高级场面活动引导与控制系统（A-SMGCS）地图绘制及模拟测试平台搭建的研究与实现

陈 炜

（民航云南空管分局，昆明　650000）

1　引言

高级场面活动引导与控制系统（A-SMGCS）引接了两部场面监视雷达信号，并集成了终端区二次雷达、飞行计划动态数据，为管制员提供提供直观的场面运行态势，并提供多种类型的告警功能，为管制员及时、正确掌握场面交通情况提供自动化手段。随着航班量的增长，某某机场进行了西区机坪扩建，A-SMGCS系统也需要进行相应的数据配置。由于该系统为荷兰HITT公司生产，厂家提出了较高的配置修改费用，为节省资金并提高队伍技术能力，技术人员自行研究实施机坪扩建地图绘制工作，并针对模拟测试平台缺失给运行维护带来的不便进行研究，利用VMware软件搭建虚拟化系统测试平台。此次系统配置主要的工作集中在地图文件的修改与绘制。系统的地图不仅能提供机场场面固定目标的显示，还是视频信号处理、航迹相关处理以及系统告警的计算依据。系统地图主要分为场面地图（Airport Maps）、视频处理地图（SMR Maps）以及技术地图（Technical Maps）。其中，场面地图用于机坪区静态建筑物与跑道设施的显示；视频地图用于对监视区域内所有目标的视频信号处理，显示探测所有目标的点迹以及移动目标的航迹；而技术地图实现了对不同区域、不同类型目标的航迹处理以及对跑道、滑行道上目标的监视和告警功能。

2　地图坐标转换

新增地图与场监系统地图在不同的坐标系统下，为了保证绘制的机坪与原地图匹配的精确度，应当以场监地图的坐标为准，需要对机场提供的参考数据进行坐标转换。坐标变换过程分为两个步骤。首先需要对该地图的坐标原点进行平移，以便使其与某某场面监视系统的坐标原点一致。坐标原点在X轴方向上平移的量记为dx，Y轴方向上平移的量记为dy。第二步是需要对该地图进行旋转，以便使其正北方向与昆明场面监视系统的正北方向重合。本文将X地图旋转的角度记为θ。

2.1　地图中心点平移

某某场面监视系统坐标系的坐标原点选取的东跑道中心点，通过对比观察机场提供的东跑道中心点的坐标，可以看出在X方向上移动了6000米，在Y方向上移动5000米，即dx=6000，dy=5000。根据坐标平移公式，本文通过如下的方法对所需坐标点进行变换，从而达到移动坐标原点的目的。其中X、Y为原图中的坐标点，X’、Y’为变换后的坐标点。

在CAD软件中，使用UCS命令完成坐标变换。此时，地图坐标原点已经与场面监视系统中的坐标原点一致了。

2.2　旋转地图

为使机场CAD地图的方向与场面监视系统的地图方向一致，必须对机场CAD地图进行旋转。但在进行旋转之前必须首先确定旋转的角度。由于场面监视系统地图中心点为东跑道中心点。因此，我们可以推出，地图坐标原点必然在东跑道中心线上。从而可以进一步得出结论，只要取得东跑道中心线上任意一点的坐标（X，Y），便可以通过公式：得到地图旋转的角度θ。

3　地图的绘制

3.1　场面地图的绘制

场面地图是用来显示机场场面的建筑物布局、跑道以及桥位分布等情况的一组图层。场面地图文件通常保存在各席位的/hittsys/tradisdata/maps目录中，用户可以通过编辑工具对这些地图进行本地编辑。用户在Traffic Display中右击打开edit maps选项，可以打开地图编辑工具，它提供了点、线、路径、多边形等基本图形的编辑。场面地图主要涉及OUTER CONTURE（外部轮廓）、ISLANDS（环岛、草坪区）、BUILDINGS（建筑物）、STANDS（机位）等地图。

3.2　视频处理地图的绘制

视频处理地图为RDP、CTP模块处理雷达视频信号，生成目标点迹、系统航迹提供依据，绘制时可用mapedit编辑器。视频地图主要有GRASS、MASK、TRACK、MOSAIC、TARGHITT COVERAGE，包含在地图模块的SMR MAPS中，可以在TRADIS进行编辑。

GRASS地图表示Movement area（移动区域），在这块区域中，视频及航迹信号都存在，如跑道和滑行道。RDP对这个区域内的点迹进行处理。GRASS地图由RDP从文件maskdata/vpgrass01.cgm进行加载。

MASK地图表示Non-Movement area（静止区域），在这块区域中，只有视频信号。系统不会对这个区域的点迹做处理。MASK地图由RDP从文件maskdata/vpmask01.cgm进行加载。

TRACK地图表示跟踪区域。跟踪区域是雷达覆盖区域的一部分，区域中有航迹生成。TRACK地图存储在RDP的文件maskdata/vptrack01.cgm。

MOSAIC地图用来规范每个雷达的覆盖范围，系统会对覆盖范围外的雷达点迹进行屏蔽，MOSAIC地图从RDP的mosdata/use/mos01.cgm文件加载。

TARGHITT COVERAGE地图为每个场监雷达划分了一个实际的覆盖区域，如果一个范围属于多个雷达的覆盖区域，CTP的TargHITT模块会对原始航迹进行航迹融合，输出较为精确的系统航迹。对于具有多个雷达的系统来说，需要对TargHitt模块的多张地图进行综合布局，既能全面覆盖机场场面区域，又能保证各个区域的航迹精确稳定。

3.3　技术地图的绘制

高级场面活动引导与控制系统提供了对场面目标的引导以及冲突告警的功能，这些功能主要通过CTP服务器的TFP模块实现，系统设置了技术地图和参数来进行告警计算。主要的技术地图有：

IDT（Identification）地图指定了一个区域，CTP的TFP模块会对该区域内的目标航迹进行飞行计划自动相关，生成包含飞行计划信息的飞机航迹。

RIM（Runway Incursion Monitoring）即跑道侵入监视，这个功能是分析场面运行状况并监视是否发生跑道侵入的告警，可以监视并警示出很多状态下的潜在冲突，存储在CTP的mapdata/rimareas.cgm文件。

TCM（Taxiway Collision Monitoring）即滑行道冲突监视，是一种告警功能，主要用来监视滑行道上两个目标之间冲突的状况。它将滑行道划分成一段段直线，用这些直线参与冲突的计算。TCM地图从CTP的Mapdata/tcmtopology.cgm读取，当其修改并发布后，会自动生成TCM GEN地图，该地图根据滑行道的宽度，把滑行道分成一系列可以重叠的矩形块。

TRAMON（Traffic Monitor）地图将跑道和滑行道划分成小段进行管理，对每个分段的上的目标进行监视以及引导。TRAMON地图存放在airprtdata/airporttopology.cgm文件，用户可以根据滑行道中心线进行分段绘制。

4　图层发布对应的服务器

地图制作完成后需要将数据发布到对应的服务器及席位，并生效。

5　场监系统测试平台的搭建方案

为了在不影响系统正常运行的情况下对绘制的地图进行检测，本文研究了利用VMware软件搭建虚拟化场面监视系统测试平台的方法来进行测试。将场面监视系统雷达头采集到的视频信号引入到虚拟系统中，以便通过视频信号的压线情况检查绘制的地图。

场面监视雷达头输出的视频信号通过场监系统RDPS处理后转换为以太网组播包提供给系统中其他的工作站及服务器使用。利用以太网组播的特性将组播包转发给虚拟DP工作站使用。分别利用VMware软件建立两台虚拟工作站，其中一台主要组播包的转发，称为“虚拟转发工作站”，另一台用于安装虚拟DP工作站，设置了两块虚拟网卡，一块用于实体工作站的虚拟网卡相连，另一块用于同虚拟DP工作站的A网相连。通过虚拟转发工作站，在进行同IP网段隔离的同时，完成组播包的转发。

在实体工作站上，利用VMware软件虚拟一块虚拟网卡同虚拟转发工作站的一块网卡相连，两块网卡配置为同一网段，组成一个简单的转发虚拟网络。“转发程序1”将采集到的组播包转换为普通UDP数据包，利用该虚拟转发网络转发给虚拟转发工作站。运行在虚拟转发工作站上的“转发程序2”将接收到的UDP数据包转换为组播数据包，并转发给虚拟DP工作站，让其认为接收到了来自于实体RDPS服务器的组播数据包，从而达到“欺骗”虚拟DP工作站的目的。

在上述网络方案中，“转发程序1”和“转发程序2”均为某一种单一组播数据包的单向传输，从而有效避免了“虚拟DP工作站”的网络数据扩散在用系统的网络中，保证了在用系统的安全。在实际的测试中，我们只采集了组播地址为“239.109.0.2”，端口为“51002”的数据包，根据荷兰HITT公司提供的技术手册，该组播数据为RDPS处理后的点迹信号。利用上述方法，在虚拟的DP工作站上成功显示了来自RDPS的点迹信息，从而验证了该方法的有效性。

[1]MAINTENANCE MANUAL for A-SMGCSPUDONG.

[2]tab_3_02 Sys Trn-A3000 System Functionality.

[3]tab_5 Operating Platform and Application Environment.