分布式低空飞行服务系统及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及航天航空技术领域，具体地，涉及一种分布式低空飞行服务系统及其工作方法。
【背景技术】
[0002]空管系统是一个为飞行于3000米以下的所有航空器和所有高度下非民航运输类航空器提供飞行计划、飞行情报、航空情报、气象、目标态势以及其它航空增值服务的计算机信息系统。现有技术中的系统是一个典型的专用、实时、使命重大的分布式系统，通过冗余局域网和旁路数据处理系统网将各个信息处理设备和工作站等系统单元连接起来，协同工作，并与雷达/ADS-B (Automatic Dependent Surveillance Broadcast，广播式自动相关监视)信息源、航空固定电信网AFTN、气象设备以及其它空中交通管理自动化处理系统等各种相关数据交换网络互连，进行数据、电报、控制信息的交换。
[0003]现有技术中的低空飞行服务系统由管制席位(主任管制席位)、飞行计划席位(助理管制席)、飞行计划协调席位、技术维护席位、系统监控席、雷达信号前端处理及数据分配子系统、系统前端数据处理子系统、雷达数据处理子系统、飞行数据处理子系统、旁路数据处理系统雷达数据处理子系统、数据库子系统、网络子系统、网络数据记录和重放子系统、GPS时钟子系统等子系统构成。
[0004]传统的民航空管系统采用的系统架构只是单纯分别接入不同类型的空管情报数据，然后将数据传输给对应的处理程序直接处理并输出独立结果，这些程序的数据都处于同一局域网内。传统的低空飞行服务系统还具有以下不足:
1、当新增一种类型远端站或者现有类型的不同型号时，需改动系统的业务数据处理部分;
2、后台服务和前端席位以及数据通信高度耦合；
3、所有的数据业务处理都需要在同一局域网内甚至同一物理位置；
4、当低空飞行服务系统的某个网络节点删除或者新接入时需要更改并重启多个甚至所有网络节点；
5、当某个业务数据处理的主用服务器宕机，备用服务器由于和主用服务器不使用同一文件系统，很难保证一致性；
6、由于数据处理和席位的高度耦合，使得系统的定制性降低，增加远程塔台系统的建设难度。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种分布式低空飞行服务系统，该分布式低空飞行服务系统将通信层作为分布式低空飞行服务系统中其他设备的数据交换中心，使其他各层能够分离设置，提高其他各层自由度的同时不影响整个系统，解决了低空飞行服务系统业务系统繁多、处理任务繁重、网络健壮性、适应性和可扩展性差的问题；本发明还提供了该系统的工作方法。
[0006]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:
分布式低空飞行服务系统，包括通信层，通信层为分布式低空飞行服务系统中其他设备的数据交换中心。
[0007]作为本发明的进一步改进，上述分布式低空飞行服务系统采用五级分布式结构，还包括数据接入层、数据处理层、服务层和管理层，其中:
数据接入层，用于接收传感器数据和远端站数据并发送给通信层，并将通信层发给远端站的数据转发给远端站；
数据处理层，用于对传感器数据和远端站数据内容进行处理，响应服务层和远端站的请求；
通信层，用于将接收的传感器数据或远端站数据发送给数据处理层，以及接收服务层和数据接入层的请求并从数据处理层中获得请求对应的结果返回给服务层或数据接入层；
服务层，用于与用户进行人机交互，接收用户请求，并通过通信层将请求发送给数据处理层，并将从数据处理层获得的结果显示给用户；
管理层，用于对数据接入层、通信层、数据处理层、服务层的设备和通信链路进行监控。
[0008]进一步，所述数据接入层中还对传输数据进行转换:根据TCP/IP协议将传感器数据和远端站数据转换为IP数据包后发给通信层；将通信层发给远端站的IP数据包根据远端站使用的协议转换为远端数据包后发送给远端站。
[0009]进一步，所述管理层包括全局业务管理主服务器和至少一台全局业务管理备用服务器；全局业务管理主服务器正常时，由全局业务管理主服务器对数据接入层、通信层、数据处理层、服务层的设备和通信链路进行监控；全局业务管理主服务器发生故障时，由其中一台全局业务管理备用服务器对数据接入层、通信层、数据处理层、服务层的设备和通信链路进行监控。
[0010]进一步，所述管理层还包括全局心跳管理服务器，所述全局业务管理主服务器和所有全局业务管理备用服务器上均安装有心跳服务模块，该心跳服务模块定时向全局心跳管理服务器发送心跳信息。
[0011]进一步，所述数据接入层包括至少一台工控机，所述工控机包括协议转换单元和物理接口。
[0012]进一步，所述数据处理层包括多个业务数据处理服务器集群，每个业务数据处理服务器集群处理一种业务数据；每个业务数据处理服务器集群包括一个主服务器和至少一个备用服务器，主服务器正常工作时，主服务器对业务数据进行收发、读写和处理，备用服务器仅接收、读入和处理业务数据；主服务器出现故障时，由其中一台备用服务器接替主服务器的工作。
[0013]进一步，所述服务层包括至少一个服务专家席位，每个服务专家席位具有输入输出接口。
[0014]分布式低空飞行服务系统的工作方法，包括数据接收处理和用户请求处理；所述数据接收处理包括以下步骤:
Sll:数据接入层接收传感器数据和远端站数据并转换为IP数据包后发送给通信层； 512:通信层将接收的传感器数据和远端站数据发送给数据处理层；
513:数据处理层对通信层发送至的数据进行处理；
所述用户请求处理包括以下步骤:
521:服务层接收用户请求，并将用户请求发送给通信层；
522:通信层将用户请求发送给数据处理层；
523、数据处理层处理用户请求，将用户请求的结果发送给通信层；
524、通信层将用户请求的结果转发给服务层；
525、服务层将用户请求的结果显示给用户。
[0015]进一步，上述分布式低空飞行服务系统的工作方法，还包括远端站服务处理，具体包括以下步骤:
S31:数据接入层接收远端站请求数据，并将该远端站请求数据转换为IP数据包发送给通信层；
S22:通信层将包含远端站请求数据的IP数据包发送给数据处理层；
523、数据处理层处理远端站请求，将远端站请求的结果发送给通信层；
524、通信层将远端站请求的结果转发给数据接入层；
525、数据接入层将远端站请求的结果数据转换为与远端站使用的协议转换为远端数据包后发送给远端站。
[0016]综上，本发明的有益效果是:
1、本发明的分布式低空飞行服务系统设置了管理层、通信层、服务层、业务层和数据接入层，并将这5个层解耦合，采用分离方式构建，使各层便于独立扩展和删除而互不影响，最大限度的提高各层设计的自由度的同时不影响整个系统，解决了现有技术中业务系统繁多、处理任务繁重、网络健壮性、适应性和可扩展性差的问题。
[0017]2、本发明的整个低空飞行服务系统采用分布式架构，各层可以处于一个局域网内也可以处于不同的局域网，可以处于同一地理位置也可以处于不同的地理位置，具有优秀的可扩展性，可以很方便地为各层提供功能增强；
3、本发明的分布式低空飞行服务系统中，当新增不同类型或型号的远端站或者传感器时，不需要改动数据处理层的业务数据处理部分，只需要在数据接入层进行改动，改动非常方便；
4、本发明的分布式低空飞行服务系统中，当某个网络节点删除或者新接入时只需先更新管理层的系统路由表，依次重启全局管理服务器即可，无需重启其他多个网络节点，管理更加方便；
5、本发明的分布式低空飞行服务系统中，管理层、数据处理层采用主、备服务器设置，当主服务器宕机，备用服务器将代理主服务器工作，工作完全不受宕机影响，系统可靠性尚;
6、本发明的分布式低空飞行服务系统中，由于服务层的独立，使得建设不含有数据处理层、数据接入层和管理层的低成本远程无人/有人值守机场塔台系统成为可能，可用于指导通航信息服务站系统、机场塔台系统(无人/有人)、机场信息系统和通航企业运控系统的设计实施。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的分布式低空飞行服务系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]本发明提出了一种新的对ADS-B地面站、VHF(Very High Frequency，甚高频)地面电台、光电探测设备