文档介绍：694 2003 全国系统仿真学术年会
空中交通管制塔台模拟机的设计与实现

卓贤林张建伟刘燕生
(四川大学图象图形研究所成都 610064)

摘要空中交通管制塔台模拟机的主要用途是培训塔台管制人员和评估现有机场的容量、流量
负荷以及规划设计新机场。它与航管雷达模拟机和程序管制模拟机一起构成了新一代的航管模拟
训练系列产品,共同为军、民航管制员提供全面、安全、高效的训练手段。系统采用实时面向对
象建模技术和自主开发的高效核心图形驱动软件,使用原语设计的计算内核,实现真实再现和控
制包括三维视景在内的塔台管制工作环境的塔台模拟机。在实现技术和使用功能上,皆能达到或
超过,并且能完全适合我国机场和人员的实际情况。

1 前言
欧美发达国家从七十年代开始研制以雷达模拟机为代表的空中交通管制模拟机,八十
年代开始大量使用航管模拟机培训航管人员。我国曾在国际民航组织(ICAO)支持下由加拿
大引进一套塔台模拟机,但由于性能不稳定而没有投入实际使用。近年来,国内陆续开始
有一些单位正从事塔台模拟机研究,但是未见其成功研制的报道。
塔台模拟机是用于塔台管制员训练的有效设备,它采用当今最先进的虚拟现实(VR)技
术,通过计算机逼真的再现塔台管制员的工作环境(包括窗外视景,雷达信息显示,进程
单等),模拟执行管制员的管制命令,从而达到训练合格的塔台管制员的目的。使用塔台模
拟机进行训练的优点在于真实感强,费用低且不会带来意外事故,尤其在大交通流量训练,
紧急事件处理训练等方面它更能创造出学员在真实塔台上也不易碰到的情况,从而提高管
制员的应变能力。
本文首先介绍了设计所遵循的基本原则和系统组成情况,然后阐述了具体实现中几个
关键问题,最后是塔台模拟机的实际使用效果和总结。
2 设计原则
系统设计瞄准的高度和出发点时至关紧要的,我们所遵循的设计原则是:
(1)高起点:不能简单仿制国外系统,一定要看清技术发展趋势,与国外同步开发新
技术。国外系统也在不断更新之中,只有起点高,才能做到在设计是先进的,到完成验收
和推广应用阶段也是先进的。
(2)采用“货架产品”:尽量采用国内外成熟的、先进的硬件,搞系统集成、研制有
仿真技术在教育与训练中的应用 695
独立版权的软件系统。采用成熟的“货架产品”(Commercial of shelf)不仅仅是一个趋
势问题,也被视为缩短研制周期、降低成本、保证可靠性的关键。
(3)标准与实情结合:参照国际民航组织 ICAO 标准,并结合我国具体国情。
(4)可扩展性:塔台模拟机系统具有较好的可扩展性,可有多种不同的配置。
3 系统组成与工作流程
系统组成
塔台模拟机由一系列的硬件和软件组件组合而成,共同完成系统的设计任务。采用这
种组件式的设计方法使系统更加模块化,因而可以适应各种不同的配置要求。塔台模拟机
的基本组件是“席位”或“子系统”,这些组件是进行空管训练的基本出发点。不同的子系
统完成不同的功能,它们通过以太局域网联接起来组成一个统一的系统。
图 1 为系统中各组成部分互联示意。数据库系统是离线运行的软件系统,可以置于一
台独立的联网微机上,也可置于