cs架构论文关于基于cs架构的ADSB区域数据中心系统设计论文范文参考资料

cs架构论文关于基于cs架构的ADSB区域数据中心系统设计论文范文参考资料 （中国民用航空飞行学院空管中心，四川 广汉 618307） 摘 要：由于单个ADS-B基站的覆盖范围为300 km，远远小于各个空管单位的空中交通管制区域。本文提出建立基于C/S架构的ADS-B区域数据中心，即将各个分布的ADS-B基站连接起来，建立一个大的ADS-B区域监视中心，收集ADS-B监视数据并发送到各个监视终端，能够更好地服务民航。 关键词：ADS-B；数据中心；系统设计 ：V351 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.xx.03.059 ：150918；修回日期：160120 作者简介：熊 辉（1988-），男，湖北黄冈人，助理工程师，主要从事空中交通管理自动化研究，E-mail：xh48663119163.。 ADS-B系统是基于GPS卫星定位和地/空数据链通信的航空器运行监视系统，是国际民航组织（ICAO）推荐使用的集数据通信、卫星导航和监视技术于一体的新一代航行系统的先进技术。它不仅成功应用于无雷达地区的远程航空器运行监视，而且与传统雷达等监视技术相比，ADS-B技术具有使用成本低，精度误差小、监视能力强等明显优势，对于高密度飞行区域的空中交通服务也有广泛的应用前景。 现阶段国内对ADS-B系统的应用研究尚属起步阶段，各使用单位大多在本场使用单个GBT所接收到的数据1，对区域内（如整个空管局范围）ADS-B数据的实时传出、存储和共享研究的较少。笔者提出在区域内建立ADS-B数据中心，各民航单位可以根据权限访问不同范围的数据。 1 ADS-B系统原理及组成 1.1 ADS-B系统工作原理 从图1可看出，导航卫星发送精确的实时信息，机载 _可根据实时信息确定飞机的位置；安装广播式自动相关监视发射设备的飞机，通过数据链向地面和其他机载接收机广播自身位置信息；地面接收机也接收到精确、实时的航空交通信息，并将其分析处理，在客户端以图形化方式呈现给用户，为用户提供航空器监视信息2。 1.2 ADS-B系统组成 ADS-B系统由地面站、机载设备、服务器及客户端组成，其核心是地面站，地面站完成信号的接收和处理，ADS-B系统物理结构见第60页图2。 2 ADS-B区域数据中心系统设计 2.1 系统的架构设计 以上是现阶段常见ADS-B系统的工作原理，这种系统构建的缺点是机场间数据难以共享，用户权限无法控制。ADS-B系统在其服务器以上，再加入数据中心后，可存储各服务器飞行数据，实现各服务器飞行数据的共享，管理地图集数据，为用户提供认证和授权管理服务。 从图3可知，加上区域数据中心的ADS-B系统自顶向下分*点的逻辑架构，ADS-B地面接收机接收实时飞行数据，并发送到本场服务器，本场服务器对数据进行重复数据过滤、错误数据清洗，将有效数据广播至数据中心和通过授权的客户端，数据中心接收多个服务器的数据。 2.2 ADS-B区域数据中心的功能模块 从图3可以看出，ADS-B区域数据中心主要有飞行数据、地图集、认证中心和授权管理4个模块，每个模块的功能如下。 2.2.1 权限管理及认证服务模块 能够统一管理用户、角色、权限，并统一进行用户认证。统一维护本系统的所有用户。只有在用户管理中创建的用户才能在客户端中进行登录。权限管理及认证服务模块对用户具有提供查看、新增、修改、删除、重置*的功能，以统一维护本系统的所有用户权限。权限是针对用户进行授权，包括是否允许上传、是否允许下载、是否允许连接服务器（需要指定能连接哪些服务器）等。用户权限主要分成*，即监察员权限、管制员权限及管理员权限。以下3种场景都需要用户认证：一是监察员权限仅能利用本机数据执行回放功能，在进行用户认证后，根据用户认证的权限过滤数据，然后回放。二是管制员权限能够连接数据服务器，获取飞行数据，进行监控指挥。当用户需要对飞行信息进行监控时，客户端需要通过认证服务器对当前登录帐号进行合法性认证，通过认证的用户，认证服务将认证结果及用户权限返回客户端后，客户端方能正常启动。三是管理员权限能够对系统进行各种操作，比如地图管理、GBT参数配置、服务器参数配置等。认证服务模块的运行流程见图4。管理数据中心每天产生密钥发送给服务器，当客户端连接时，管理数据中心通过用户登录的角色返回不同的权限身份凭据，客户端通过该凭据向数据服务器获取数据。 2.2.2 飞行数据处理模块 数据中心是系统的核心模块，主要完成实时飞行数据的处理，同步历史飞行数据，地图集的管理，连接对象（服务器客户端）管理等功能。数据中心 _并接收GBT发送的数据，对接收到的数据进行过滤，将脏数据、重复数据清洗掉；数据存储服务将有效数据存储至数据中心。同时，数据广播服务把从GBT接收到的有效数据实时广播到所有已连接的客户端或者服务器。数据中心统一管理地图集信息，地图集是地图和航图信息的集合，包括背景地图、机场结构图、空域图、航线、地标点、导航台等图片和数据，提供对地图集的查看、新增、修改、删除的功能，同时需要支持客户端下载地图集。连接对象（服务器客户端）管理是指由指定接收IP地址的客户来接收GBT发送的数据，并能统计已连接的客户端信息、已连接的子服务器信息、当前接收的目标数量、目标数量总和等信息。当实际部署了一台分场数据服务器后，需要在服务器管理中看到该服务器记录，能够查看该服务器当前可用状态、客户端连接信息、数据发送等状态信息。 2.2.3 客户端控制模块 客户端和用户直接交互，主要提供目标显示、目标过滤、历史数据记录与回放、目标测距与告警提示功能。 1）目标显示包括图形化实时显示和目标列表显示。图形化实时显示目标的位置及运动轨迹并能以标牌的方式实时反应飞机的状态，包括当前的飞机型号、经纬度、高度、速度、航向等基本信息；目标列表显示是指目标以列表的方式显示在地图的右边侧边栏，当双击某一行目标记录时自动将目标定位到地图*。 2）目标过滤。让用户自定义过滤条件显示自己关注的目标，并统计当前的目标总数和已过滤的目标总数。过滤条件包括：按高度过滤、按更新时间过滤、按地址范围过滤、按位置过滤。 3）历史数据记录与回放。客户端能利用本地数据或数据中心对指定时间和范围的目标进行回放。客户端在回放数据时，客户端主动与服务器断开连接，直至停止回放时，客户端会自动重连服务器，这时不需要输入用户名和*信息。当客户端没有记录目标数据时，用户可以依据权限从服务器上下载任意时段的目标历史数据到本地，然后客户端可以对其进行回放。当加载目标历史数据后，回放窗口可显示录像的开始时间和结束时间，可以手动指定开始时间和结束时间（在录像文件的时间范围内），0.55倍速任意播放。 为高效、安全地对航空目标进行监管，应在客户端设置目标之间的安全距离和高度，当目标之间小于安全距离和高度时，客户端发出告警以通知监控人员，及时指挥目标进行调整，避免发生安全事故。用户可以设置是否启用告警提示功能，可在客户端预设置目标之间的纵向和侧向距离的最小值。 2.2.4 地图管理模块 ADS-B系统的监视界面为类雷达界面，其背景通常采用卫星地形图，在其上使用彩色线条描绘出机场轮廓、航线走向和空域范围。 ADS-B区域数据中心统一管理该区域的所有卫星地形图和航线及空域范围，这样可避免发生混淆和错乱。ADS-B区域数据中心的背景图以数据库的方式实现。地形图由若干区块所构成，而各区块的经纬度区间则被存入地图数据库中。各线条的实现方法是将连结成线条的各点坐标存入地图数据库表中，每一个表就代表一条航线、一个空域或一个机场轮廓等。当ADS-B系统运行的时候，系统会自动从ADS-B区域数据中心读取地图数据库，从而加载正确的地形图背景，并且在其上面描绘出机场、