民航空管系统ATC3000的设计与实现 ——STCA子系统和SWITCH子系统

论文摘要

随着民航事业的快速发展,我国迫切的需要拥有自主知识产权的民航空管系统。一是为了不受他国的技术限制,使我国的民航事业可以长足的发展,二是可以节约相当多的资金。信息产业部空管办配合国家发改委,组织了“十五”空管系统装备研制项目。该项目作为国家重大技术装备研制和重大产业技术开发项目之一,在“十一五”期间,国家仍将继续支持该项目。本文对国内急需的空管系统进行了详细的描述。首先介绍了空管系统的概念和国内外发展现状,然后介绍了ATC3000系统的总体结构,整体工作流程和各个子系统的功能。本文要阐述的重点是民航空管系统中的两个子系统—报警子系统(STCA)和主备切换子系统(SWITCH)。第一部分介绍STCA子系统。STCA为空管系统中的一个关键环节,为机场的管制工作提供一种保障空中交通运输业的安全可靠运行的自动化方法。本部分对空管系统的报警子系统进行结构分析。对其接收多雷达融合信号子模块、冲突检测判断子模块、低高度检测子模块、危险区子模块的实现进行了详细的说明,并介绍了每一个模块的实现步骤。另外,详细的介绍了STCA子系统用到的几个算法,包括预测算法、冲突检测算法,低高度检测算法和危险区区域判断算法。根据现有算法的实时性不足的缺点进行了改进,并将改进算法运用在STCA子系统中。实验数据表明,改进算法有很好的效果。本部分的最后将国内和国外对STCA的实现方法和各自性能进行对比,并提出了一种按照飞行高度划分冲突检测算法的新思路。第二部分是与报警子系统乃至整个系统全局息息相关的切换子系统。该子系统保证了空管系统可以在双机的情况下正常工作,确保空管系统可以24小时稳定运行。在第二部分中,分析了切换子系统的功能和设计原理。给出了子系统各个模块的详细软件实现步骤。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 空中管制系统概念
• 1.2 空管的分类
• 1.2.1 程序管制
• 1.2.2 雷达管制
• 1.2.3 两者区别
• 1.3 空中交通管制的发展
• 1.4 国内外空中交通流量管理系统现状和发展趋势
• 1.4.1 美国空中交通流量管理系统现状及发展趋势
• 1.4.2 欧洲空中交通流量管理系统现状及发展趋势
• 1.4.3 日本空中交通流量管理系统现状及发展趋势
• 1.4.4 我国空中交通流量管理系统现状及发展趋势
• 1.5 我国研制空中交通管制自动化系统的必要性
• 1.6 本文的研究的意义
• 1.7 本文的内容和结构
• 第二章 空管系统ATC3000总体结构设计
• 2.1 引言
• 2.2 ATC3000系统总体结构
• 2.2.1 系统整体结构描述
• 2.2.2 子系统单元功能
• 2.3 系统软件内部处理主要流程
• 2.4 子模块简介
• 2.4.1 雷达数据前端处理子系统（FRDP）
• 2.4.2 多雷达数据处理子系统（MRDP）
• 2.4.3 飞行计划处理系统（FDP）
• 2.5 小结
• 第三章 STCA告警子系统设计
• 3.1 引言
• 3.2 系统结构
• 3.2.1 总体功能描述
• 3.2.2 系统模块组成及其作用
• 3.2.3 STCA系统处理流程
• 3.3 系统各子模块的实现
• 3.3.1 初始化读配置模块
• 3.3.2 接收多雷达融合数据模块
• 3.3.3 飞行冲突检测
• 3.3.4 低高度检测
• 3.3.5 危险区检测
• 3.3.6 工作状态模块
• 3.3.7 航迹抑制
• 3.4 实验结果数据
• 3.5 本系统STCA和国外系统STCA的对比
• 3.6 小结
• 第四章 SWITCH子系统设计
• 4.1 引言
• 4.2 SWITCH切换子系统设计
• 4.3 软件模块功能及子系统处理流程
• 4.3.1 消息接收模块
• 4.3.2 发送心跳模块
• 4.3.3 状态检测模块
• 4.3.4 检测主机状态模块
• 4.4 小结
• 第五章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果