、低空一次雷达、低空二次雷达、(自动化)气象站和北斗地面站设备的信息汇集处理方式，以及后台计算机综合信息处理系统的新的设计和架构，该设计和架构即为本发明的分布式低空飞行服务系统，系统包括通信层，将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。
[0020]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。以下实施例中将ADS-B地面站、VHF地面电台、光电探测设备、低空一次雷达、低空二次雷达、气象站和北斗地面站设备通称远端站，即远端站指其中的一个或多个。
[0021]实施例1:
如图1所示，分布式低空飞行服务系统，采用五级分布式结构，包括通信层、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；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；
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。
[0022]本实施例中的分布式低空飞行服务系统将5个层解耦，使得每层统一对外接口。5个层可以处于不同的局域网络和物理位置。下面对各层的组成和工作方式进行说明。
[0023]—、管理层
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，两者之间保持强一致性并完全同步。
[0024]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顶替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和所有全局业务管理备用服务器上存储有数据接入层、通信层、数据处理层、服务层所有设备的系统路由表。当分布式低空飞行服务系统的某个网络节点设备删除或者新接入时只需先更新管理层的系统路由表，再依次重启全局管理服务器即可，不需要更改和重启多个甚至全部网络节点。
[0025]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。全局业务管理主服务器和全局业务管理备用服务器被全局心跳管理服务器管理，保证有一个服务器正常工作；全局心跳管理服务器由于无压力，通常认为其不会发生故障，如果其发生故障，则必须人工干预才能恢复正常。管理层还具有传感器和远端的设备及业务监控模块，为设备和通信提供设备和通信链路监控功能。
[0026]二、数据接入层
数据接入层由一台或多台可扩展多种物理接口的工控机组成，所述工控机包括协议转换单元和物理接口。这些工控机都存在于一个局域网上，它们将不同物理接口和数据协议的各个远端站设备采集的远端站数据和传感器采集的各类空管情报数据转换为统一的数据交换协议的数据格式通过RJ45接口使用IP协议发往通信层，同时将通信层发过来的IP数据包转换为对应的各远端站或其它接入系统可识别的协议和物理传输方式后发送。上述的物理接口包括但不限于RS232串行总线接口、工业以太网物理接口、CAN总线物理接口、RS485物理接口。
[0027]本实施例中，在数据接入层将远端站数据、传感器数据接入低空飞行服务系统通信网络，实现远端站、外部传感器多种类型的硬件接口转换为RJ45接口，同时将外部多种通信协议转换为TCP/IP协议。当新增一种新类型或与现有类型不同型号的远端站或者传感器时，不需要改动系统的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即可，对系统影响小、可扩展性好。
[0028]传统的航空数据地面传输使用HDLC (High level Data Link Control,高级数据链路控制)等串口协议，在远距离传输时采用数字信号转换为光信号配合中继网络实现。随着计算机网络的日益发展，特别是IP传输协议和技术的发展，遍布全国的高速网络的建设和升级，使得在电信VPN网络或者专网中使用IP协议远距离无损传输重要航空数据成为可能。因此本实施例中数据接入层和通信层之间将航空数据转换为IP数据包进行传输，传输速度快、可靠性高。
[0029]三、数据处理层
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。本实施例中业务数据处理包括:情报数据处理、监视数据处理、北斗业务数据处理和空域数据处理，并且可以随需扩展业务类型；因此本实施例中的业务数据处理服务器集群对应设置有情报数据处理服务器集群、监视数据处理服务器集群、北斗业务数据处理服务器集群和空域数据处理服务器集群，并在业务类型扩展后，对应增设相应的服务器集群。每个业务数据处理服务器集群处理不同类型的业务数据，通信层根据每个业务数据处理服务器集群处理的数据类型将数据发给对应的业务数据处理服务器集群。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。
[0030]数据处理层的各业务数据处理服务器集群具有数据处理模块，该模块主要实现对远端站数据或传感器数据报文内容的解析并采用基于大数据的分析完成多种高级应用计算；具体的处理方法和算法采用与现有技术相同的处理，本实施例中不再赘述。
[0031]本实施例中，多个业务数据处理服务器集群可以处于不同的局域网络和物理位置，因此系统布设对位置没有限制。
[0032]以下以监视数据处理服务器集群为例，说明业务数据处理服务器集群的工作方法:
监视数据处理服务器集群负责监视数据的处理和存取，承受真正的数据处理和存取压力，由一个主服务器和一个到多个备用服务器构成，主服务器作为监视数据处理服务器集群的主节点，提供监视数据收发、读写和处理，而备用服务器则只提供数据收服务、读服务和处理服务且保证这些备用服务器节点中，至少有一个和主服务器保证强一致性，剩余的备用服务器和主服务器保证最终一致性。
[0033]监视数据处理集群的健康状态由全局业务管理主服务器管理，全局业务管理主服务器向监视数据处理集群发送管理信息，并保证有一个监视数据处理服务器正常工作，若主服务器宕机，全局业务管理主服务器在该集群内发起分布式选举(Paxos，分布式一致性协议)产生新的主服务器顶替原来宕机的主服务器继续工作，但仍然有一小段时间需要中断数据发服务和写服务来切换至新的主服务器。
[0034]如果监视数据处理服务器集群的所有服务器共用一个分布式文件系统，将保证监视数据处理服务器集群的文件系统是无状态的，由分布式选举产生的新主服务器可以在原来的文件系统上继续工作。因此，数据处理层中，当某个业务数据处理服务器集群的主用服务器宕机，备用服务器将继续在原有分布式文件系统上工作，工作完全不受宕机影响。
[0035]四、通信层
通信层可以是一台通信数据处理服务器也可以是一个通信数据处理集群(该集群架构将与上述监视数据处理集群一致)组成，该层的主要功能是接收服务层和数据接入层的请求，发送给数据处理层，并从数据处理层获得请求对应的结果返回给服务层和数据接入层。通信层具有数据通信模块，该模块主要实现对远端站数据报文、传感器数据报文内容的内外1) (Interface Control Document接口控制文件)转换、预处理、有效校验、数据分类、业务寻址、同异步转换和数据转发，这些处理采用现有数据中常用的通信处理方式，本实施例中不再赘述其实现方法。
[0036]通信层在首次处理服务层或者数据接入层的请求时，向管理层的全局业务管理主服务器查询可以得到请求结果的业务数据处理服务器集群路由信息，并将其缓存，后续将直接与相应的业务数据处理服务器集群进行通信；为避免大量首次查询冲垮管理层，在管理层上增加负载均衡，可由全局业务管理备用服务器分担部分查询工作。
[0037]当通信层