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分析航空網(wǎng)絡(luò )技術(shù)發(fā)展雷達系統論文
1、計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展和特點(diǎn)
數字化、網(wǎng)絡(luò )化和信息化成為當今社會(huì )的重要特征，形成了一個(gè)以網(wǎng)絡(luò )為核心的信息時(shí)代。1969年，出現了互聯(lián)網(wǎng)的雛形，伴隨著(zhù)技術(shù)的革新和進(jìn)步，直至1994年互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展成熟，因特網(wǎng)演變成基于ISP和NAP的多層次結構網(wǎng)絡(luò )，計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)日益廣泛應用。計算機網(wǎng)絡(luò )提供了兩個(gè)重要的功能，即連通性和共享性。連通性是指網(wǎng)絡(luò )上的用戶(hù)之間都可以交換信息，而共享性指的是資源共享，資源共享可分為信息軟件與硬件共享。網(wǎng)絡(luò )根據作用范圍分為廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)、個(gè)人區域網(wǎng)，每一種網(wǎng)絡(luò )都有不同的特點(diǎn)和使用范圍，而航管雷達系統使用的是局域網(wǎng)，因為現階段網(wǎng)絡(luò )技術(shù)僅僅在單一航管雷達系統內應用，如果下一步實(shí)現全國雷達信號聯(lián)網(wǎng)，就會(huì )涉及到更大范圍內的網(wǎng)絡(luò )應用。開(kāi)放系統互聯(lián)OSI模型定義了連接異種計算機標準的體系結構，OSI為連接分布式應用處理的“開(kāi)放”系統提供了基礎。OSI的七層體系結構為應用層、表示層、會(huì )話(huà)層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò )層、數據鏈路層和物理層。TCP/IP協(xié)議非國際標準，但是由于其更簡(jiǎn)單、更容易理解和實(shí)現，已經(jīng)成為事實(shí)上的國際標準。
2、RAYTHEON一次雷達結構
RAYTHEONASR-10SS一次雷達是20世紀90年代具有先進(jìn)技術(shù)的全固態(tài)航管監視雷達，具有覆蓋范圍廣、數據可靠性高、系統實(shí)用性強和目標容量可擴展的特點(diǎn)，適用于中高飛行流量的機場(chǎng)環(huán)境。ASR-10SS一次雷達的基本配置包括天線(xiàn)和天線(xiàn)基座、發(fā)射機、雙通道接收機/錄取器、雙通道信號數據處理器、主/備現場(chǎng)控制和數據接口、遙控終端等。此航管雷達的特點(diǎn)是應用了以太網(wǎng)技術(shù)。20世紀90年代，網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的應用遠沒(méi)有現在廣泛，而其采用的以太網(wǎng)并沒(méi)有配備交換機或路由器等一類(lèi)的網(wǎng)絡(luò )核心部件，僅僅采用特性阻抗為50Ω的同軸電纜，將所有需要連網(wǎng)的設備利用“T”形頭來(lái)實(shí)現以太網(wǎng)，用同軸電纜的起點(diǎn)端和終點(diǎn)端加載假負載來(lái)實(shí)現阻抗匹配。IEEE802.3以太網(wǎng)具有10Mb/sec的數據傳輸速率，雙通道采用的是總線(xiàn)型的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。
3、INDRA二次雷達結構和特點(diǎn)
INDRAIRS-20MP/L二次雷達基本配置包括雙通道接收機/錄取器、發(fā)射機、天線(xiàn)、馬達及馬達控制器、雙通道GPS時(shí)鐘、主備交換機、UTS測試單元、VR3K、監控設備、ATC系統中用到的數臺SDD設備等。INDRAIRS-20MP/L二次雷達采用雙網(wǎng)冗余的網(wǎng)絡(luò )結構，并且主要部件采取雙通道配置，AB網(wǎng)均配置交換機，并且相互獨立運行，使用的是ICP/IP協(xié)議的10、100BASE-T。通過(guò)雙網(wǎng)冗余，所有部件均接入AB網(wǎng)，包括主動(dòng)通道切換、故障通道切換等，均能實(shí)現無(wú)縫隙銜接，確保設備工作的可靠性。馬達控制器采用CAN-BUS技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)切換。INDRAIRS-20MP/L二次雷達采用星型拓撲結構，由中央節點(diǎn)和其他各個(gè)節點(diǎn)連接組成，每個(gè)節點(diǎn)之間的通信均需通過(guò)中央節點(diǎn)，在星型拓撲結構中中央節點(diǎn)是至關(guān)重要的，而在INDRAIRS-20MP/L二次雷達系統中，中央節點(diǎn)是利用交換機形成的。星型網(wǎng)絡(luò )拓撲結構的優(yōu)點(diǎn)就是結構比較簡(jiǎn)單、局域網(wǎng)建網(wǎng)更加容易、使用網(wǎng)絡(luò )協(xié)議簡(jiǎn)單、單設備故障對系統影響不大且容易排除和便于控制、線(xiàn)路的傳輸效率取決于中央節點(diǎn)設備的速率等，缺點(diǎn)是局域網(wǎng)中線(xiàn)束較多，對中央節點(diǎn)設備依賴(lài)性強；長(cháng)時(shí)間工作中央節點(diǎn)負擔重，容易形成系統瓶頸�，F階段，星型網(wǎng)絡(luò )拓撲結構是局域網(wǎng)通常采用的主流形式。需要注意的是，航管樓SLG作為遠端監控設備，功能與本地SLG相同，然而在邏輯上卻作為本地SLG的備用機，我們將在后面介紹INDRAIRS-20MP/L二次雷達曾經(jīng)出現的故障來(lái)說(shuō)明邏輯上的主備關(guān)系。在INDRAIRS-20MP/L二次雷達網(wǎng)絡(luò )拓撲結構中，使用雙絞線(xiàn)作為傳輸媒介，并采用EIA/TIA-568標準。由于設備屬于遠山臺站，設備監控信號和雷達數據需要傳輸至航管樓使用，因此網(wǎng)絡(luò )拓撲結構中還使用到光纜和微波傳輸設備。，比較它們的系統圖，主要區別在于網(wǎng)絡(luò )拓撲結構、形成網(wǎng)絡(luò )的器件以及接入網(wǎng)絡(luò )的功能部件不同。IRS-20MP/L二次雷達拓撲結構中，網(wǎng)絡(luò )中引入了交換機，最大限度地實(shí)現了互連和共享。從接入網(wǎng)絡(luò )的部件數量來(lái)看，我們可以看到網(wǎng)絡(luò )技術(shù)隨著(zhù)航管雷達的更迭也有了長(cháng)足的發(fā)展和廣泛的應用
4、INDRA二次雷達故障案例分析
INDRAIRS-20MP/L二次雷達的監控部分SLG，其基本作用就是監控設備各部件的工作狀態(tài)，配置雷達各部分的功能進(jìn)行配置，修改參數，并提供各部件的信息和故障報告。在SLGUCS監控主界面中，我們能自動(dòng)實(shí)時(shí)監控錄取器控制器的CPU性能、內存容量，以確保網(wǎng)絡(luò )系統的數據處理能力始終處于最優(yōu)狀態(tài)。
4.1天線(xiàn)監控失效
在設備運行正常并且雷達信號正常情況下，遠端（航管樓）監控SLG顯示，天線(xiàn)系統失去監控，顯示橙色或者白色，橙色表示出現非關(guān)鍵故障，白色表示未監控到。從監控中看到天線(xiàn)正常旋轉，SLG中PPI中顯示雷達信號正常，由此得出，設備工作正常，僅是監控部分出現異常，重新啟動(dòng)遠端（航管樓）SLG系統，故障現象依舊。重新啟動(dòng)本地（罕山）SLG系統，故障現象消失。進(jìn)一步分析可知，該故障系廠(chǎng)家軟件BUG，遠端SLG是由本地SLG鏡像而成，在廠(chǎng)家的原始配置中并沒(méi)有遠端SLG，因此遠端SLG在此網(wǎng)絡(luò )系統中邏輯上是不存在的，因此故障處置需要在本地SLG上重啟處理。
4.2參數修改失效
2014-09秋季維護中，為驗證假目標的成因，在本地SLG增加反射區域0°～360，在反射區域中僅顯示目標原始視頻（原始視頻即沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理的目標，沒(méi)有二次代碼、高度顯示和地速顯示），驗證后需要恢復初始狀態(tài)，即便將此反射區域刪除，系統錄取器也并沒(méi)有恢復初始狀態(tài)，依然只顯示原始視頻。維護人員先后將此故障定位于VR3K、本地SLG、錄取控制器、收發(fā)機，將上述部件的參數恢復初始狀態(tài)并重新啟動(dòng)，故障現象仍然存在，經(jīng)反復與廠(chǎng)家工程師聯(lián)系，提出是否為本地SLG和遠端SLG同步出現問(wèn)題，也就是說(shuō)增加反射區域的操作同步，而刪除反射區域操作沒(méi)有同步，同時(shí)重啟本地SLG和遠端SLG后，故障現象消除。本地SLG與遠端SLG出現不同步，也是網(wǎng)絡(luò )系統中邏輯沖突。
5、計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)應用設想
5.1改進(jìn)航管雷達設備維護理念
20世紀80年代航管雷達系統中，功能的實(shí)現是靠電路板；進(jìn)入20世紀90年代，模塊化是組成雷達系統的基礎，維護和維修多是更換功能模塊，更深層次的模塊維修則依靠廠(chǎng)家工程師；現階段，在模塊化的基礎上應用和發(fā)展了網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，設備的模塊均增加了網(wǎng)絡(luò )功能，雖然深層次的維修依然是依靠廠(chǎng)家，但是由于網(wǎng)絡(luò )的引入，每一部件在系統中的作用弱化，更多的靠網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的信息交換與共享。筆者認為，航管雷達維護人員應該從以雷達專(zhuān)業(yè)為重過(guò)渡到以網(wǎng)絡(luò )技術(shù)為重，不局限于航管雷達系統，包括更多的專(zhuān)業(yè)化設備，都是建立在以交換機為核心的網(wǎng)絡(luò )架構中，尤其是空管行業(yè)，工作必須確保萬(wàn)無(wú)一失。
5.2航管雷達全國聯(lián)網(wǎng)
隨著(zhù)雷達站點(diǎn)覆蓋的增加和空域管理區域化，任何一地的管制部門(mén)需要引入多部雷達信號，各地雷達信號交織成全國雷達信號網(wǎng)，每一部雷達都將成為全國雷達信號網(wǎng)中的節點(diǎn)。隨著(zhù)航管雷達設備中網(wǎng)絡(luò )應用更加全面，就為形成雷達信號網(wǎng)提供了更多的技術(shù)基礎，在未來(lái)，航管雷達設備將實(shí)現統一標準，更加有利于全國雷達聯(lián)網(wǎng)。在形成全國雷達信號網(wǎng)后，任何一部單一的雷達設備故障都不會(huì )影響雷達信號網(wǎng)，也就不會(huì )影響空中交通管制服務(wù)，從而確保飛行安全。
6、結束語(yǔ)
目前，計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)越來(lái)越多地應用于航管設備，我們需要改變對設備的認識。筆者認為，通信導航監視專(zhuān)業(yè)人員無(wú)論從事哪一個(gè)專(zhuān)業(yè)，計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)知識將成為我們必須要掌握的技術(shù)，這就需要老一代的技術(shù)人員要及時(shí)更新自己掌握的知識，無(wú)論是單一系統設備，還是數據聯(lián)網(wǎng)，都要以網(wǎng)絡(luò )為核心。隨著(zhù)航管設備的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )將變得非常重要，我們今后的維護工作重點(diǎn)將會(huì )與網(wǎng)絡(luò )息息相關(guān)。
作者：崔軍 單位：民航山西空管分局
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