ADS-B 数据处理中心的设计与实现

1 ADS-B 数据处理中心系统设计背景
2014 年 11 月，中国民用航空局颁发了《ADS-B 数据处理中心系统配置要求》和《ADS-B 数据处理中心系统运行最低功能与性能要求》，进一步明确了 ADS-B 数据处理中心、数据站的配置要求、功能与性能要求。为实现 ADS-B 数据处理中心、数据站配置要求、功能与性能要求，中南空管局通信网络中心专门组建团队进行 ADS-B 数据处理中心系统的设计和开发工作，并承担三亚数据站的建设。
2 数据处理中心系统概述
2.1系统设计思路
系统后台服务采用模块化设计，模块之间相互独立，模块之间采用自定义消息格式进行信息传递。用户可以通过浏览器在任意一个网络连通的终端对系统参数进行配置和监控系统运行情况。系统航迹显示采用客户端方式，达到更好的航迹显示及操作体验。
系统采用三网 (A/B/S) 结构，其 A/B 两路均可独立运行，A/
B 两路所有服务器输入和输出的数据配置均保持一致，任何单点故障系统可以快速进行主备切换，保证系统正常运行。系统 A/B 双路采用并行模式，用户可以根据实际情况进行主备切换，切换过程中通过系统缓存方式保证数据完整性，并通过记录输出数据时间标识保证输出目标数据时间和位置等的唯一性。系统 A/B 路监控程序通过一段时间的数据量、数据质量统计以及网络和服务器状态等判断系统故障情况，当系统主用通道出现故障时能够自动切换或用户人工切换的备用通道进行运行。S 网用于旁路、数据录制回放、监控、管理、配置、NTP 时钟服务、对外发布等功能。
2.2 系统架构
系统架构如图 1 所示。系统网络设计包括输入子网、运行子网和输出子网三个部分，不同的子网采用独立的网络交换设备。输入子网、运行子网和输出子网采用三网络 (A/B/S 网) 冗余结构。
输入子网用于数据的输入，接入数据来源包括 ADS-B 地面站、数据处理中心、航管雷达（多点定位）等监视源、转报机、飞行计划集中处理系统等。运行子网主要承担数据融合验证处理功能。输出子网主要承担数据的输出前处理、输出、数据录制回放等功能。
3 系统功能模块
系统由三个部分组成，航迹显示客户端用来显示航迹动态、航迹告警、航迹回放等；后台服务包括 ADS-B 数据收集解析模块、雷达数据收集解析模块、飞行计划数据收集解析模块、数据质量统计模块、数据融合验证模块、数据录制回放模块、数据分发处理模块等；Web 服务用来进行系统监控、参数配置和系统管理等，各个系统组件和模块之间通过消息处理程序进行信息传递。
ADS-B 数据收集解析模块、雷达数据收集解析模块和飞行计划数据收集解析模块用于收集 ADS-B 数据、雷达数据和飞行计划数据，经数据解析、坐标及投影转换、格式检查等处理后发送给数据融合验证模块进行多数据源融合。
录制模块用于记录原始输入的 ADS-B 数据、融合验证后的数据、数据分发处理后的数据、雷达数据和飞行计划数据；回放时读取录制的原始 ADS-B 数据、融合验证后的数据、数据分发处理后的数据、雷达数据等进行回放。
配置监控管理模块用于对系统运行参数，包括在线参数、离线参数的配置，对系统各个模块的运行情况进行监控以及可以进行模块的关闭、启动、重启等操作。
数据分发处理模块针对不同类别的用户，定制不同的数据项、范围、延时等数据发送给用户。
旁路模块接入关键站点的地面站数据，同时监控 A/B 网各服务器的运行状态，当 A/B 服务器同时出现故障导致无数据输出时，自动选择接入的关键站点 A/B 通道其中一路进行输出。

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6结语
本文结合实际应用情况，设计出 ADS-B 数据处理中心，并详细阐述了系统的设计思路、架构及功能模块，ADS-B 数据处理中心对地面站接入的信号进行去重、验证和融合提升 ADS-B 信号的可靠性对空管监视技术有重要意义。在后续的研究工作中，本文将会继续完善 ADS-B 数据处理中心的各项功能。

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