空管自动化系统GRIB气象数据引接和实现

陈秀娜

摘 要

飞行数据处理功能是空管自动化系统的核心功能，而GRIB气象高空风数据作为一个实时重要数据，参与空管自动化系统的飞行计划四维轨迹预测计算，使其航迹模型更符合航空飞行的实际情况。本文介绍广州区管莱斯NUMEN3000自动化系统如何采用ftp方式实现GRIB气象数据接入和处理，给各地提供参考。

关键词

GRIB;空管自动化;剖面计算;FTP方式

中图分类号： V355                     文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 59

0 引言

飞行数据处理模块是空管自动化系统重要功能，而它各项处理都是基于四维飞行剖面轨迹计算进行的。四维飞行轨迹预测的准确性是飞机轨迹运行和空管决策的基礎，而GRIB高空风数据的引入是四维轨迹建模准确性的关键。随着广州四项工程升级改造，2019年12月广州区管莱斯NUMEN3000自动化系统进行了软件升级，引入了全新版本，支持GRIB气象数据解析和处理。由于传统的X.25串口方式不易扩展，本文设计了全新的ftp方式实现空管自动化系统GRIB气象数据的引接处理，适用于气象GRIB1和GRIB2 版本数据。

1 GRIB气象数据概述

GRIB气象数据是准格点方式，将全球划分为不同的网格，每个网格记录区域内的气象GRIB数据，包括风向、风速、风切变、能见度、云高等天气的预报。其中每个网格在经度上是标准的，具有73个格点，格距为1.25度，但在纬度上从赤道到两极格点数逐渐减少[1]。

现行的GRIB版本有GRIB1和GRIB2两种格式。一般GRIB1编码分为6段，GRIB2编码分为9段，其中2段-8段可重复使用。GRIB2相比GRIB1，能传输多个网格场数据[2]，还能描述在时间和空间方面的多维网格数据，同时因GRIB2编码字段结构的特性使其具有模块性，丰富的模板更具灵活性和可扩展性。

2 GRIB在空管自动化应用

空管自动化通过航路点、剖面高度、预计穿越扇区、预计过点时间的四维飞行航迹计算，不断对飞行轨迹进行修正。GRIB气象数据在空管自动化中应用于区域高空风速参与飞机四维轨迹计算，从而获取更准确的计划轨迹和飞行势态，为管制提供重要的飞行指挥依据。当空管自动化接收到GRIB气象数据时对其进行格式校验，校验没有错误后通过软件进程解析GRIB格式的高风数据，获取各高度层高风速、风向、温度，同时根据风对地速、航向的影响，结合上升下降率计算平飞爬升下降各阶段的航班速度，推算出过点时间，进行更精准的四维航迹预测计算。实时的GRIB气象数据也可以在空管自动化人机界面HMI上显示，包括经纬度、各高度层、风向、风速和温度等信息，方便管制直观地观察各高度层不同的GRIB气象数据。

3 GRIB引接方案

新的方案通过在广州区管管综DMZ区虚拟化平台部署FTP服务器及数据接收转发程序，配置自动同步作业定时从气象的FTP服务器下载GRIB气象数据，再主动向莱斯自动化FTP服务器BOMS推送数据，完成气象GRIB数据的接收和转发。具体拓扑及数据流如图1所示。

根据数据引接需求，在区管DMZ上新增一台服务器，从气象引接数据并再次推送至莱斯自动化FTP服务器，需在新机场和区管防火墙开通相关放行策略。并部署数据接收和转发程序，配置自动同步定时作业，软件部分流程如图2所示。

文件增量同步功能：在DMZ区文件服务器上部署文件同步软件，设置两个单向同步作业：第一，作业QXToDMZ：指定气象FTP以及DMZ区文件服务器目标文件夹，设置自动同步频率，不触发删除。第二，作业DMZToLS：指定DMZ区文件服务器源，以及莱斯FTP中目标文件夹，设定自动同步频率，不触发删除。同时针对过期历史数据进行清理。编写文件清理脚本，设置历史文件过滤条件，创建任务计划，指定文件清理脚本，设置任务执行间隔。

4 数据配置和实现

莱斯自动化将接收到GRIB气象数据交给FTP服务器BOMS处理，经过校验后进行解码，将解码后的各项数据存入飞行数据处理FDP的数据库中，FDP再提取数据库的气象数据包括风向、风速、温度等进行不断修正飞机的四维轨迹剖面计算。具体数据配置和实现步骤如下：

（1）准备专用机器作为莱斯FTP服务器BOMS，可用惠普HP400或HP420。执行数据库SQL脚本，在DBMS离线里增加BOMS机器，类型需为服务器。然后在/etc/hosts增加额外的网卡地址用于与FTP客户端互联，还需增加防火墙设备。

（2）修改shell目录下的start_CETC脚本，增加CETC_GRIB和CETC_ALM两个进程的自启动功能，全系统发布该脚本。然后监控SMP界面上添加BOMS图标，并增加监视软件模块CETC_GRIB和CETC_ALM进程。

（3）在目录config/wth_data下增加相应的配置文件，包括ftp推送目录置，grib数据level值配置等。其中GRIB1版本和GRIB2版本的level值略有不同。

（4）用超级用户执行groupadd指令增加新用户组，并/etc/passwd文件增加新用户，并赋予权限给/home/28s/grib推送目录，还需在/etc/ftpd/ftpgroups增加新建组，设置通过ftp服务传输的用户组。

（5）修改shell目录下的start_pre脚本，用指令route add-net增加FTP客户端的默认网关，该网关需和FTP客户端约定好，并用netstat-rn查看网关情况。

（6）配置完后发布数据重启，查看BOMS日志和FDP的日志是否处理正常。检查目录/home/28s/grib的原始气象格式数据是否自动推送。

（7）确认FDP的数据库表sp_grib是否有气象数据，然后在自动化人机界面HMI上确认所显示的高度层、风向、风速和温度各项值，与数据库里的值是否一致。

5 结语

实时GRIB气象高空风速数据能提高飞机四维轨迹预测计算的准确性，为管制指挥飞机获得了更准确地飞行势态。而传统的串口方式灵活性差，本文设计了全新FTP方式的引接方案，同时介绍了具体的部署和数据配置步骤，实现空管自动化系统GRIB气象数据的引接和处理。目前已经应用到广州区管莱斯自动化系统。该方案可应用于未来下一阶段的广州大终端自动化项目引接GRIB2接口数据，也给各地现场提供参考和借鉴意义。

参考文献

[1]王少林，吕环宇.GRIB数据在飞行服务中的应用[J].空中交通管理，2003，01.

[2]刘媛媛，应显勋，赵芳.GRIB2介绍及解码初探[J].气象科技，2006，09.