专利名称：Cns/atm管制工作站及其管制方法
技术领域：
本发明涉及一种航空CNS/ATM管制工作站，尤其是一种应用于航空网关通信系统的CNS/ATM管制工作站；属于航空通信技术领域。
背景技术：
在航空运输中，对飞机的监视和管理是非常重要的，他直接关系到飞行安全和航路效率，空中交通管制部门需要及时的获得详细的飞机信息状态，并可以及时同飞行员取得联系，以便可以随时指挥和控制航路上的飞机按正确的空中交通规则飞行，从而可以降低空中交通事故，提高航路的飞行安全，同时还可以优化和调度航路上的飞机，提高航路飞行流量。空中交通管制部门一方面是飞机航路飞行管理部门，另一方面也是航路飞行服务部门，可以接受飞机的服务请求并为飞机提供服务，以提高飞机的飞行安全。
在航空网关通信系统中，如图1所示，各个航空专用网各自通过一个边缘网关与宿主网关通信，实现了各个航空专用网之间，各个航空专用网通过地空数据网与飞机之间的方便通信；由于各个航空专用网均与宿主网关通信，全部的信息集中在宿主网关，这给航空管理以极大的便利，实现了地面横向和地空纵向的双向航空通信，也为先进的航空管制手段提供了可能的通信基础。
空中交通流量随着经济的发展，出现了新的变化。空中交通流量的不断增加，运输总周转量年均增长速度达18％。航空运输的迅猛发展使得空中交通流量的不断增加，给落后的空管系统和管制手段带来了巨大的压力。
在现有技术中，管制员是通过语音与飞行员直接通信，发布管制命令，完成航空管制；但是由于不同国家、地区之间语言不同，即使都是英语也可能因为腔调不同而带来的安全隐患；并且由于采用语音直接交流，管制员的工作强度很大，同时可以管理的飞机数量有限，管制的效率不高。
由于是语音，所以必须保证通讯的链路随时畅通，也就是说，每一个管制员在进行管制时都是独占带宽，而实际的通信量却很小，无法充分利用带宽，却造成整体管制通信带宽不足，无法方便的扩展。
同时在现有技术中，对飞机的监视主要使用雷达，利用雷达主动发现飞机，这种方法虽然定位精度和位置更新刷新时间都不错，但存在很多不足，主要有1)成本很高，尤其对于全航路监视需要多重雷达覆盖的情况下；2)对于恶劣环境下，很难建雷达站，比如高原以及沙漠等；3)跨洋飞行雷达无法覆盖。所以这种监视只适用于繁忙的陆地航路，。
总之，现有的管制员管制方法无法与目前蓬勃发展的航空运输业相适应，也无法与先进的航空网关通信系统相适应，急需一种新型的CNS/ATM工作站来解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种应用于CNS/ATM管制工作站，通过电子地图显示飞机状态位置，采用数字技术传递管制员的管制命令。
本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种上述CNS/ATM管制工作站的管制方法。
本发明CNS/ATM管制工作站的技术方案包括网关单元和与其相连的飞机登录单元、电子地图显示单元、管制员飞行员数据链通讯单元；所述的网关单元通过宿主网关与飞机通信，用来完成飞机与飞机登录单元、电子地图显示单元、管制员飞行员数据链通讯单元之间报文的转发；所述的飞机登录单元，用来完成飞机的登录、注销和管制的移交；所述的电子地图显示单元，用来显示飞机的位置及相关的信息；所述的管制员飞行员数据链通讯单元，用来完成飞机数据信息的显示以及根据管制员输入的信息，生成相应的上行报文。
本发明管制方法的技术方案，包括步骤一、当网关单元接收到来自飞机的报文，则分发给应用服务单元，应用服务单元完成相应的处理，产生内部报文和答复的外部报文，返回给网关单元；步骤二、当应用服务单元需要对飞机进行管制，则直接产生外部报文发送到网关单元；步骤三、当网关单元接收到来自应用服务单元的报文，判断是内部报文还是外部报文，如果是内部报文，转发给相应的应用服务单元；如果是外部报文，则通过宿主网关发送到相应飞机。
与传统的语音管制方式相比，本发明的CNS/ATM管制工作站采用数字技术和新型的管制方法，具有很多优点，主要表现为1.减少语音管制时因为语言而带来的安全隐患，更准确可靠得发布管制命令；提高飞行安全和管制服务；2.可以降低管制成本，提高效益；3.占用的通信带宽小，可缓减管制通信带宽不够的问题；4.提高管制员的工作效率和能力，降低管制员工作强度；5.提高航路飞机的流量。
图1是航空网关通信系统的示意图；图2是本发明的CNS/ATM管制工作站的示意图；图3是本发明的CNS/ATM管制工作站的网关单元示意图；图4是本发明的CNS/ATM管制工作站的飞机登录单元的示意图；图5是本发明的CNS/ATM管制工作站的电子地图显示单元的示意图；图6是本发明的CNS/ATM管制工作站管制员飞行员数据链通讯单元的示意图；图7是本发明的CNS/ATM管制工作站飞机登录单元处理报文的流程图；图8是本发明的CNS/ATM管制工作站电子地图显示单元处理报文的流程图；图9是本发明的CNS/ATM管制工作站管制员飞行员数据链通讯单元的流程图；图10是本发明的CNS/ATM管制工作站上行报文生成的流程图；图11是本发明的CNS/ATM管制工作站ADS合同管理报文生成的流程图；具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案进一步详细说明本发明所述的CNS/ATM(Communications，Navigation，andSurveillance/Air Traffic Management)管制工作站，如图2所示，包括网关单元和与其相连的飞机登录单元、电子地图显示单元、管制员飞行员数据链通讯单元；所述的网关单元GATEWAY通过宿主网关与飞机通信，用来完成飞机与飞机登录单元、电子地图显示单元、管制员飞行员数据链通讯单元之间报文的转发；所述的飞机登录单元AFN(Air Traffic Services FacilityNotification)，用来完成飞机的登录、注销和管制的移交；所述的电子地图显示单元GEOMAP(Geography Map)，用来显示飞机的位置及相关的信息；所述的管制员飞行员数据链通讯单元CPDLC(Controller/Pilot DataLink Communications)，用来完成飞机数据信息的显示以及根据管制员输入的管制信息，生成相应的上行报文。
CNS/ATM管制工作站的基本功能是完成对飞机的监视和管制，对飞机飞行的高度，速度和飞行姿态进行控制，合理对有限的空间资源进行分配和利用，提高航路的飞机流量。
对于如图1所示的网关航空通信系统而言，本发明的网关单元相当于一个边缘网关，通过宿主网关，接收来自飞机的下行报文，根据报文类型分发到飞机登录单元、电子地图显示单元和管制员飞行员数据链通讯单元；并且接收来自飞机登录单元、电子地图显示单元和管制员飞行员数据链通讯单元的上行报文，发送给对应的飞机，同时，还完成飞机登录单元、电子地图显示单元和管制员飞行员数据链通讯单元之间内部报文的转发。
对于CNS/ATM管制工作站而言，网关单元相当于一个报文的转发单元，飞机登录单元、电子地图显示单元和管制员飞行员数据链通讯单元是应用服务单元，完成自己相应的功能。
由于飞机飞行过程中可能会经过不同的飞行管制区，每个管制区都设立有独立的CNS/ATM管制工作站，完成本地区上空所有飞机的监视和管制。当飞机飞临一个新的管制区时，CNS/ATM管制工作站要将该飞机添加到该管制区管制的飞机列表中，即完成飞机的登录；当飞机飞出管制区时，要将飞机从管制列表中删除，并将该飞机的信息移交到相临的管制区，即完成管制的移交。
电子地图显示单元主要用来监视飞机的飞行，接收来自飞机的位置信息报文，解析位置报文获得位置信息后，在显示电子地图的屏幕上，更新该飞机的信息；同时电子地图显示单元也可以为管制员提供地形、天气等辅助信息，同样通过屏幕来显示。代替了原有的通过雷达被动获得飞机位置的方式，给为由飞机发送ADS(Automatic Dependent Surveillance)报文，主动报告位置信息的方式。
管制员飞行员数据链通讯单元是CNS/ATM管制工作站的核心，用来完成飞行员与管制员的交互，代替现有语音通话。下行报文通过管制员飞行员数据链通讯单元解析后，通过屏幕显示给管制员；管制员根据显示的报文和电子地图了解飞机的状态，管制员输入管制命令到管制员飞行员数据链通讯单元，由管制员飞行员数据链通讯单元自动生成上行报文，发送给对应的飞机，由飞机完成报文的解析后，显示给飞行员，飞行员根据管制命令，完成飞行的调整。通过这种管制方式，实现了数字化管制，代替了传统的语音方式(可以作为辅助方式)。
网关单元GATEWAY，如图3所示，包括通信处理模块和网关内部通信接口模块和内部通信模块，完成与宿主网关之间的通信；内部通信模块用来在工作站网关与飞机登录单元、电子地图显示单元和管制员飞行员数据链通讯单元建立数据通信的连接，维护链路，转发报文。
在航空网关通信系统中，宿主网关与边缘网关进行通信，转发对应的报文；本发明的网关单元就相当于图1中其他航空网的边缘网关，对于通信处理模块和网关内部通信接口模块，无论是模块构成还是功能都完全相同。
其他航空网的边缘网关中的内部通信模块，负责与航空网内部到边缘网关的连接建立，链路维护；而本发明的内部通信模块只负责与CNS/ATM管制工作站内部应用(即，飞机登录单元、电子地图显示单元和管制员飞行员数据链通讯单元)建立连接，链路维护；本发明的内部通信模块与其他边缘网关的模块设置和工作方式都完全相同，这样做最大的好处在于便于对整个航空网关通信系统进行管理，它们的模块、链路报文都完全相同。
飞机登录单元AFN，如图4所示，包括通信接口模块和AFN应用服务处理模块；所述的通信接口模块接收来自内部通信模块的链路报文，用来建立连接，维持链路；接收来自内部通信模块的数据报文，转发到AFN应用服务处理模块之间的数据报文；接收来自AFN应用服务处理模块的数据报文，转发到内部通信模块；所述的AFN应用服务处理模块，接收下行数据报文，输出上行数据报文，完成飞机的登录、注销和管制移交。
对于所有的CNS/ATM管制工作站应用而言，都包括一个功能相同的通信接口模块，用来完成连接的建立和链路的维护以及报文的缓存和转发。所有的通信接口模块的模块设置及相应的功能也都相同，包括接入控制模块、链路维护模块、输入缓冲队列、输出缓冲队列和输入输出控制模块；接入控制模块和链路维护模块完成建立连接和链路维护的功能；输入缓冲队列、输出缓冲队列和输入输出控制模块完成数据报文的转发。
内部通信模块输出的链路报文进入接入控制模块，然后进入链路维护模块进行处理；链路维护模块将处理的结果输出回接入控制模块，再发送给内部通信模块；内部通信模块输出的数据报文进入输入缓冲队列存储，然后输出到输入输出控制模块，再发送到AFN应用服务处理模块；AFN应用服务处理模块输出的数据报文进入输入输出控制模块，再输入到输出缓冲队列，然后发送到内部通信模块。
由以上的叙述可知，通信接口模块的两个功能是分开处理的，链路报直接在链路维护模块完成处理，而数据报的输入输出，由于应用模块处理速度有限，所以可能要在队列中等待一段时间。这是由于数据报的突发性造成的，可能某一段时间，报文非常多，超过应用模块处理能力，但是持续的时间很短，因为航空报文总体来说，数据流量很小。采用队列缓存报文，可以保证报文不丢失，同时不会带来很大的时延。
AFN应用服务处理模块包括报文分类模块、登录管理模块、注销管理模块和移交管理模块；通信接口模块将数据报文输出到报文分类模块，报文根据报文的类型将登录报文发送到登录管理模块，注销报文发送到注销管理模块和移交报文发送到移交管理模块；登录管理模块、注销管理模块和移交管理模块各自完成相应的功能，如果有报文输出，则直接输出到通信接口模块。
AFN单元除了发送到飞机的数据报文，还包括发送到电子地图显示单元和管制员飞行员数据链通讯单元的数据报文，这些报文主要是向这两个应用传递飞机的登录、注销和管制移交的信息，用来更新飞机列表和启动终止关于该飞机的服务。
网关单元的内部通信模块接收到报文后，会判断报文是发给内部应用还是发给外部的飞机，对于内部报文，放入一个队列中，与下行报文进行相同的处理，直接转发给内部应用；对于外部报文，则通过一个队列直接发送给宿主网关。
电子地图显示单元GEOMAP负责接收并处理ADS位置报文，并显示相应飞机的位置；根据ADS报文中的数据，进行航路推算；提供冲突监测和告警提示；建立、维护和删除ADS合同；如图5所示，包括通信接口模块、ADS应用服务处理模块和ADS显示模块；所述的ADS应用服务处理模块用来进行飞机的登录，注销和对ADS报文的处理，然后控制ADS显示单元完成对应的操作；所述的ADS显示模块用来完成电子地图的显示，并在ADS应用服务处理模块的控制下，完成飞机显示信息的更新。
电子地图显示单元通过根据AFN的发出数据报文，完成需要显示的飞机列表的更新，根据ADS报文获取飞机的各种信息，并完成显示更新。
ADS应用服务处理模块包括报文分类模块、登录管理模块、注销管理模块和ADS服务管理模块；报文分类模块根据报文的类型，将不同的报文分发到登录管理模块、注销管理模块和ADS服务管理模块；登录管理模块、注销管理模块完成飞机的登录和注销，更新飞机列表，并将飞机的登录和注销信息发送到ADS显示模块；ADS服务管理模块完成ADS报文的解析，将解析后的ADS位置信息发送到ADS显示模块。
ADS显示模块包括电子地图基本管理模块和ADS显示管理模块；电子地图基本管理模块提供电子地图的相关信息的显示；ADS显示管理模块接收ADS应用服务处理模块输出的ADS显示信息，更新显示。该模块与现有的通过雷达获取位置信息，然后通过电子地图显示的电子地图显示单元类似，不同之处在于，获取位置信息是通过解析ADS位置报文，还是雷达的定位。电子地图基本管理模块提供基本的显示功能，ADS显示管理模块根据获得的位置信息，将电子地图上对应的飞机的信息更新。
ADS显示模块还可以为管制员提供一个进行ADS合同信息输入的ADS合同模块，该模块包括一个界面(如对话框)，管制员通过这个界面输入ADS合同管理信息，由ADS应用服务处理模块的ADS合同管理模块接收该ADS合同管理信息，生成ASD合同报文，发送给对应的飞机。
本发明的管制员飞行员数据链通讯单元CPDLC，如图6所示，包括通信接口模块、CPDLC应用服务处理模块和CPDLC显示交互模块；所述的，用来完成飞机的登录、注销和CPDLC报文的处理，将处理的结果发送到CPDLC显示交互模块；所述的CPDLC显示交互模块用来显示收到的报文类型，提供界面接收管制员输入的管制信息，输出到CPDLC应用服务处理模块，由CPDLC应用服务处理模块生成上行报文，发送到相应的飞机。
CPDLC应用服务处理模块包括报文分类模块、登录管理模块、注销管理模块和AFN报文管理模块、CPDLC下行服务管理模块、CPDLC上行管理模块和AFN上行服务管理模块；报文分类模块根据报文的类型，将不同的报文分发到登录管理模块、注销管理模块和AFN报文管理模块、CPDLC下行服务管理模块；登录管理模块和注销管理模块完成飞机的登录和注销，更新飞机列表，并飞机的登录和注销信息发送到CPDLC显示交互模块；AFN报文管理模块和CPDLC下行服务管理模块分别完成AFN和CPDLC报文的处理，将解析后的信息发送到CPDLC显示交互模块；CPDLC上行管理模块和AFN上行服务管理模块分别接收来自CPDLC显示交互模块的AFN管制信息和CPDLC管制信息，生成相应的报文。
CPDLC显示交互模块包括CPDLC配置管理模块、飞机队列管理模块、CPDLC显示管理模块、AFN显示管理模块、CPDLC报文产生模块和AFN报文产生模块；所述的CPDLC配置管理模块根据配置文件，完成整个CPDLC模块的初始化，包括各种参数的初始化、管制快捷键的初始化、网络连接状态并显示国际标准时间；飞机队列管理模块接收来自CPDLC应用服务处理模块的登录和注销报文，更新飞机列表，并接收管理员的飞机管理命令，完成对飞机队列的管理，并通过飞机列表项中包含的报文列表(包括CPDLC报文列表、AFN报文列表)，完成对相应飞机报文的管理；CPDLC显示管理模块、AFN显示管理模块分别接收来自CPDLC应用服务处理模块的CPDLC管制信息和AFN信息，将信息内容分别显示给管制员；CPDLC报文产生模块和AFN报文产生模块接收管制员输入的管制信息，将这些管制信息分别发送到CPDLC应用服务处理模块，由CPDLC应用服务处理模块产生相应的报文。
CPDLC单元是CNS/ATM管制工作站的核心单元，完成飞行员与管制员的交互，CPDLC上行报文182种报文元素，下行报文80种报文元素；CPDLC单元的下行和上行报文管理模块完成这些报文元素的编解码，将下行报文信息通过屏幕显示给管制员，使管制员获得飞机发来的信息；CPDLC单元通过报文产生模块提供的界面，输入管制命令，通过上行报文管理模块生成上行管制报文发送给飞机，飞机通过解析该报文获得管制命令，显示给飞行员，实现飞行员与管制员的交流。
CPDLC显示交互模块还为管制员提供一个合同管理模块，管制员通过这个界面输入合同管理信息，由CPDLC显示交互模块发送合同管理信息到CPDLC应用服务处理模块，并由CPDLC应用服务处理模块包括的合同管理模块，生成相应的合同报文，发送给对应的飞机。
本发明所述的CNS/ATM管制工作站的管制方法，包括如下步骤步骤一、当网关单元接收到来自飞机的报文，则分发给应用服务单元，应用服务单元完成相应的处理，产生内部报文和答复的外部报文，返回给网关单元；步骤二、当应用服务单元需要对飞机进行管制，则直接产生外部报文发送到网关单元；步骤三、当网关单元接收到来自应用服务单元的报文，判断是内部报文还是外部报文，如果是内部报文，转发给相应的应用服务单元；如果是外部报文，则通过宿主网关发送到相应飞机。
CNS/ATM管制工作站通过对报文的处理，形成数字化通信，完成对飞机的管制；既要接收来自飞机报文，进行相应的处理，获得飞机的信息，显示给管制员便于管制员了解飞机的情况，实现管制工作站的监视功能；如果对于不需要管制员干预的，但需要答复的报文处理(如登录报文的处理)，需要自动产生答复的报文；又要可以主动的获取管制员输入的管制信息，生成管制报文发送给飞机，实现管制员的主动管制功能。
所述的应用服务单元包括飞机登录AFN单元、电子地图显示单元和管制员飞行员数据链通讯单元CPDLC。各个应用服务单元各司其职，完成相应的服务功能。
所述的步骤一，对飞机报文的处理，包括如下步骤步骤10、网关单元接收来自宿主网关的飞机下行报文；步骤11、网关单元将报文分发到各个应用服务单元；步骤12、飞机登录AFN单元对AFN报文进行相应的处理，完成飞机的登录、注销和管制移交；步骤13、电子地图显示单元对ADS报文进行相应的处理，完成飞机地图显示信息的更新；步骤14、管制员飞行员数据链通讯单元CPDLC对报文进行相应的处理，完成飞机到管制员的信息传递。
飞机登录单元对报文的处理流程，如图7所示，包括如下步骤步骤120、判断报文是否有效，如果有效，则执行下一步；否则，抛弃该报文；步骤121、判断报文是否是数据报文，如果是，则执行下一步；否则，抛弃该报文；步骤122、如果是登录报文，则进行飞机登录检查，再判断该飞机是否在当前管制区，如果是，则将飞机加入飞机列表，并同时产生回复的外部报文、ADS内部报文和CPDLC内部报文；否则，抛弃该报文；步骤123、如果是注销报文，则判断是否收到移交确认报，如果收到，则将飞机从列表中删除，并同时产生ADS内部报文和CPDLC内部报文；步骤124、如果是移交报文，则产生移交报文，给出下一管制区的地址；步骤125、如果不是以上三种报文，则不做处理直接输出；步骤126、将输出的报文发送到网关单元。
所述的步骤13，电子地图显示单元对报文的处理，如图8所示，包括如下步骤步骤130、判断报文是否有效，如果有效，则执行下一步；否则，抛弃该报文；步骤131、判断报文是否是数据报文，如果是，则对报文进行分类，执行下一步；否则，抛弃该报文；步骤132、如果是登录报文，则记录机尾号入飞机列表，再获取飞机的信息，在地图上显示；
步骤133、如果是ADS报文，则解析该报文，获取机尾号，并判断该机尾号是否在飞机队列中，如果不在，则记录机尾号入飞机列表，再获取飞机的信息，在地图上显示；如果在，则获取飞机的各种信息，更新地图上的飞行信息和位置；步骤134、如果不是以上两种报文，则抛弃报文。
所述的步骤14，管制员飞行员数据链通讯单元CPDLC对报文进行相应的处理，如图9所示，包括如下步骤步骤140、判断报文是否有效，如果有效，则执行下一步；否则，抛弃该报文；步骤141、判断报文是否是数据报文，如果是，则对报文进行分类，执行下一步；否则，抛弃该报文；步骤142、如果是登录报文，则获取飞机的信息，再记录机尾号入飞机列表，通过屏幕进行显示；否则，则获取机尾号，执行下一步；2步骤143、判断该机尾号是否在飞机队列中，如果在，则执行下一步；否则抛弃该报文；步骤144、判断是否为AFN报文，如果是，则加入AFN报文列表，通过屏幕进行显示；否则执行下一步；步骤145、判断是否为CPDLC报文，如果是，则执行下一步，否则抛弃该报文；步骤146、对CPDLC报文进行解析，加入CPDLC报文列表，通过屏幕进行显示；步骤147、判断是否需要回复该报文，如果需要，则在报文队列添加回复标志，并在屏幕显示该报文时，添加回复标志；否则，执行下一步；步骤148、判断是否为回复报文，如果是，则取消报文队列回复标志，并同时取消屏幕上的回复标志；如果不是，将不做任何变动，等待下一条报文的处理。
所述的步骤二，管制员向飞机发送管制命令，产生上行报文，如图10所示，包括如下步骤步骤20、当管制员输入AFN管制命令信息，则判断管制信息是否合法，如果合法，则执行下一步，否则，进行错误提示；步骤21、根据AFN管制信息，生成AFN报文，加入报文队列，并通过屏幕进行显示；步骤22、当管制员输入CPDLC管制命令信息，则判断管制信息是否合法，如果合法，则执行下一步，否则，进行错误提示；步骤23、根据CPDLC管制信息，生成CPDLC报文，加入报文队列，并通过屏幕进行显示；步骤24、判断是否需要回复该报文，如果需要，则在报文队列添加回复标志，并在屏幕显示该报文时，添加回复标志；否则，执行下一步；步骤25、判断是否为回复报文，如果是，则取消报文队列回复标志，并同时取消屏幕上的回复标志；如果不是，将不做任何变动，等待下一条报文的处理。
如果管制员飞行员数据链通讯单元CPDLC，包括ADS合同管理功能，则还包括步骤26、当管理员输入ADS合同管制命令信息时，则判断管制信息是否合法，如果合法，则执行下一步，否则，进行错误提示；步骤27、根据ADS合同管制信息，生成ADS合同报文，加入报文队列，并通过屏幕进行显示。
本发明的CNS/ATM管制工作站依托于新航空网关通信系统，有着传统管制方式所不可比拟的优点，它可以使空中交通管制部门及时的获得更加详细的飞机信息状态，使管制员的管制命令得以更方便、准确可靠得发布传输，大大提高管制员的工作效率和能力，提高飞行流量控制和安全性，是一种基于数字管制和自动相关监视技术的新型的空中交通管理工作站和管制方法。
最后所应说明的是以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种CNS/ATM管制工作站，其特征在于包括网关单元和与其相连的飞机登录单元、电子地图显示单元、管制员飞行员数据链通讯单元；所述的网关单元通过宿主网关与飞机通信，用来完成飞机与飞机登录单元、电子地图显示单元、管制员飞行员数据链通讯单元之间报文的转发；所述的飞机登录单元，用来完成飞机的登录、注销和管制的移交；所述的电子地图显示单元，用来显示飞机的位置及相关的信息；所述的管制员飞行员数据链通讯单元，用来完成飞机下行管制信息的显示以及根据管制员输入的管制信息，生成相应的上行报文。
2.根据权利要求1所述的CNS/ATM管制工作站，其特征在于所述的飞机登录单元AFN，包括通信接口模块和AFN应用服务处理模块；所述的通信接口模块接收来自内部通信模块的链路报文，用来建立连接，维持链路；接收来自内部通信模块的数据报文，转发到AFN应用服务处理模块；接收来自AFN应用服务处理模块的数据报文，转发到内部通信模块；所述的AFN应用服务处理模块，接收下行数据报文，输出上行数据报文，完成飞机的登录、注销和管制移交。
3.根据权利要求2所述的CNS/ATM管制工作站，其特征在于所述的通信接口模块的模块包括接入控制模块、链路维护模块、输入缓冲队列、输出缓冲队列和输入输出控制模块；接入控制模块和链路维护模块完成建立连接和链路维护的功能；输入缓冲队列、输出缓冲队列和输入输出控制模块完成数据报文的转发。
4.根据权利要求2所述的CNS/ATM管制工作站，其特征在于AFN应用服务处理模块包括报文分类模块、登录管理模块、注销管理模块和移交管理模块；通信接口模块将数据报文输出到报文分类模块，报文根据报文的类型将登录报文发送到登录管理模块，注销报文发送到注销管理模块和移交报文发送到移交管理模块；登录管理模块、注销管理模块和移交管理模块分别完成飞机的登录、注销和管制移交，更新飞机列表，并将输出报文发送到通信接口模块。
5.根据权利要求2所述的CNS/ATM管制工作站，其特征在于所述的网关单元接收到内部应用单元的报文后，会判断报文是发给内部应用还是发给外部的飞机，对于内部报文，直接转发给内部应用单元；对于外部报文，通过宿主网关发送给对应的飞机。
6.根据权利要求1所述的CNS/ATM管制工作站，其特征在于包括通信接口模块、ADS应用服务处理模块和ADS显示模块；所述的ADS应用服务处理模块用来进行飞机的登录，注销和对ADS报文的处理，然后控制ADS显示单元完成对应的操作；所述的ADS显示模块用来完成电子地图的显示，并在ADS应用服务处理模块的控制下，完成飞机显示信息的更新。
7.根据权利要求6所述的CNS/ATM管制工作站，其特征在于所述的ADS应用服务处理模块包括报文分类模块、登录管理模块、注销管理模块和ADS服务管理模块；报文分类模块根据报文的类型，将不同的报文分发到登录管理模块、注销管理模块和ADS服务管理模块；登录管理模块、注销管理模块完成飞机的登录和注销，更新飞机列表，并将飞机的登录和注销信息发送到ADS显示模块；ADS服务管理模块完成ADS报文的解析，将解析后的ADS信息发送到ADS显示模块。
8.根据权利要求6所述的CNS/ATM管制工作站，其特征在于所述的ADS显示模块包括电子地图基本管理模块和ADS显示管理模块；电子地图基本管理模块提供电子地图的相关信息的显示；ADS显示管理模块接收ADS应用服务处理模块输出的ADS显示信息，更新显示。
9.根据权利要求6所述的CNS/ATM管制工作站，其特征在于ADS显示模块还包括ADS合同模块，管制员通过这个模块输入ADS合同管理信息，由ADS应用服务处理模块的ADS合同管理模块接收该ADS合同管理信息，生成ASD合同报文，发送给对应的飞机。
10.根据权利要求1所述的CNS/ATM管制工作站，其特征在于所述的管制员飞行员数据链通讯单元CPDLC，包括通信接口模块、CPDLC应用服务处理模块和CPDLC显示交互模块；所述的CPDLC应用服务处理模块，用来完成飞机的登录、注销和CPDLC报文的处理，将处理的结果发送到CPDLC显示交互模块；所述的CPDLC显示交互模块用来显示收到的报文类型，提供界面接收管制员输入的管制信息，输出到CPDLC应用服务处理模块，由CPDLC应用服务处理模块生成上行报文，发送到相应的飞机。
11.根据权利要求10所述的CNS/ATM管制工作站，其特征在于所述的CPDLC应用服务处理模块包括报文分类模块、登录管理模块、注销管理模块和AFN报文管理模块、CPDLC下行服务管理模块、CPDLC上行管理模块和AFN上行服务管理模块；报文分类模块根据报文的类型，将不同的报文分发到登录管理模块、注销管理模块和AFN报文管理模块、CPDLC下行服务管理模块；登录管理模块和注销管理模块完成飞机的登录和注销，更新飞机列表，并将飞机的登录和注销信息发送到CPDLC显示交互模块；AFN报文管理模块和CPDLC下行服务管理模块分别完成AFN和CPDLC报文的处理，将解析后的信息发送到CPDLC显示交互模块；CPDLC上行管理模块和AFN上行服务管理模块分别接收来自CPDLC显示交互模块的AFN管制信息和CPDLC管制信息，生成相应的报文。
12.根据权利要求10所述的CNS/ATM管制工作站，其特征在于所述的CPDLC显示交互模块包括CPDLC配置管理模块、飞机队列管理模块、CPDLC显示管理模块、AFN显示管理模块、CPDLC报文产生模块和AFN报文产生模块；所述的CPDLC配置管理模块根据配置文件，完成整个CPDLC模块的初始化，包括各种参数的初始化、管制快捷键的初始化、网络连接状态并显示国际标准时间；飞机队列管理模块接收来自CPDLC应用服务处理模块的登录和注销报文，更新飞机列表，并接收管理员的飞机管理命令，完成对飞机队列的管理，并通过飞机列表项中包含的报文列表(包括CPDLC报文列表、AFN报文列表)，完成对相应飞机报文的管理；CPDLC显示管理模块、AFN显示管理模块分别接收来自CPDLC应用服务处理模块的CPDLC管制信息和AFN信息，将信息内容分别显示给管制员；CPDLC报文产生模块和AFN报文产生模块接收管制员输入的管制信息，将这些管制信息分别发送到CPDLC应用服务处理模块，由CPDLC应用服务处理模块产生相应的报文。
13.根据权利要求10所述的CNS/ATM管制工作站，其特征在于所述的CPDLC显示交互模块还为管制员提供一个合同管理模块，管制员通过这个界面输入合同管理信息，由CPDLC显示交互模块发送合同管理信息到CPDLC应用服务处理模块，并由CPDLC应用服务处理模块包括的合同管理模块，生成相应的合同报文，发送给对应的飞机。
14.一种CNS/ATM管制工作站的管制方法，其特征在于在权利要求1-13所述的CNS/ATM管制工作站，进行飞行管制，包括如下步骤步骤一、当网关单元接收到来自飞机的报文，则分发给应用服务单元，应用服务单元完成相应的处理，产生内部报文和答复的外部报文，返回给网关单元；步骤二、当应用服务单元需要对飞机进行管制，则直接产生外部报文发送到网关单元；步骤三、当网关单元接收到来自应用服务单元的报文，判断是内部报文还是外部报文，如果是内部报文，转发给相应的应用服务单元；如果是外部报文，则通过宿主网关发送到相应飞机。
15.根据权利要求14所述的CNS/ATM管制工作站的管制方法，其特征在于所述的步骤一，对飞机报文的处理，包括如下步骤步骤10、网关单元接收来自宿主网关的飞机下行报文；步骤11、网关单元将报文分发到各个应用服务单元；步骤12、飞机登录AFN单元对AFN报文进行相应的处理，完成飞机的登录、注销和管制移交；步骤13、电子地图显示单元对ADS报文进行相应的处理，完成飞机地图显示信息的更新；步骤14、管制员飞行员数据链通讯单元CPDLC对报文进行相应的处理，完成飞机到管制员的信息传递。
16.根据权利要求15所述的CNS/ATM管制工作站的管制方法，其特征在于飞机登录单元对报文的处理流程，包括如下步骤步骤120、判断报文是否有效，如果有效，则执行下一步；否则，抛弃该报文；步骤121、判断报文是否是数据报文，如果是，则执行下一步；否则，抛弃该报文；步骤122、如果是登录报文，则进行飞机登录检查，再判断该飞机是否在当前管制区，如果是，则将飞机加入飞机列表，并同时产生回复的外部报文、ADS内部报文和CPDLC内部报文；否则，抛弃该报文；步骤123、如果是注销报文，则判断是否收到移交确认报，如果收到，则将飞机从列表中删除，并同时产生ADS内部报文和CPDLC内部报文；步骤124、如果是移交报文，则产生移交报文，给出下一管制区的地址；步骤125、如果不是以上三种报文，则不做处理直接输出；步骤126、将输出的报文发送到网关单元。
17.根据权利要求15所述的CNS/ATM管制工作站的管制方法，其特征在于所述的步骤13，电子地图显示单元对报文的处理，包括如下步骤步骤130、判断报文是否有效，如果有效，则执行下一步；否则，抛弃该报文；步骤131、判断报文是否是数据报文，如果是，则对报文进行分类，执行下一步；否则，抛弃该报文；步骤132、如果是登录报文，则记录飞机机尾号入飞机列表，再获取飞机的信息，在地图上显示；步骤133、如果是ADS报文，则解析该报文，获取机尾号，并判断该机尾号是否在飞机队列中，如果不在，则记录飞机机尾号入飞机列表，再获取飞机的信息，在地图上显示；如果在，则获取飞机的各种信息，更新地图上的飞行信息和位置；步骤134、如果不是以上两种报文，则抛弃报文。
18.根据权利要求15所述的CNS/ATM管制工作站的管制方法，其特征在于所述的步骤14，管制员飞行员数据链通讯单元CPDLC对报文进行相应的处理，包括如下步骤步骤140、判断报文是否有效，如果有效，则执行下一步；否则，抛弃该报文；步骤141、判断报文是否是数据报文，如果是，则对报文进行分类，执行下一步；否则，抛弃该报文；步骤142、如果是登录报文，则获取飞机的信息，再记录飞机机尾号入飞机列表，通过屏幕进行显示；否则，则获取机尾号，执行下一步；2步骤143、判断该机尾号是否在飞机队列中，如果在，则执行下一步；否则抛弃该报文；步骤144、判断是否为AFN报文，如果是，则加入AFN报文列表，通过屏幕进行显示；否则执行下一步；步骤145、判断是否为CPDLC报文，如果是，则执行下一步，否则抛弃该报文；步骤146、对CPDLC报文进行解析，加入CPDLC报文列表，通过屏幕进行显示；步骤147、判断是否需要回复该报文，如果需要，则在报文队列添加回复标志，并在屏幕显示该报文时，添加回复标志；否则，执行下一步；步骤148、判断是否为回复报文，如果是，则取消报文队列回复标志，并同时取消屏幕上的回复标志；如果不是，将不做任何变动，等待下一条报文的处理。
19.根据权利要求14所述的CNS/ATM管制工作站的管制方法，其特征在于所述的步骤二，管制员向飞机发送管制命令，产生上行报文，包括如下步骤步骤20、当管制员输入AFN管制命令信息，则判断管制信息是否合法，如果合法，则执行下一步，否则，进行错误提示；步骤21、根据AFN管制信息，生成AFN报文，加入报文队列，并通过屏幕进行显示；步骤22、当管制员输入CPDLC管制命令信息，则判断管制信息是否合法，如果合法，则执行下一步，否则，进行错误提示；步骤23、根据CPDLC管制信息，生成CPDLC报文，加入报文队列，并通过屏幕进行显示；步骤24、判断是否需要回复该报文，如果需要，则在报文队列添加回复标志，并在屏幕显示该报文时，添加回复标志；否则，执行下一步；步骤25、判断是否为回复报文，如果是，则取消报文队列回复标志，并同时取消屏幕上的回复标志；如果不是，将不做任何变动，等待下一条报文的处理。
20.根据权利要求19所述的CNS/ATM管制工作站的管制方法，其特征在于包括ADS合同管理功能，则还包括步骤26、当管理员输入ADS合同管制命令信息时，则判断管制信息是否合法，如果合法，则执行下一步，否则，进行错误提示；步骤27、根据ADS合同管制信息，生成ADS合同报文，加入报文队列，并通过屏幕进行显示。
全文摘要
本发明公开了一种CNS/ATM管制工作站，包括网关单元和与其相连的飞机登录单元、电子地图显示单元、管制员飞行员数据链通讯单元；网关单元通过宿主网关与飞机通信，用来完成飞机与飞机登录单元、电子地图显示单元、管制员飞行员数据链通讯单元之间报文的转发；飞机登录单元，用来完成飞机的登录、注销和管制的移交；电子地图显示单元，用来显示飞机的位置及相关的信息；管制员飞行员数据链通讯单元，用来完成飞机数据信息的显示以及根据管制员输入的信息，生成相应的上行报文；本发明减少了语音管制带来的安全隐患，更准确可靠得发布管制命令；占用的通信带宽小，提高管制员的工作效率和能力，并可提高航路飞机的流量。
文档编号H04L12/24GK1622520SQ200310113749
公开日2005年6月1日 申请日期2003年11月24日 优先权日2003年11月24日
发明者张军, 朱衍波, 张学军, 罗喜伶, 张涛, 顾明, 苑喆, 胡字滢 申请人:北京航空航天大学, 民航数据通信有限责任公司, 北京民航天宇科技发展有限公司