Eurocat自动化系统ADS-B链路无法建链问题的分析及处理方法

周君

摘要：广州区域管制中心在2019年11月19日将ADS-B信号接入Eurocat自动化系统后，ADS-B信号无法正常处理。对此，本文通过日志分析及实验测试的方法，对故障进行调查，并最终解决了ADS-B信号无法在自动化系统正常建链的问题。

关键词：ADS-B数据;Eurocat自动化系统;事件调查

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）03-0029-04

1 设备故障现象

2019年11月19日，广州区域管制中心Eurocat自动化系统进行ADS-B信号接入测试，在接入ADS-B信号30秒后，自动化系统监控显示ADS-B链路异常，链路状态变为failed，之后技术人员对链路进行断开-重连操作，但故障现象仍未消除。ADS-B链路日志如图1所示。

2 故障原因分析及验证

2.1 故障原因推断

根据图1所示的日志截图内容，我们可得出以下信息：系统于18：24：11的时候出现告警信息SGWA_ADSB_SITE_MONITOR_ FAILED，该告警提示系统当前未收到ADS-B数据源的SITE MONITOR信号;之后，19：24：16系统判断ADS-B数据链路故障，出现链路故障告警提示LINE_FAILED。

SITE MONITOR是设置在ADS-B地面站附近的固定地面目标，该目标会定时向ADS-B地面站发送位置报告，ADS-B地面站接收到SITE MONITOR的位置报告后，会根据该报告对系统进行位置校准。之后，地面站会将该SITE MONITOR目标的位置报告与航空器位置报告一起向外输出[1]。

在Eurocat自动化系统中，下线配置文件中对每个ADS-B数据源的SITE MONITOR目标都进行了设定，包括SITE MONITOR位置信息、高度信息、应答码信息，自动化系统在收到该ADS-B数据源的SITE MONITOR信号后，会将该SITE MONITOR数据与下线定义的参数值进行比对，当若比对一致，则该ADS-B数据源的SITE MONITOR信号有效，当若比对一致或未收到SITE MONITOR数据，则该ADS-B数据源的SITE MONITOR信号不正常，数据源的SITE MONITOR状态为failed。同时，通过Eurocat自动化系统技术文档可知（如图2所示），若系统连续30秒未收到当前ADS-B数据源的site monitor信号时，则系统判定该ADS-B数据源故障，数据链路变为failed状态。因此本次故障的原因为系统未收到ADS-B二级数据中心site monitor信号导致。

为了进一步验证以上观点，我们对广州区域管制中心Eurocat自动化系统引接的ADS-B数据源进行分析。该数据源来自广州ADS-B二级数据中心（以下简称二级中心），该数据中心引接了广州本场7个地面站及中南地区9个数据站的ADS-B信号，通过对各个地面站及数据站送来的ADS-B数据进行解析、验证处理后生成融合ADS-B航迹，并由数据分发服务器通过输出子网向Eurocat自动化系统输出。其硬件结构如图3所示。

根据二级中心的设计理念，各个地面站的site monitor将被过滤调，因此再输出ADS-B融合信号中并未包含site monitor信号，从而导致自动化系统出现异常告警提示。

2.2 实验验证推断

为了验证以上观点，我们可以通过将基站ADS-B信号直接引入自动化系统测试平台进行测试，由于基站信号中配置了site monitor信号，因此自动化系统也会收到该site monitor信号。

我们选定将西岭地面站作为输入站点，引解至Eurocat自动化系统测试平台;其次，将自动化系统site monitor下线定义参数配置为西岭地面站site monitor参数。接入后链路显示正常，未出现任何告警提示。这充分证明了上文观点，即本次故障原因在于二级中心未提供有效的site monitor信号输出导致[2]。

3 解决方案设计

根据上文的分析，Eurocat自动化系统链路failed的主要原因在于二级中心未发送SITE MONITOR信号，若使二级中心能输出符合要求的SITE MONITOR信号，则此故障可消除。要达到此目的，我们有以下两种方案可供探讨：

方案一，通过修改ADS-B二级数据中心代码，使二级中心在输出航迹报告的同时，也能够输出虚拟的SITE MONITOR报告;

方案二，设计独立的信号发送软件，该软件与二级中心相独立，其功能为：软件部署在二级中心数据分发服务器上，软件开启后，可通过组播方式，向Eurocat自动化系统发送虚拟SITE MONITOR报告。

对于方案一，因二级中心的核心功能是进行ADS-B航迹的验证、融合处理功能，若通过修改代码使其发送SITE MONITOR报告，则与二级数据中心的设计理念不符，可能会造成系统的不稳定等问题;对于方案二，它通过独立的软件实现，可在不影响二级中心数据处理功能的同时，满足SITE MONITOR数据发送的需求，因此本文选择方案二作为故障解决的方案。

为了解決自动化系统ADS-B链路故障问题，可通过从二级数据中心向自动化系统发送虚拟的site monitor信号，并使该信号数据与自动化系统下线参数一致。为此，我们需完成以下工作：

（1）site monitor信号格式解析;

（2）site monitor信号发送软件的设计与开发。

3.1 ADS-B site monitor信号格式解析

ADS-B信号使用Asterix021数据协议对数据进行封装，Eurocat自动化系统支持的版本为0.26，因此我们以Asterix021 v0.26格式进行分析。Asterix021数据包格式如图4所示。其中CAT为标志位，ADS-B报告需将CAT设置为021，LEN为包长度，FSPEC为数据项标识，用来标记“items”项的位置，“record of item”则记录了ADS-B报告的具体内容[3]。

对于ADS-B的site monitor報告而言，需要在Item 040（Target Report Descriptor）项中，将bit-12（RAB）标志位设为0，该数据位为0表示该报告为SITE MONITOR报告，Item 040数据项描述如图5所示。

3.2 SITE MONITOR信号模拟软件开发

SITE MONITOR信号模拟软件的作用是通过在数据分发服务器上，按ADS-B信号输出周期，向自动化系统发送ADS-B site monitor信号，从而模拟二级中心ADS-B site monitor信号输出，使自动化系统接收到site monitor信号内容。按照这一设计思路，我们需要完成的任务包括以下方面：

（1）将满足一定要求的数据封装在Asterix021 V0.26数据包中;

（2）通过组播协议，将该封装好的Asterix数据包进行发送。

我们通过C语言完成软件开发工作，软件主要有以下模块组成：参数配置及日志记录模块、Asterix 021数据帧封装模块、UDP包组装及发送模块，其中参数配置及日志记录模块负责配置参数的读取及日志记录;Asterix 021数据帧封装模块负责将配置参数封装成Asterix 021数据帧;UDP包组装及发送模块负责将封装好的SITE MONITOR报告通过UDP方式发送至Eurocat自动化系统。软件架构设计如图6所示。

软件部署在二级中心的数据分发服务器上，并设置开机自启动，软件启动后读取参数配置文件并开启发送定时器，配置文件中记录了SITE MONITOR信号发送的周期、位置经纬度、高度等信息，之后软件将以上信息封装至Asterix021数据帧中，待发送时刻到达，则将该SITE MONITOR信号发送至Eurocat自动化系统。软件工作流程如图7所示。

3.3 运行效果及安全评估

通过在二级中心的数据分发服务器上运行SITE MONITOR发送软件，Eurocat自动化系统可接收到SITE MONITOR数据报告，图8为通过抓包软件对输出信号进行软件抓包的截图。

之后，我们将二级中心ADS-B信号进行接入自动化系统进行测试，测试过程中Eurocat自动化系统ADS-B链路正常，未再出现ADS-B链路failed告警，自动化系统航迹界面可正常显示SITE MONITOR信号，如图9所示。

最后，我们对该软件进行长时间的运行测试，测试结果表明：软件运行稳定，未对现有系统运作造成影响同时解决了二级中心ADS-B信号无法正常建链的问题，达到了预期要求。

4 结语

本文对广州区域管制中心ADS-B信号无法正常建链的问题展开深入调查，通过对二级中心工作方式及Eurocat自动化系统对SITE MONITOR信号处理机制的分析，最终确定了故障的原因;之后，根据实际情况提出了解决方案，并通过开发SITE MONITOR发送软件，最终解决了ADS-B信号无法正常建链的问题，为广州区域管制中心ADS-B的应用打下坚实的基础。

参考文献

[1] 吕小平.ADS-B技术介绍[J].空中交通管理，2005（6）：25.

[2] Thales ATM Pty Ltd NESACC EUROCAT-X System/Segment Specification[Z].EUROCAT-X Operating Manual.2019：20.

[3] Eurocontrol standard document for surveillance exchange，Part 12：Category 021 ADS-B Message，Edition 0.26[S].European air traffic management program，2011.

Abstract：After Guangzhou air control center connected ADS-B signal to EuroCat automation system on November 19， 2019， ADS-B signal could not be processed normally. In this paper， by means of log analysis and experimental test， we investigate the fault and finally solve the problem that ADS-B signal can not build a normal chain in the automation system.

Key words：ADS-B signal;EuroCat automation system;investigation