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[導(dǎo)讀]摘要:航班信息管理在空中交通管制系統(tǒng)中起著十分重要的作用。為滿足民航飛行流量快速增長的需要,運(yùn)用C/S和B/S等先進(jìn)的信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了航班信息一體化系統(tǒng)。系統(tǒng)由航班計(jì)劃、流量

摘要:航班信息管理在空中交通管制系統(tǒng)中起著十分重要的作用。為滿足民航飛行流量快速增長的需要,運(yùn)用C/S和B/S等先進(jìn)的信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了航班信息一體化系統(tǒng)。系統(tǒng)由航班計(jì)劃、流量管理、電子進(jìn)程單等若干模塊組成,具有航班信息統(tǒng)一管理、規(guī)范化管理、信息共享等特點(diǎn)。給出了幾個(gè)主要模塊的實(shí)現(xiàn)流程圖,并且以流量管理為例給出了實(shí)現(xiàn)效果圖。結(jié)果表明,該系統(tǒng)可以很好地滿足民航空管工作需要。
關(guān)鍵詞:空中交通管制;航班信息;飛行流量管理;一體化系統(tǒng)

0 引言
    在中國民航高速發(fā)展新形勢(shì)下,空中交通管制(Air Traffic Management)系統(tǒng)保障能力與快速發(fā)展的民航需求之間的矛盾日益突出。20 03年,國際民航組織(ICAO)第十一次航行大會(huì)提出:“通過建設(shè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)施和提供無縫隙的服務(wù),對(duì)空中交通和空域?qū)嵤┙y(tǒng)一、安全、經(jīng)濟(jì)、高效的動(dòng)態(tài)管理”的全球空管一體化概念,空管系統(tǒng)一體化,是利用新的通信、導(dǎo)航和監(jiān)視手段,建立一個(gè)可互用、無縫隙和全球化的空中交通管理系統(tǒng),確保各空域用戶更平等地使用空域,為用戶提供最佳服務(wù)。航班信息一體化處理是實(shí)現(xiàn)全國空管一體化的技術(shù)基礎(chǔ)。
    為滿足管制工作的需求,緩解信息的多元化及飛行流量的壓力,如澳大利亞、歐洲、日本等空中交通發(fā)達(dá)國家均已建立起專業(yè)、系統(tǒng)化的航班信息一體化管理系統(tǒng)。系統(tǒng)提供的平臺(tái)可以很好地整合底層大量的計(jì)劃數(shù)據(jù)、管制數(shù)據(jù)、雷達(dá)航跡、氣象、情報(bào)數(shù)據(jù),更好的為各類業(yè)務(wù)需求提供服務(wù),建立航班信息一體化化系統(tǒng),是航空運(yùn)輸系統(tǒng)安全、有序和高效運(yùn)行的必然要求,目前國內(nèi)正進(jìn)行這方面的研究論證。
    航班信息一體化系統(tǒng)是涉及空管運(yùn)行各個(gè)環(huán)節(jié)、面向空管各部門及各層次用戶的多模塊綜合信息管理系統(tǒng)。C/S和B/S技術(shù)已廣泛用于醫(yī)療,教學(xué)等領(lǐng)域的管理系統(tǒng)中,但航班信息系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)量大,實(shí)時(shí)性要求高等特點(diǎn),利用C/S和B/S技術(shù)使航班管理一體化系統(tǒng)在空中交通管制領(lǐng)域得到很好的應(yīng)用。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    根據(jù)航班信息管理系統(tǒng)的具體要求,把整個(gè)管理系統(tǒng)分為五個(gè)子系統(tǒng):航班信息子系統(tǒng)、流量管理子系統(tǒng)、電子進(jìn)程單子系統(tǒng)、系統(tǒng)支持功能子系統(tǒng)和綜合信息交互子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系,既可獨(dú)立工作又要相互制約,是復(fù)雜、龐大的航班信息一體化系統(tǒng),其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)空管系統(tǒng)航班綜合信息統(tǒng)一管理、規(guī)范化管理和信息共享。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。


    從圖1中可以看出,航班信息一體化系統(tǒng)包括了民航運(yùn)行管理的所有過程,圍繞航班對(duì)象貫穿航班生命周期中的所有管制運(yùn)行的業(yè)務(wù)需求。圖中ATC表示航空交通管制(Air Traffic Control);AFTN/SITA表示航空固定電信網(wǎng)(Aeronautical Fixed Telecommunication Netw-ork)/國際航空電信協(xié)會(huì)(Society International Telecommunication Aeronautiques)所規(guī)定的不同電報(bào)格式規(guī)范。數(shù)據(jù)交換平臺(tái)子系統(tǒng)包含空管基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、ATC綜合輸出信息和電報(bào)信息等數(shù)據(jù),為航班信息子系統(tǒng)、流量管理子系統(tǒng)和電子進(jìn)程單子系統(tǒng)提供所需的各類信息。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)描述
    航班信息一體化整個(gè)系統(tǒng)包括了圖1所示的5個(gè)子系統(tǒng),而航班信息子系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心,流量管理子系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用的重點(diǎn)。席位功能配置功能則使可以靈活滿足不同用戶的需要。下面分別對(duì)這三部分進(jìn)行描述:
2.1 航班信息子系統(tǒng)
    航班信息子系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)飛行計(jì)劃的統(tǒng)一申請(qǐng)、統(tǒng)一生成、統(tǒng)一更新和統(tǒng)一發(fā)布,解決航班信息一致性和完整性問題,為管制單位準(zhǔn)確一致的飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)服務(wù)。航班計(jì)劃從計(jì)劃數(shù)據(jù)庫獲得后,每個(gè)航班計(jì)劃信息的更新最主要的依據(jù)就是AFTN電報(bào)。如何正確、高效地處理好AFTN電報(bào)是實(shí)現(xiàn)航班信子系統(tǒng)的關(guān)鍵。最新ICAO4444文件中定義的空中交通服務(wù)電報(bào)共包括緊急電報(bào)、動(dòng)態(tài)與管制電報(bào)和飛行情報(bào)電報(bào)三類。其中動(dòng)態(tài)與管制電報(bào)細(xì)分為:申報(bào)飛行計(jì)劃報(bào)和有關(guān)修訂報(bào)、協(xié)調(diào)電報(bào)、補(bǔ)充電報(bào)、管制電報(bào)(如起飛報(bào)DEP、落地報(bào)AAR、領(lǐng)航報(bào)FPL)等等。盡管ICAO4444文件中對(duì)這些電報(bào)進(jìn)行了定義,規(guī)定了報(bào)文格式,由于人工拍發(fā)電報(bào)不太規(guī)范,系統(tǒng)會(huì)收到一些不規(guī)范電報(bào)。針對(duì)不規(guī)則電報(bào)的識(shí)別需要增加人工干預(yù)。
    飛行電報(bào)處理過程主要采用服務(wù)器/客戶機(jī)方式,保持了瘦客戶端的優(yōu)點(diǎn)。由于服務(wù)器計(jì)算速度快,內(nèi)存容量大,而且整個(gè)數(shù)據(jù)庫文件不必在網(wǎng)絡(luò)中往返傳遞:在服務(wù)器上系統(tǒng)接收、發(fā)送民航電報(bào)報(bào)文,分析處理電報(bào),提取飛行計(jì)劃數(shù)據(jù),根據(jù)飛行計(jì)劃處理過程自動(dòng)發(fā)送電報(bào);在客戶機(jī)上,顯示電報(bào),處理電報(bào)隊(duì)列中的電報(bào),編輯拍發(fā)電報(bào),在電報(bào)數(shù)據(jù)庫中查詢電報(bào)、統(tǒng)計(jì)電報(bào)。飛行電報(bào)處理如圖2所示。


    由圖2可知,系統(tǒng)從AFTN網(wǎng)接收電報(bào)后保存到報(bào)文數(shù)據(jù)庫,然后進(jìn)行電報(bào)分析處理提取有關(guān)飛行計(jì)劃數(shù)據(jù),若系統(tǒng)處理成功則保存飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)入相應(yīng)的接口程序;任何狀態(tài)下系統(tǒng)無法識(shí)別或者不能獲得相應(yīng)航班信息時(shí)都轉(zhuǎn)入到人工干預(yù)界面,由人工修改后再發(fā)回系統(tǒng)處理。同時(shí)系統(tǒng)也可以通過AFTN對(duì)外發(fā)送有關(guān)電報(bào)。
2.2 流量管理子系統(tǒng)
    空中交通流量管理(AFTM)是目前空中交通管理研究的活躍領(lǐng)域,是我國未來15年空管發(fā)展的重點(diǎn)之一。很多高校、科研機(jī)構(gòu)也針對(duì)流量管理開發(fā)了一些系統(tǒng),美國聯(lián)邦航空局(FAA)提出了協(xié)同決策(CDM)的概念,重點(diǎn)在于通過對(duì)態(tài)勢(shì)保持相同的了解、增強(qiáng)可預(yù)見性和改善系統(tǒng)的規(guī)劃,提高交通流量管理TFM的效率。圖3給出了流量管理的流程圖。
    流量預(yù)測(cè)是根據(jù)次日飛行計(jì)劃、當(dāng)日飛行計(jì)劃及可能不按時(shí)間表實(shí)施的航班或者臨時(shí)申請(qǐng)的加班臨時(shí)計(jì)劃,對(duì)流量進(jìn)行預(yù)測(cè),根據(jù)預(yù)測(cè)的結(jié)果,對(duì)未來幾小時(shí)的容量、流量進(jìn)行預(yù)測(cè),給出流量告警。在圖3中,首先根據(jù)靜態(tài)飛行計(jì)劃、次日飛行計(jì)劃、當(dāng)日飛行計(jì)劃和FPL飛行計(jì)劃的流量進(jìn)行預(yù)測(cè),并將預(yù)測(cè)結(jié)果放置在數(shù)據(jù)庫中。將各監(jiān)視對(duì)象的容量值分配到多個(gè)時(shí)間片,并計(jì)算各時(shí)間片經(jīng)過各監(jiān)視對(duì)象的流量值,再將時(shí)間片流量值與對(duì)應(yīng)的容量值進(jìn)行比較,判斷其流量狀態(tài)量門限為過載狀態(tài),低于或等于容量值為正常狀態(tài)。在數(shù)據(jù)庫中記錄流量預(yù)測(cè)的結(jié)果,包括流量值、流量計(jì)劃信息等。系統(tǒng)能根據(jù)存放在靜態(tài)、次日、當(dāng)日飛行計(jì)劃預(yù)測(cè)結(jié)果,提供流量顯示功能,包括日小時(shí)流量的粗略分布顯示以及指定時(shí)間范圍內(nèi)各時(shí)間片的流量詳細(xì)分布顯示,同時(shí)還能給出流量告警提示。


2.3 席位功能配置
    通過席位配置界面,系統(tǒng)管理員能夠?qū)桨嘈畔⒁惑w化系統(tǒng)所有的席位類別進(jìn)行增加、刪除和修改等操作。增加席位時(shí),提供系統(tǒng)全部功能供選擇,可以方便選擇該席位所具有的功能權(quán)限,將系統(tǒng)功能分配至增加的席位類別,采用席位功能配置,系統(tǒng)管理員可以根據(jù)需求靈活配置各席位的功能,不但可以對(duì)各應(yīng)用功能配置,還可以配置到各個(gè)應(yīng)用程序的內(nèi)部功能。不同的席位根據(jù)需求分配不同的功能權(quán)限,設(shè)置簡單,方便管理員進(jìn)行用戶管理設(shè)置,使用戶與席位關(guān)聯(lián),同時(shí)間級(jí)與系統(tǒng)功能關(guān)聯(lián)。席位配置流程如圖4所示。



3 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果
    以流量管理為例,給出了所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的效果圖,如圖5所示。


    圖5是流量預(yù)測(cè)模塊顯示所選定航路點(diǎn)當(dāng)天當(dāng)前時(shí)間之前1小時(shí)以及未來6小時(shí)的流量情況。中間部分和右側(cè)部分分別以柱形圖、時(shí)隙圖的形式顯示流量預(yù)測(cè)的結(jié)果。其中柱狀圖顯示可以通過調(diào)節(jié)時(shí)間間隔對(duì)流量預(yù)測(cè)單元進(jìn)行細(xì)化,并以列表的形式顯示了相應(yīng)時(shí)段內(nèi)的航班詳細(xì)信息,通過航空公司、航班飛行狀態(tài)、航班飛越類型以及航班尾流類型等分類顯示類型來進(jìn)行航班顯示狀態(tài)的切換。圖中柱狀圖紅色代表預(yù)計(jì)起飛FPL狀態(tài)的航班數(shù)量,綠色代表已起飛DEP的航班數(shù)量;蘭色代表計(jì)劃狀態(tài)發(fā)航班數(shù)量;三者累加表示了特定時(shí)間里的飛行流量趨勢(shì)。其中橫軸為時(shí)間軸,縱軸為流量數(shù)值。

4 結(jié)語
    航班信息一體化系統(tǒng)的建設(shè)能滿足航班信息統(tǒng)一管理、流量管理輔助決策以及輔助管制的需要,提高了空管部門在履行職能時(shí)所需的技術(shù)手段,滿足未來空管業(yè)務(wù)發(fā)展的需要,提高了工作效率,減少了航班延誤時(shí)間。為全國的中央流量管理系統(tǒng)積累經(jīng)驗(yàn),推動(dòng)了空管系統(tǒng)信息化進(jìn)程,具有良好的社會(huì)效益和空管安全效益。

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