CN110992759B - 塔台模拟与雷达模拟一体化系统及其数据交互方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塔台模拟与雷达模拟一体化系统及其数据交互方法，包括：雷达模拟机系统，塔台模拟机系统；其中，雷达模拟机系统包括：雷达系统运行控制模块、雷达仿真处理模块、雷达管制模块及雷达模拟机长模块；塔台模拟机系统包括：塔台仿真处理模块、塔台系统运行控制模块、塔台模拟机长模块及塔台管制模块；本发明通过一体化联合培训工作，可以进一步提高塔台管制员、进近管制员、区调管制员的整体空间、项目协调、相互配合的管制思路，进一步提高管制技能水平，减少由人为因素导致的管制不安全事件发生。

Description

塔台模拟与雷达模拟一体化系统及其数据交互方法

技术领域

本发明属于空中交通管理技术领域，具体指代一种塔台模拟与雷达模拟一体化系统及方法。

背景技术

随着航空事业的迅速发展，航班流量迅速增长，空中交通管制任务日益繁重，管制方式从传统的程序管制发展到雷达管制，随着管制员队伍不断扩大，管制员的管制能力对于航空运输的高效、安全运行起到至关重要的作用。为了避免因管制原因导致的航空运输不安全事件发生，加快管制人才队伍建设，缩短管制人员的培训周期等问题日益引起民航空管部门的重视，各空管单位已相继引进了一大批空中交通管制模拟训练系统。

空管模拟训练系统是管制员上岗培训、管制规则演练的重要设施。各民航空管局、空管站已相继安装使用了航管雷达模拟机系统、塔台模拟机系统。塔台模拟机主要用于培训塔台管制员的管制技能，航管雷达模拟机主要用于培训近进、区调管制员的管制技能。目前各地空管单位安装的塔台模拟机、雷达模拟机都是独立系统，独立运行，不具备一体化联合培训能力。如何在模拟系统中实现航班的完整起降，将塔台管制操作、进近管制操作、区调管制操作联系起来，让管制员熟悉完整的管制流程，为管制员提供一个能够完整模拟空中交通管制场景的平台是现代空管模拟训练系统要完善的功能。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种塔台模拟与雷达模拟一体化系统及其数据交互方法，以解决现有技术中空管模拟训练系统中塔台模拟机、雷达模拟机均为独立系统，独立运行，不具备一体化联合培训能力的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种塔台模拟与雷达模拟一体化系统，包括：雷达模拟机系统，塔台模拟机系统；其中，

雷达模拟机系统包括：雷达系统运行控制模块、雷达仿真处理模块、雷达管制模块及雷达模拟机长模块；

雷达系统运行控制模块，其包含教员控制单元、数据准备与分析单元；教员控制单元根据进近区调的培训科目，选择培训练习、设置管制员机长席位及管制空域的对应关系，并将设置的信息发送给雷达仿真处理模块，由其完成练习数据的读取及雷达模拟机系统中各单元初始化；数据准备与分析单元用于生成管制空域数据、编辑航空器机型数据、编制模拟训练练习，并对已完成的训练进行综合评估；

雷达仿真处理模块，其包含：雷达仿真运算处理单元、雷达数据库及雷达数据处理单元；雷达仿真运算处理单元用于根据航空器的空中性能参数计算飞行中高空运动轨迹数据，模拟产生空中航迹的监视数据、AFTN报文数据、气象数据（高空风、云图、结冰区等）；雷达数据库用于存储机场相关的地图数据、练习剧本数据、练习运行数据；雷达数据处理单元用于传输及接收与塔台模拟机系统相关的信息，在一体化培训时，进行数据的传输与交互；

雷达模拟机长模块用于航空器控制操作指令的输入，并将航空器控制操作指令传输给雷达仿真运算处理单元，雷达仿真运算处理单元对航迹未来的思维轨迹进行模拟仿真；

雷达管制模块用于空中航迹势的显示，及根据雷达仿真运算处理单元计算得到的各航空器的航迹的信息，依据管制规则对航空器的飞行发出管制指令并传输给雷达模拟机长模块，由雷达模拟机长模块配合完成管制指令的执行；

塔台模拟机系统包括：塔台仿真处理模块、塔台系统运行控制模块、塔台模拟机长模块及塔台管制模块；其中

塔台系统运行控制模块，其包含教员控制单元、数据准备与分析单元；教员控制单元根据塔台培训科目，选择培训练习、设置管制员机长席位及管制空域的对应关系，并将设置的信息传输给塔台仿真处理模块，由其完成练习数据的读取及塔台模拟机系统中各单元初始化；数据准备与分析单元用于生成管制空域和空侧环境数据、编辑航空器机型数据、编制模拟训练练习，并对已完成的训练进行综合评估；

塔台仿真处理模块，其包含：塔台仿真运算处理单元、塔台数据库及塔台数据处理单元；塔台仿真运算处理单元用于根据航空器的地面和低空飞行性能参数计算航空器的地面及低空运动轨迹数据，计算场面车辆的运动、模拟产生航迹的监视数据、车辆运动轨迹数据、电子进程单计划数据、气象数据（地面风、机场能见度、跑道视程等），并将产生的各类信息传输给塔台管制模块进行显示；塔台数据库用于存储机场相关的地图数据、塔台练习剧本数据；塔台数据处理单元用于传输及接收与雷达模拟机系统相关的信息，在一体化培训时，完成与雷达模拟机系统数据的传输与交互；

塔台管制模块，其包含塔台电子进程单单元、场面监视单元、三维视景显示单元；塔台电子进程单单元传输管制指令给塔台模拟机长模块，由其配合完成管制指令的执行；塔台管制主要指挥飞机的场面运动、起飞和降落阶段；塔台电子进程单单元用于接收塔台仿真运算处理单元输出的电子进程单计划数据，管理航空器的状态信息；场面监视单元接收塔台仿真运算处理单元模拟产生航迹的监视数据、车辆运动轨迹数据，供管制跟踪飞机动态；三维视景单元模拟真实的模拟仿真机场三维视景，同时接收塔台仿真运算处理单元输出的航空器数据、车辆数据、气象数据、其他的特情数据等信息并三维动态的仿真展示，模拟真实的塔台管制场景。管制通过塔台电子进程单单元、场面监视单元、三维视景单元模块的辅助，完成塔台管制工作；塔台模拟机长模块用于塔台管制航空器控制操作指令的输入，接收塔台仿真运算处理单元发送航空器的实时运动轨迹信息，塔台模拟机长模块根据管制指令，对航空器进行干预操作，对航空器姿态进行修改，并将修改请求信息发送给塔台仿真运算处理单元进行处理，塔台仿真运算处理单元根据请求信息对航空器的运行数据进行更新。

进一步地，所述空域数据包含：空中航路航线（航线名称及航路点）、导航台（导航台名称及经纬度）、机场（机场名称及坐标）、跑道（跑道名称及坐标）、扇区（扇区名称及扇区空间位置）。

进一步地，所述航空器控制操作指令包含空中指令，其为：修改高度、速度、航向、航路、归航、偏置、空中等待等。

进一步地，所述空侧数据的编辑对象包括：跑道（包括跑道名称、位置和物理数据）、滑行道（包括滑行道名称、位置和物理数据）、停机位（包括机坪停机位和候机楼停机位及其编号和对应的位置）、滑行道允许滑行的最大机型、停机位允许停靠的最大机型及翼展和停机位分配规则（包括所属航空公司和航班停靠优先级）。

本发明的一种塔台模拟与雷达模拟一体化系统的数据交互方法，包括步骤如下：

1)塔台系统运行控制模块设置训练信息后，发出启动训练的报文信息给塔台仿真运算处理单元，塔台仿真运算处理单元根据训练信息中的要求，发出练习基础数据信息的报文到塔台仿真处理模块，由塔台仿真处理模块将数据传送到雷达模拟机系统中，完成练习的初始化；

2)根据航空器的状态不同来区分航空器的运行轨迹的归属管理；空中的航空器（未在五边）和起飞离地的航空器归属雷达模拟机系统管理，由雷达仿真运算处理单元对航空器运动轨迹进行仿真，将航空器航迹情报数据由雷达数据处理单元传输给塔台数据处理单元，再由塔台数据处理单元生成塔台模拟机内部数据，在塔台模拟机系统内部使用；地面的航空器和建立盲降出现在五边的航空器归塔台模拟训练系统管理，由塔台仿真运算处理单元对航空器的运动轨迹进行仿真，数据在塔台模拟机系统内部交互。

进一步地，所述方法具体包括：

在指挥航空器建立盲降时，由雷达管制模块发起管制移交出请求，雷达数据处理单元收到移交请求后，将雷达移交请求信息组装成移交报文信息传输给塔台数据处理单元，塔台数据处理单元将接收到的移交报文信息加以处理，生成塔台模拟机系统内部移交信息传输给塔台管制模块，塔台管制模块接收管制移交的信息后，指挥航空器直到落地，从而完成进场航空器的所有管制流程工作。

进一步地，所述方法具体包括：

在飞机起飞离地后，由塔台电子进程单单元发起管制移交请求，塔台数据处理单元收到塔台移交请求后，将塔台移交请求信息组装成报文信息传输给雷达数据处理单元，雷达数据处理单元将接收到的移交报文信息加以处理，生成雷达模拟机内部移交信息传输给雷达管制模块，雷达管制模块接收管制移交的信息，来完成离场航空器飞机的所有管制工作。

本发明的有益效果：

本发明采用信息化的方式实现了空中交通管制领域一体化联合培训工作，能够真实仿真管制完整流程，填补了雷达模拟机与塔台模拟机系统间一体化联合培训的空白。

本发明通过一体化联合培训工作，可以进一步提高塔台管制员、进近管制员、区调管制员的整体空间、项目协调、相互配合的管制思路，进一步提高管制技能水平，减少由人为因素导致的管制不安全事件发生。

本发明能够提高管制能力，在一定程度上也会提高一线飞行流量，减少航班延误，提高航空运输量。

附图说明

图1为本发明系统的原理框图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

参照图1所示，本发明的一种塔台模拟与雷达模拟一体化系统，包括：雷达模拟机系统，塔台模拟机系统；其中，

雷达模拟机系统包括：雷达系统运行控制模块、雷达仿真处理模块、雷达管制模块及雷达模拟机长模块；

雷达系统运行控制模块，其包含教员控制单元、数据准备与分析单元；教员控制单元根据进近区调的培训科目，选择培训练习、设置管制员机长席位及管制空域的对应关系，并将设置的信息发送给雷达仿真处理模块，由其完成练习数据的读取及雷达模拟机系统中各单元初始化；数据准备与分析单元用于生成管制空域数据、编辑航空器机型数据、编制模拟训练练习，并对已完成的训练进行综合评估；

雷达仿真处理模块，其包含：雷达仿真运算处理单元、雷达数据库及雷达数据处理单元；雷达仿真运算处理单元用于根据航空器的空中性能参数计算飞行中高空运动轨迹数据，模拟产生空中航迹的监视数据、AFTN报文数据、气象数据（高空风、云图、结冰区等）；雷达数据库用于存储机场相关的地图数据、练习剧本数据、练习运行数据；雷达数据处理单元用于传输及接收与塔台模拟机系统相关的信息，在一体化培训时，进行数据的传输与交互；

雷达模拟机长模块用于航空器控制操作指令的输入，并将航空器控制操作指令传输给雷达仿真运算处理单元，雷达仿真运算处理单元对航迹未来的思维轨迹进行模拟仿真；

雷达管制模块用于空中航迹势的显示，及根据雷达仿真运算处理单元计算得到的各航空器的航迹的信息，依据管制规则对航空器的飞行发出管制指令并传输给雷达模拟机长模块，由雷达模拟机长模块配合完成管制指令的执行；

塔台模拟机系统包括：塔台仿真处理模块、塔台系统运行控制模块、塔台模拟机长模块及塔台管制模块；其中，

塔台系统运行控制模块，其包含教员控制单元、数据准备与分析单元；教员控制单元根据塔台培训科目，选择培训练习、设置管制员机长席位及管制空域的对应关系，并将设置的信息传输给塔台仿真处理模块，由其完成练习数据的读取及塔台模拟机系统中各单元初始化；数据准备与分析单元用于生成管制空域和空侧环境数据、编辑航空器机型数据、编制模拟训练练习，并对已完成的训练进行综合评估；

塔台仿真处理模块，其包含：塔台仿真运算处理单元、塔台数据库及塔台数据处理单元；塔台仿真运算处理单元用于根据航空器的地面和低空飞行性能参数计算航空器的地面及低空运动轨迹数据，计算场面车辆的运动、模拟产生航迹的监视数据、车辆运动轨迹数据、电子进程单计划数据、气象数据（地面风、机场能见度、跑道视程等），并将产生的各类信息传输给塔台管制模块进行显示；塔台数据库用于存储机场相关的地图数据、塔台练习剧本数据；塔台数据处理单元用于传输及接收与雷达模拟机系统相关的信息，在一体化培训时，完成与雷达模拟机系统数据的传输与交互；

塔台管制模块，其包含塔台电子进程单单元、场面监视单元、三维视景显示单元；塔台电子进程单单元传输管制指令给塔台模拟机长模块，由其配合完成管制指令的执行；塔台管制主要指挥飞机的场面运动、起飞和降落阶段；塔台电子进程单单元用于接收塔台仿真运算处理单元输出的电子进程单计划数据，管理航空器的状态信息；场面监视单元接收塔台仿真运算处理单元模拟产生航迹的监视数据、车辆运动轨迹数据，供管制跟踪飞机动态；三维视景单元模拟真实的模拟仿真机场三维视景，同时接收塔台仿真运算处理单元输出的航空器数据、车辆数据、气象数据、其他的特情数据等信息并三维动态的仿真展示，模拟真实的塔台管制场景。管制通过塔台电子进程单单元、场面监视单元、三维视景单元模块的辅助，完成塔台管制工作；

塔台模拟机长模块用于塔台管制航空器控制操作指令的输入，接收塔台仿真运算处理单元发送航空器的实时运动轨迹信息，塔台模拟机长模块根据管制指令，对航空器进行干预操作，对航空器姿态进行修改，并将修改请求信息发送给塔台仿真运算处理单元进行处理，塔台仿真运算处理单元根据请求信息对航空器的运行数据进行更新。

以场面滑行为例：当前航空器CSN7355处于完成开车，等待滑行的状态；塔台管制模块发出“南方7355，沿滑行道A、B1，到25跑道头等待”的指令，塔台模拟机长模块在收到该指令信息后，使用修改滑行路径的数据请求以内部消息的格式传输给塔台仿真运算处理单元，塔台仿真运算处理单元接收到滑行请求数据后，计算该航空器按着此路径段运行的轨迹数据并实时将轨迹数据发送到各管制模块。塔台管制指令包含：放行、推出开车、滑行、进跑道、场面等待、降落、跑道脱离、入位、路由规划等。

所述空域数据包含：空中航路航线（航线名称及航路点）、导航台（导航台名称及经纬度）、机场（机场名称及坐标）、跑道（跑道名称及坐标）、扇区（扇区名称及扇区空间位置）。

所述航空器控制操作指令包含空中指令，其为：修改高度、速度、航向、航路、归航、偏置、空中等待等。

所述空侧数据的编辑对象包括：跑道（包括跑道名称、位置和物理数据）、滑行道（包括滑行道名称、位置和物理数据）、停机位（包括机坪停机位和候机楼停机位及其编号和对应的位置）、滑行道允许滑行的最大机型、停机位允许停靠的最大机型及翼展和停机位分配规则（包括所属航空公司和航班停靠优先级）。

本发明的一种塔台模拟与雷达模拟一体化系统的数据交互方法，包括步骤如下：

1)塔台系统运行控制模块设置训练信息后，发出启动训练的报文信息给塔台仿真运算处理单元，塔台仿真运算处理单元根据训练信息中的要求，发出练习基础数据信息的报文到塔台仿真处理模块，由塔台仿真处理模块将数据传送到雷达模拟机系统中，完成练习的初始化；

2)根据航空器的状态不同来区分航空器的运行轨迹的归属管理；空中的航空器（未在五边）和起飞离地的航空器归属雷达模拟机系统管理，由雷达仿真运算处理单元对航空器运动轨迹进行仿真，将航空器航迹情报数据由雷达数据处理单元传输给塔台数据处理单元，再有塔台数据处理单元生成塔台模拟机内部数据，在塔台模拟机系统内部使用；地面的航空器和建立盲降出现在五边的航空器归塔台模拟训练系统管理，由塔台仿真运算处理单元对航空器的运动轨迹进行仿真，数据在塔台模拟机内部交互。

在指挥航空器建立盲降时，由雷达管制模块发起管制移交出请求，雷达数据处理单元收到移交请求后，将雷达移交请求信息组装成移交报文信息传输给塔台数据处理单元，塔台数据处理单元将接收到的移交报文信息加以处理，生成塔台模拟机内部移交信息传输给塔台管制模块，塔台管制模块接收管制移交的信息后，指挥航空器直到落地，从而完成进场航空器的所有管制流程工作。

在飞机起飞离地后，由塔台电子进程单单元发起管制移交请求，塔台数据处理单元收到塔台移交请求后，将塔台移交请求信息组装成报文信息传输给雷达数据处理单元，雷达数据处理单元将接收到的移交报文信息加以处理，生成雷达模拟机系统内部移交信息传输给雷达管制模块，雷达管制模块接收管制移交的信息，来完成离场航空器飞机的所有管制工作。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种塔台模拟与雷达模拟一体化系统的数据交互方法，基于塔台模拟与雷达模拟一体化系统，包括：雷达模拟机系统，塔台模拟机系统；

雷达模拟机系统包括：雷达系统运行控制模块、雷达仿真处理模块、雷达管制模块及雷达模拟机长模块；

雷达系统运行控制模块，其包含教员控制单元、数据准备与分析单元；教员控制单元根据进近区调的培训科目，选择培训练习、设置管制员机长席位及管制空域的对应关系，并将设置的信息发送给雷达仿真处理模块，由其完成练习数据的读取及雷达模拟机系统中各单元初始化；数据准备与分析单元用于生成管制空域数据、编辑航空器机型数据、编制模拟训练练习，并对已完成的训练进行综合评估；

雷达仿真处理模块，其包含：雷达仿真运算处理单元、雷达数据库及雷达数据处理单元；雷达仿真运算处理单元用于根据航空器的空中性能参数计算飞行中高空运动轨迹数据，模拟产生空中航迹的监视数据、AFTN报文数据、气象数据；雷达数据库用于存储机场相关的地图数据、练习剧本数据、练习运行数据；雷达数据处理单元用于传输及接收与塔台模拟机系统相关的信息，在一体化培训时，进行数据的传输与交互；

雷达模拟机长模块用于航空器控制操作指令的输入，并将航空器控制操作指令传输给雷达仿真运算处理单元，雷达仿真运算处理单元对航迹未来的思维轨迹进行模拟仿真；

雷达管制模块用于空中航迹的显示，及根据雷达仿真运算处理单元计算得到的各航空器的航迹的信息，依据管制规则对航空器的飞行发出管制指令并传输给雷达模拟机长模块，由雷达模拟机长模块配合完成管制指令的执行；

塔台模拟机系统包括：塔台仿真处理模块、塔台系统运行控制模块、塔台模拟机长模块及塔台管制模块；其中

塔台系统运行控制模块，其包含教员控制单元、数据准备与分析单元；教员控制单元根据塔台培训科目，选择培训练习、设置管制员机长席位及管制空域的对应关系，并将设置的信息传输给塔台仿真处理模块，由其完成练习数据的读取及塔台模拟机系统中各单元初始化；数据准备与分析单元用于生成管制空域和空侧环境数据、编辑航空器机型数据、编制模拟训练练习，并对已完成的训练进行综合评估；

塔台仿真处理模块，其包含：塔台仿真运算处理单元、塔台数据库及塔台数据处理单元；塔台仿真运算处理单元用于根据航空器的地面和低空飞行性能参数计算航空器的地面及低空运动轨迹数据，计算场面车辆的运动、模拟产生航迹的监视数据、车辆运动轨迹数据、电子进程单计划数据、气象数据，并将产生的各类信息传输给塔台管制模块进行显示；塔台数据库用于存储机场相关的地图数据、塔台练习剧本数据；塔台数据处理单元用于传输及接收与雷达模拟机系统相关的信息，在一体化培训时，完成与雷达模拟机系统数据的传输与交互；

塔台管制模块，其包含塔台电子进程单单元、场面监视单元、三维视景单元；塔台电子进程单单元用于接收塔台仿真运算处理单元输出的电子进程单计划数据，管理航空器的状态信息；场面监视单元接收塔台仿真运算处理单元模拟产生航迹的监视数据、车辆运动轨迹数据，供管制跟踪飞机动态；三维视景单元模拟真实的模拟仿真机场三维视景，同时接收塔台仿真运算处理单元输出的航空器数据、车辆数据、气象数据、其他的特情数据并三维动态的仿真展示，模拟真实的塔台管制场景；

塔台模拟机长模块用于塔台管制航空器控制操作指令的输入，接收塔台仿真运算处理单元发送航空器的实时运动轨迹信息，塔台模拟机长模块根据管制指令，对航空器进行干预操作，对航空器姿态进行修改，并将修改请求信息发送给塔台仿真运算处理单元进行处理，塔台仿真运算处理单元根据请求信息对航空器的运行数据进行更新；

所述航空器控制操作指令包含空中指令，其为修改高度、速度、航向、上升下降率、航路、归航、偏置、空中等待；

其特征在于，包括步骤如下：

1)塔台系统运行控制模块设置训练信息后，发出启动训练的报文信息给塔台仿真运算处理单元，塔台仿真运算处理单元根据训练信息中的要求，发出练习基础数据信息的报文到塔台仿真处理模块，由塔台仿真处理模块将数据传送到雷达模拟机系统中，完成练习的初始化；

2)根据航空器的状态不同来区分航空器的运行轨迹运算的归属管理；空中的航空器和起飞离地的航空器归属雷达模拟机系统管理，由雷达仿真运算处理单元对航空器运动轨迹进行仿真，将航空器航迹情报数据由雷达数据处理单元传输给塔台数据处理单元，再由塔台数据处理单元生成塔台模拟机内部数据，在塔台模拟机系统内部使用；地面的航空器和建立盲降出现在五边的航空器归塔台模拟训练系统管理，由塔台仿真运算处理单元对航空器的运动轨迹进行仿真，在塔台模拟机系统内部交互；

所述方法具体包括：

在指挥航空器建立盲降时，由雷达管制模块发起管制移交出请求，雷达数据处理单元收到移交请求信息后，将雷达移交请求信息组装成移交报文信息传输给塔台数据处理单元，塔台数据处理单元将接收到的移交报文信息加以处理，生成塔台模拟机系统内部移交信息传输给塔台管制模块，塔台管制模块接收管制移交的信息后，指挥航空器直到落地，从而完成进场航空器的所有管制流程工作。

2.根据权利要求1所述的塔台模拟与雷达模拟一体化系统的数据交互方法，其特征在于，所述方法具体包括：

在飞机起飞离地后，由塔台电子进程单单元发起管制移交请求，塔台数据处理单元收到塔台移交请求后，将塔台移交请求信息组装成报文信息传输给雷达数据处理单元，雷达数据处理单元将接收到的移交报文信息加以处理，生成雷达模拟机系统内部移交信息传输给雷达管制模块，雷达管制模块接收管制移交的信息，来完成离场航空器飞机的所有管制工作。

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