模块063和助理管制席监视模块064。其中，放行许可席监视模块060提供飞行区场面交通状况、运行限制等环境因素的显示，以备管制员决策是否发布航班放行指令；地面管制席监视模块061提供场面航空器和车辆滑行态势显示、助航灯引导状态显示，以及场面平均滑行时间和延误等多项指标图形化显示，以便管制员及时获取场面运行状况；塔台管制席监视模块062中提供塔台管制所需的航班起降飞行态势显示、场面滑行态势显示、各类运行指标的动态图形化显示，以支持管制员管理航班的起降；主任席监视模块063提供与地面管制席监视模块061 —致的显示界面，提供各类运行参数设置界面 (比如跑道起降模式设置、停机位开放和关闭设置、告警参数设置等)，但不具备管制指令发布界面；助理管制席监视模块064提供航行通告编辑、公共信息管理等界面。综上所述，本发明一种机场飞行区场面运行综合监视系统，采用通讯接口引接飞行区场面监视设备和机场运行相关信息系统的输出数据，并将其送至监视数据融合处理模块进行融合处理，最终在管制员席位监视模块上实时显示场面运行环境和态势，综合利用协同式监视设备(包括多点相关监视系统、ADS-B)和非协同式监视设备(包括场监雷达设备、视频增强监视系统)的监视互补能力，实现航空器和车辆场面运行的全面高精度监视； 将由外部引接进来的场面监视和运行信息进行融合处理，实现场面活动目标的识别、滑行航迹的实时更新，并将融合航迹发送至管制员席位监视模块，从而实现飞行区场面活动目标的连续定位和识别；并由管制员席位监视模块实现不同席位上飞行区场面运行态势和运行环境的实时显示。以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
权利要求
1.一种机场飞行区场面运行综合监视系统，其特征在于包括飞行区场面监视设备、 机场运行相关信息系统、通讯接口、监视数据融合处理模块和管制员席位监视模块，其中， 飞行区场面监视设备采集场面活动目标的定位和标识信息，并通过通讯接口传送至监视数据融合处理模块；机场运行相关信息系统采集飞行区机位分配和运行、助航灯光运行、气象以及航班信息，并通过通讯接口传送至监视数据融合处理模块；所述监视数据融合处理模块对接收到的信息进行融合处理，将所得航迹在系统内实现实时更新，同时将其送至管制员席位监视模块进行显示。
2.如权利要求I所述的一种机场飞行区场面运行综合监视系统，其特征在于所述通讯接口包括异步通讯接口模块、同步通讯接口模块、以太网通讯接口模块和两个交换机，其中，所述异步通讯接口模块包括第一线路分配器和两个异步串口服务器，第一线路分配器接收来自机场运行相关信息系统的气象观测信息，将其一分为二后分别传送至两个异步串口服务器，该两个异步串口服务器将气象观测信息封装成适合网络传输的格式后分别通过两个交换机发送至监视数据融合处理模块；所述同步通讯接口模块包括第二线路分配器和两个监视数据前置处理模块，第二线路分配器接收来自飞行区场面监视设备的数据，将其一分为二后分别传送至两个监视数据前置处理模块，该两个监视数据前置处理模块将获取的数据进行预处理转换为系统内部规定的统一格式，然后分别通过两个交换机发送至监视数据融合处理模块；所述以太网通讯接口模块包括容错收发器、两个路由器和4个场面运行数据通讯处理模块，容错收发器接收来自飞行区场面监视设备和机场运行相关信息系统的数据，并分别传送至两个路由器，各路由器的输出端分别连接2个场面运行数据通讯处理模块，再分别经由两个交换机连接监视数据融合处理模块。
3.如权利要求2所述的一种机场飞行区场面运行综合监视系统，其特征在于所述飞行区场面监视设备包括场监雷达设备、多点相关监视系统、ADS-B和视频增强监视系统，所述场监雷达设备、多点相关监视系统和视频增强监视系统的输出端分别连接以太网通讯接口模块的输入端，而ADS-B的输出端连接同步通讯接口模块的输入端。
4.如权利要求2所述的一种机场飞行区场面运行综合监视系统，其特征在于所述机场运行相关信息系统包括停机位分配系统、泊位引导系统、场面助航灯光系统、机场气象观测系统、航班信息显示系统和飞行数据处理系统，所述停机位分配系统、泊位引导系统、场面助航灯光系统、航班信息显示系统和飞行数据处理系统的输出端分别连接以太网通讯接口模块的输入端，而机场气象观测系统的输出端连接异步通讯接口模块的输入端。
5.如权利要求2所述的一种机场飞行区场面运行综合监视系统，其特征在于所述监视数据融合处理模块包括飞行数据处理子模块和场面运行监视数据处理子模块，其中，飞行数据处理子模块通过两个交换机获取异步通讯接口模块和以太网通讯接口模块引接的外部信息，对航班运行相关数据进行综合处理形成内部飞行计划信息，然后发送给场面运行监视数据处理子模块，并通过两个交换机连接至管制员席位监视模块进行实时显示；同时，飞行数据处理子模块还接收场面运行监视数据处理子模块发送的飞行计划相关信息和移交状态信息，对飞行计划进行系统内实时更新；场面运行监视数据处理子模块通过两个交换机获取同步通讯接口模块中监视数据前置处理模块处理过的监视数据，同时接收飞行数据处理子模块发送的飞行计划信息，对所有监视数据进行融合和处理，从而实现活动目标运行轨迹在系统内的实时更新，并通过两个交换机连接至管制员席位监视模块进行实时显不。
6.如权利要求I或2所述的一种机场飞行区场面运行综合监视系统，其特征在于所述管制员席位监视模块包括放行许可席监视模块、地面管制席监视模块、塔台管制席监视模块、主任席监视模块和助理管制席监视模块，其中，放行许可席监视模块提供环境因素的显示，地面管制席监视模块提供场面航空器和车辆滑行态势显示、助航灯引导状态显示，以及场面平均滑行时间和延误图形化显示，塔台管制席监视模块提供塔台管制所需的航班起降飞行态势显示、场面滑行态势显示、各类运行指标的动态图形化显示，主任席监视模块提供与地面管制席监视模块一致的显示界面，但不具备管制指令发布界面，助理管制席监视模块提供航行通告编辑、公共信息管理界面的显示。
全文摘要
本发明公开一种机场飞行区场面运行综合监视系统，包括飞行区场面监视设备、机场运行相关信息系统、通讯接口、监视数据融合处理模块和管制员席位监视模块，飞行区场面监视设备采集场面活动目标的定位和标识信息，机场运行相关信息系统采集飞行区机位分配和运行、助航灯光运行、气象以及航班信息，所有信息通过通讯接口传送至监视数据融合处理模块；所述监视数据融合处理模块对接收到的信息进行融合处理，将所得航迹在系统内实现实时更新，同时将其送至管制员席位监视模块进行显示。该系统可支持无论在何种交通密度和能见度条件下，均能实现飞行区场面活动目标的连续定位和识别，并在管制员席位监视界面上显示活动目标的运行态势和运行环境。
文档编号G08G5/00GK102610127SQ201210051790
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月2日 优先权日2012年3月2日
发明者孙樊荣, 朱新平, 汤新民, 韩松臣 申请人:南京航空航天大学