分析航空網路技術發展雷達系統論文
1、計算機網路技術的發展和特點
數字化、網路化和資訊化成為當今社會的重要特徵，形成了一個以網路為核心的資訊時代。1969年，出現了網際網路的雛形，伴隨著技術的革新和進步，直至1994年網際網路發展成熟，因特網演變成基於ISP和NAP的多層次結構網路，計算機網路技術日益廣泛應用。計算機網路提供了兩個重要的功能，即連通性和共享性。連通性是指網路上的使用者之間都可以交換資訊，而共享性指的是資源共享，資源共享可分為資訊軟體與硬體共享。網路根據作用範圍分為廣域網、都會網路、區域網、個人區域網，每一種網路都有不同的特點和使用範圍，而航管雷達系統使用的是區域網，因為現階段網路技術僅僅在單一航管雷達系統內應用，如果下一步實現全國雷達訊號聯網，就會涉及到更大範圍內的網路應用。開放系統互聯OSI模型定義了連線異種計算機標準的體系結構，OSI為連線分散式應用處理的“開放”系統提供了基礎。OSI的七層體系結構為應用層、表示層、會話層、傳輸層、網路層、資料鏈路層和物理層。TCP/IP協議非國際標準，但是由於其更簡單、更容易理解和實現，已經成為事實上的國際標準。
2、RAYTHEON一次雷達結構
RAYTHEONASR-10SS一次雷達是20世紀90年代具有先進技術的全固態航管監視雷達，具有覆蓋範圍廣、資料可靠性高、系統實用性強和目標容量可擴充套件的特點，適用於中高飛行流量的機場環境。ASR-10SS一次雷達的基本配置包括天線和天線基座、發射機、雙通道接收機/錄取器、雙通道訊號資料處理器、主/備現場控制和資料介面、遙控終端等。此航管雷達的特點是應用了乙太網技術。20世紀90年代，網路技術的應用遠沒有現在廣泛，而其採用的乙太網並沒有配備交換機或路由器等一類的網路核心部件，僅僅採用特性阻抗為50Ω的同軸電纜，將所有需要連網的裝置利用“T”形頭來實現乙太網，用同軸電纜的起點端和終點端載入假負載來實現阻抗匹配。IEEE802.3乙太網具有10Mb/sec的資料傳輸速率，雙通道採用的是匯流排型的網路拓撲結構。
3、INDRA二次雷達結構和特點
INDRAIRS-20MP/L二次雷達基本配置包括雙通道接收機/錄取器、發射機、天線、馬達及馬達控制器、雙通道GPS時鐘、主備交換機、UTS測試單元、VR3K、監控裝置、ATC系統中用到的數臺SDD裝置等。INDRAIRS-20MP/L二次雷達採用雙網冗餘的網路結構，並且主要部件採取雙通道配置，AB網均配置交換機，並且相互獨立執行，使用的是ICP/IP協議的10、100BASE-T。通過雙網冗餘，所有部件均接入AB網，包括主動通道切換、故障通道切換等，均能實現無縫隙銜接，確保裝置工作的可靠性。馬達控制器採用CAN-BUS技術進行自動切換。INDRAIRS-20MP/L二次雷達採用星型拓撲結構，由中央節點和其他各個節點連線組成，每個節點之間的通訊均需通過中央節點，在星型拓撲結構中中央節點是至關重要的，而在INDRAIRS-20MP/L二次雷達系統中，中央節點是利用交換機形成的。星型網路拓撲結構的優點就是結構比較簡單、區域網建網更加容易、使用網路協議簡單、單裝置故障對系統影響不大且容易排除和便於控制、線路的傳輸效率取決於中央節點裝置的速率等，缺點是區域網中線束較多，對中央節點裝置依賴性強；長時間工作中央節點負擔重，容易形成系統瓶頸。現階段，星型網路拓撲結構是區域網通常採用的主流形式。需要注意的是，航管樓SLG作為遠端監控裝置，功能與本地SLG相同，然而在邏輯上卻作為本地SLG的備用機，我們將在後面介紹INDRAIRS-20MP/L二次雷達曾經出現的故障來說明邏輯上的主備關係。在INDRAIRS-20MP/L二次雷達網路拓撲結構中，使用雙絞線作為傳輸媒介，並採用EIA/TIA-568標準。由於裝置屬於遠山臺站，裝置監控訊號和雷達資料需要傳輸至航管樓使用，因此網路拓撲結構中還使用到光纜和微波傳輸裝置。，比較它們的系統圖，主要區別在於網路拓撲結構、形成網路的器件以及接入網路的功能部件不同。IRS-20MP/L二次雷達拓撲結構中，網路中引入了交換機，最大限度地實現了互連和共享。從接入網路的部件數量來看，我們可以看到網路技術隨著航管雷達的更迭也有了長足的發展和廣泛的應用
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裝置各部件的工作狀態，配置雷達各部分的功能進行配置，修改引數，並提供各部件的`資訊和故障報告。在SLGUCS監控主介面中，我們能自動實時監控錄取器控制器的CPU效能、記憶體容量，以確保網路系統的資料處理能力始終處於最優狀態。
4.1天線監控失效
在裝置執行正常並且雷達訊號正常情況下，遠端（航管樓）監控SLG顯示，天線系統失去監控，顯示橙色或者白色，橙色表示出現非關鍵故障，白色表示未監控到。從監控中看到天線正常旋轉，SLG中PPI中顯示雷達訊號正常，由此得出，裝置工作正常，僅是監控部分出現異常，重新啟動遠端（航管樓）SLG系統，故障現象依舊。重新啟動本地（罕山）SLG系統，故障現象消失。進一步分析可知，該故障系廠家軟體BUG，遠端SLG是由本地SLG映象而成，在廠家的原始配置中並沒有遠端SLG，因此遠端SLG在此網路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引數修改失效
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訊（原始視訊即沒有經過處理的目標，沒有二次程式碼、高度顯示和地速顯示），驗證後需要恢復初始狀態，即便將此反射區域刪除，系統錄取器也並沒有恢復初始狀態，依然只顯示原始視訊。維護人員先後將此故障定位於VR3K、本地SLG、錄取控制器、收發機，將上述部件的引數恢復初始狀態並重新啟動，故障現象仍然存在，經反覆與廠家工程師聯絡，提出是否為本地SLG和遠端SLG同步出現問題，也就是說增加反射區域的操作同步，而刪除反射區域操作沒有同步，同時重啟本地SLG和遠端SLG後，故障現象消除。本地SLG與遠端SLG出現不同步，也是網路系統中邏輯衝突。
5、計算機網路技術應用設想
5.1改進航管雷達裝置維護理念
20世紀80年代航管雷達系統中，功能的實現是靠電路板；進入20世紀90年代，模組化是組成雷達系統的基礎，維護和維修多是更換功能模組，更深層次的模組維修則依靠廠家工程師；現階段，在模組化的基礎上應用和發展了網路技術，裝置的模組均增加了網路功能，雖然深層次的維修依然是依靠廠家，但是由於網路的引入，每一部件在系統中的作用弱化，更多的靠網路技術的資訊交換與共享。筆者認為，航管雷達維護人員應該從以雷達專業為重過渡到以網路技術為重，不侷限於航管雷達系統，包括更多的專業化裝置，都是建立在以交換機為核心的網路架構中，尤其是空管行業，工作必須確保萬無一失。
5.2航管雷達全國聯網
隨著雷達站點覆蓋的增加和空域管理區域化，任何一地的管制部門需要引入多部雷達訊號，各地雷達訊號交織成全國雷達訊號網，每一部雷達都將成為全國雷達訊號網中的節點。隨著航管雷達裝置中網路應用更加全面，就為形成雷達訊號網提供了更多的技術基礎，在未來，航管雷達裝置將實現統一標準，更加有利於全國雷達聯網。在形成全國雷達訊號網後，任何一部單一的雷達裝置故障都不會影響雷達訊號網，也就不會影響空中交通管制服務，從而確保飛行安全。
6、結束語
目前，計算機網路技術越來越多地應用於航管裝置，我們需要改變對裝置的認識。筆者認為，通訊導航監視專業人員無論從事哪一個專業，計算機網路技術知識將成為我們必須要掌握的技術，這就需要老一代的技術人員要及時更新自己掌握的知識，無論是單一系統裝置，還是資料聯網，都要以網路為核心。隨著航管裝置的發展，網路將變得非常重要，我們今後的維護工作重點將會與網路息息相關。
作者：崔軍 單位：民航山西空管分局
