CN101739859A - 一种场面监视雷达仿真*** - Google Patents

Abstract

一种场面监视雷达仿真***，主要由中心机子***、雷达位子***、机长位子***、服务器、数据库以及模拟地空通讯子***组成；中心机、雷达位和机长位三个子***的模拟地空通讯子机以及多通道同步设备记录仪分别于模拟地空通讯主机连接；服务器和数据库布置在中心机主机硬件上，多通道同步话音记录仪与服务器之间通过异步串行接口连接；还具有数据库模块、中心机模块以及服务器模块；本***仿真出机场场面环境和飞行运动场景，为塔台管制提供逼真的工作环境，具有快速高效、且低成本场景管制人员的作用。

Description

一种场面监视雷达仿真***

技术领域

本发明涉及空中交通管制塔台管制人员管制训练和计算机模拟仿真范围。

背景技术

空中交通管制服务(ATC)是空中交通服务的主要部分，空中交通管制服务的任务是防止航空器与航空器相撞及在机场机动区内航空器与障碍物相撞，维护和加快空中交通的有序流动。空中交通管制人员必须严格掌握飞行动态、及时通报飞行情况、调配飞行冲突、有效地监督空中飞行活动、妥善安排飞机起飞和着陆顺序、减少飞机延误和等待、提高飞机和机场的利用率、防止飞机与各种航空器或地面障碍物相撞或危险接近、防止航空器擅自进入飞行禁区和飞越国界，以及为制定飞行计划和国防安全提供可靠的资料和情报。对管制员进行训练，提高管制员管制水平和能力是民航总局规定要求的。

航管雷达模拟机是培养和训练空中交通雷达管制人员的主要手段和关键设备。它是一种大型的网络化的计算机图像图形仿真***。它能够逼真地模拟现代空中交通管制中心一次(PSR)和二次(SSR)航管雷达，机场环境，各种各样的空中交通场景及运动目标，以及管制员对空中交通的调度指挥效果，提供完善、逼真的虚拟现实(Virtual Reality)训练环境。国际民航组织(ICAO)和中国民航都明确规定，无论是空管学员还是在职空管指挥人员，都必须使用这种设备进行训练。

发明内容

本发明的目的是提供一种场面监视雷达仿真***，以仿真机场场面环境和飞行器运动场景，为场面管理提供逼真的工作环境。

本发明的目的是这样实现的：一种场面监视雷达仿真***，包括雷达位子***、机长位子***，还具有其内置有中心机模块的中心机子***、其内置有服务器模块的服务器和其内置有数据库模块的数据库，服务器和数据库布置在中心机子***的计算机主机硬件上；

所述雷达位子***由雷达席位计算机主机、显示雷达视频图的高分辨率显示器和辅助显示器以及多个雷达席位机架型模拟地空通讯子机组成；

所述机长位子***由机长席位计算机主机和显示机长操作飞机界面的显示器以及多个机长席位桌面型模拟地空通讯子机组成；

所述机长席位计算机主机产生的管制命令话音合成信号通过音频线送入机长席位桌面型模拟地空通讯子机；

上述中心机、雷达位和机长位三个子***的模拟地空通讯子机以及多通道同步话音记录仪分别与模拟地空通讯主机连接，多通道同步话音记录仪与服务器之间通过异步串行接口连接。

所述数据库模块在用户界面上对训练数据进行如下处理：

(1)、航空器机型参数中地面运动模型参数的编辑；

(2)、制作、显示和打印机场场面地图；

(3)、机场标准滑行路线的编辑；

(4)、地面管制训练计划的编辑；

(5)地面管制训练计划的调试；

数据库模块又由四个基本子模块组成；表格输入子模块：实现数据库表格记录项数据的输入；数据库引擎子模块：管理数据库的各种表格和记录项；仿真计算子模型模块：根据数据库的数据计算出每架飞机的航迹数据；图元显示库子模块：提供各种图元的显示函数。

所述中心机模块执行以下步骤(实现如下主要功能)：

(1)、接受用户键入的机场管制训练的计划控制命令，并对命令进行有效性检查；

(2)、将有效的计划控制命令通过网络实时、可靠地传递给服务器；

(3)、实时接收服务器传来的各雷达席位管制的所有航空器雷达航迹数据；

(4)、实时显示某个被选择监督的雷达席位的地面或空中的雷达仿真视图；

(5)、根据服务器传来的***运行状态或命令回馈更新记录和显示信息；

中心机模块由三个子模块组成，这三个子模块分别是：主子模块T0、网络子模块T1、显示子模块T2；其中，主子模块T0负责用户命令接收、有效性检查和命令回馈信息的处理；网络子模块T1负责网络传输，显示子模块T2则负责显示某个被选择监督的雷达席位的场面监视雷达仿真视图；三个子模块通过共享缓冲区相联系。

所述服务器模块的主要功能有：

(1)、接收从教员席位发送的训练控制信息：包括创建训练分组、管理训练分组、启动训练、停止训练、暂停训练、继续训练以及设置训练速度，并对上述训练控制信息进行处理，根据相应的训练控制信息，对训练进行控制；

(2)、接收从教员席位和模拟机长席位发送的运动目标控制指令和运动目标特情控制指令，根据训练计划设定的初始参数以及运动目标控制指令完成运动目标的仿真计算，产生出各个席位需要的雷达信号和飞行情报，并将这些信息通过网络分发至相应子***；

服务器模块由三个子模块组成，这三个子模块分别是：主子模块T0、网络子模块T1、计算子模块T2，其中，主子模块T0负责***初始化和用户界面，网络子模块T1负责网络传输，计算子模块T2则负责所有命令的执行，三个子模块通过共享缓冲区相联系，共享缓冲区由输入缓冲区和输出缓冲区两部分组成。

本发明的有益效果是：

机场场面监视雷达仿真***是快速高效并且低成本培养和提高塔台管制人员特别是管制学员的塔台管制技能的重要工具和设备，国外发达国家塔台管制人员的养成和培训均采用塔台模拟机***，国内以前塔台管制人员的养成和培训采用的是“师傅带徒弟”的方式，塔台管制学员在学校完成理论科的学***和***的提高。该***在二维平面上仿真出机场场面环境和飞行器运动场景，为塔台管制提供逼真的工作环境，同时紧密结合现有的空中运动场景，使整个管制活动成为一个完整的整体，达到了快速高效并且低成本培养和提高塔台管制人员的效果。

本发明内容是机场场面监视雷达仿真***，它是快速高效、并且低成本培养和提高塔台管制人员，特别是管制学员的塔台管制技能的重要工具和设备。

该***具有以下技术要点：

1、机场场面监视雷达仿真数字地图和航空器目标的显示以及图形操作；

2、航空器地面运动的仿真数学模型；

3、各种机场管制命令的仿真实现；

4、地面航空器滑行路线选择处理；

5、机场管制与进近管制的紧密结合；

6、按照国际民航组织标准进行设计机场管制训练课程

附图说明

图1是本发明地面管制***结构图；

图2是本发明模拟地空通讯子***结构图。

具体实施方式

本发明由服务器、中心机、雷达位、机长位、数据库和模拟地空通讯六个子***组成。

图中Ri(1≤i≤m)表示雷达席位计算机主机、显示雷达视频图的高分辨率显示器和辅助显示器；Tri(1≤i≤m)表示雷达席位机架型模拟地空通讯子机；Pj(1≤j≤m)表示机长席位计算机主机和显示机长操纵飞机界面的显示器；Tpj(1≤j≤m)表示机长席位桌面型模拟地空通讯子机；Pj产生的管制命令话音合成信号通过音频线送入Tpj；C/S/DB分别表示中心控制席位、服务器席位、数据库席位和高分辨率显示器；服务器、中心机、数据库模块部署到同一台计算机硬件上。Tc表示中心机席位桌面型模拟地空通讯子机；L表示多通道同步话音记录仪，它与服务器之间通过异步串行接口(RS232)连接；CC表示模拟地空通讯主机。

服务器、中心机、数据库子***是整个场面监视雷达仿真***的核心。数据库模块是一个可以脱机运行的子***。管制教员通过数据库编辑飞机性能、机场数据、飞行计划、训练计划等，数据库提供友好的用户输入界面，提高数据编辑效率，减少用户的工作量。服务器模块是训练模拟的关键，它负责有模拟计算实时空中飞行状态，决定整个训练计划的启动和关闭，处理管制员雷达位和机长位交互的各种命令。中心机模块为教员提供了对整个训练计划进行监视控制的界面。

一组通用管制员雷达工作站是管制员实施管制工作的平台。通用管制员工作站由处理机、高分辨率大屏幕液晶显示器、键盘和鼠标、显示器调节开关盒、照明灯、电源控制单元、机架等组成，并配置有飞行进程单打印机、进程单架和进程单盒、模拟地空通讯***、耳机、脚踏开关等。通用管制员工作站只用简单地进行配置就可以很方便地配置成地面滑行管制员席位、地面管制员席位。整个地面管制***模拟机***可以根据需要配置一定数量的通用管制员工作站，并将他们配置成不同的管制员席位，使管制员们协同训练，提高训练的效率。

一组通用机长工作站是模拟机长和教员进行工作的平台。通用机长工作站由处理机、显示器、键盘和鼠标等组成，并配置有模拟地空通讯机、耳机、脚踏开关等。模拟机长席位与管制员进行通讯，接收管制员发出的管制指令，对飞机进行控制。用户可以根据实际工作需要扩展通用机长工作站。

语音通讯***包括了模拟地空通讯***和内通电话通讯***，由语音交换机和通信控制面板、话机、耳机、脚踏开关等组成，用于模拟地空无线通话联系和管制员之间的有线电话联系。

服务器模块的主要功能有：

1、接收从教员席位发送的训练控制信息：包括创建训练分组、管理训练分组、启动训练、停止训练、暂停训练、继续训练、设置训练速度(1/2~16倍速)等，并对上述训练控制信息进行处理，根据相应的训练控制信息，对训练进行控制。

2、接收从教员席位和模拟机长席位发送的运动目标控制指令和运动目标特情控制指令，根据训练计划设定的初始参数以及运动目标控制指令完成运动目标的仿真计算，产生出各个席位需要的雷达信号和飞行情报，并将这些信息通过网络分发至相应子***。

服务器模块又分为几个子模块：用三个子模块来分担各功能。这三个子模块分别是：主子模块T0、网络子模块T1、计算子模块T2。其中主子模块T0负责***初始化和用户界面，网络子模块T1负责网络传输，计算子模块T2则负责所有命令的执行。三个子模块通过共享缓冲区相联系，共享缓冲区由输入缓冲区和输出缓冲区两部分组成。

中心机模块实现如下主要功能：

1、接受用户键入的机场管制训练的计划控制命令，并对命令进行有效性检查。

2、将有效的计划控制命令通过网络实时、可靠地传递给服务器。

3、实时接收服务器传来的各雷达席位管制的所有航空器雷达航迹数据。

4、实时显示某个被选择监督的雷达席位的地面或空中的雷达仿真视图。

5、根据服务器传来的***运行状态或命令回馈更新记录和显示信息。

中心机模块与服务器模拟的设计实现方法相似，但增加了一个雷达显示子模块。中心机用三个子模块来分担各功能，这三个子模块分别是：主子模块T0、网络子模块T1、显示子模块T2。其中主子模块T0负责用户命令接收、有效性检查和命令回馈信息的处理等，网络子模块T1负责网络传输，显示子模块T2则负责显示某个被选择监督的雷达席位的场面监视雷达仿真视图。三个子模块通过共享缓冲区相联系。

训练数据可以在友好的用户界面上对整个数据进行编辑，以满足整个***对数据的需求。该软件提供了一套所见即所得的地图、计划编辑工具和大量辅助工具，使得用户创建和维护这些数据变得更简单、更直接。

数据库模块实现如下主要功能：

1、航空器机型参数中地面运动模型参数的编辑。

2、制作、显示和打印机场场面地图。

3、机场标准滑行路线的编辑。

4、地面管制训练计划的编辑。

5、地面管制训练计划的调试。

数据库模块由四个基本子模块组成。表格输入子模块实现数据库表格记录项数据的输入；数据库引擎子模块管理数据库的各种表格和记录项；仿真计算子模型模块根据数据库的数据计算出每架飞机的航迹数据；图元显示库子模块提供各种图元的显示函数。

雷达位实现如下主要功能：

1、正确显示场面监视雷达的机场电子地图和训练状态等信息。

2、实时接收并显示服务器传来航空器雷达航迹数据。

3、检查并执行用户键入的场面监视雷达图形操作命令。

4、实时保存地面管制训练中的航空器雷达航迹数据并能进行反演训练。

场面监视雷达位采用多模块结构，用三个模块来分担各功能，这三个模块分别是：主模块T0、网络模块T1、显示模块T2。其中主模块T0负责用户图形操作命令的接收、有效性检查和命令回馈信息的处理等，网络模块T1负责网络传输，显示模块T2则负责显示场面监视雷达仿真视图。三个模块通过共享缓冲区相联系。

机长位实现如下主要功能：

1、接受用户键入的机场管制命令，并对命令进行有效性检查。

2、正确显示场面监视雷达的机场电子地图和训练状态等信息。

3、实时接收并显示服务器传来航空器雷达航迹数据。

4、实时接收并显示服务器传来飞行报告和命令执行结果信息。

5、检查并执行用户键入的简单场面监视雷达图形操作命令。

机长位采用多模块结构。用三个模块来分担各功能：主模块T0、网络模块T1、显示模块T2。其中主模块T0负责用户机场管制命令的接收和有效性检查等，网络模块T1负责网络传输，显示模块T2则负责显示场面监视雷达仿真视图和命令回馈信息。三个模块通过共享缓冲区相联系。

模拟地空通讯子***实现如下主要功能：

1、实时模拟地空通讯。

2、实时模拟内部通话。

3、同步记录八个通道的地空通讯话音和内部通话。

4、对选择的通道进行话音的回放。

模拟地空通讯子***由模拟地空通讯主机、机架/桌面型模拟地空通讯子机、多通道同步话音记录仪、电话程控交换机、电话机、耳机、脚踏开关和连接线缆构成。

Claims (4)

1.一种场面监视雷达仿真***，包括，雷达位子***，机长位子***，其特征是：还具有其内置有中心机模块的中心机子***、其内置有服务器模块的服务器和其内置有数据库模块的数据库，服务器和数据库布置在中心机子***的计算机主机硬件上；

所述雷达位子***由雷达席位计算机主机、显示雷达视频图的高分辨率显示器和辅助显示器以及多个雷达席位机架型模拟地空通讯子机组成；

所述机长位子***由机长席位计算机主机和显示机长操作飞机界面的显示器以及多个机长席位桌面型模拟地空通讯子机组成；

所述机长席位计算机主机产生的管制命令话音合成信号通过音频线送入机长席位桌面型模拟地空通讯子机；

上述中心机、雷达位和机长位三个子***的模拟地空通讯子机以及多通道同步话音记录仪分别与模拟地空通讯主机连接，多通道同步话音记录仪与服务器之间通过异步串行接口连接。

2.根据权利要求1所述一种场面监制雷达仿真***，其特征是：所述数据库模块在用户界面上对训练数据进行如下处理：

(1)、航空器机型参数中地面运动模型参数的编辑；

(2)、制作、显示和打印机场场面地图；

(3)、机场标准滑行路线的编辑；

(4)、地面管制训练计划的编辑；

(5)地面管制训练计划的调试；

数据库模块又由四个基本子模块组成；表格输入子模块：实现数据库表格记录项数据的输入；数据库引擎子模块：管理数据库的各种表格和记录项；仿真计算子模型模块：根据数据库的数据计算出每架飞机的航迹数据；图元显示库子模块：提供各种图元的显示函数。

3.根据权利要求1所述一种场面监制雷达仿真***，其特征是：所述中心机模块执行以下步骤：

(1)、接受用户键入的机场管制训练的计划控制命令，并对命令进行有效性检查；

(2)、将有效的计划控制命令通过网络实时、可靠地传递给服务器；

(3)、实时接收服务器传来的各雷达席位管制的所有航空器雷达航迹数据；

(4)、实时显示某个被选择监督的雷达席位的地面或空中的雷达仿真视图；

(5)、根据服务器传来的***运行状态或命令回馈更新记录和显示信息；

中心机模块由三个子模块组成，这三个子模块分别是：主子模块T0、网络子模块T1、显示子模块T2；其中，主子模块T0负责用户命令接收、有效性检查和命令回馈信息的处理；网络子模块T1负责网络传输，显示子模块T2则负责显示某个被选择监督的雷达席位的场面监视雷达仿真视图；三个子模块通过共享缓冲区相联系。

4.根据权利要求1所述一种场面监视雷达仿真***，其特征是：所述服务器模块的主要功能有：

(1)、接收从教员席位发送的训练控制信息：包括创建训练分组、管理训练分组、启动训练、停止训练、暂停训练、继续训练以及设置训练速度，并对上述训练控制信息进行处理，根据相应的训练控制信息，对训练进行控制；

(2)、接收从教员席位和模拟机长席位发送的运动目标控制指令和运动目标特情控制指令，根据训练计划设定的初始参数以及运动目标控制指令完成运动目标的仿真计算，产生出各个席位需要的雷达信号和飞行情报，并将这些信息通过网络分发至相应子***；

服务器模块由三个子模块组成，这三个子模块分别是：主子模块T0、网络子模块T1、计算子模块T2，其中，主子模块T0负责***初始化和用户界面，网络子模块T1负责网络传输，计算子模块T2则负责所有命令的执行，三个子模块通过共享缓冲区相联系，共享缓冲区由输入缓冲区和输出缓冲区两部分组成。

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