CN109947878A - 一种航班追踪系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航班追踪系统，包括航班追踪服务器、客户端和数据库，所述航班追踪服务器用于与客户端和数据库进行数据交互；所述航班追踪服务器用于将接收到的ADSB数据以http缓存数据的形式存储至数据库中，且所述航班追踪服务器中还包括有MQ数据推送框架，所述MQ数据推送框架用于将以http缓存数据的形式存储ADSB数据推送至客户端，所述客户端用于将ADSB数据映射至地图框架中进行显示。本发明的航班追踪系统采用http缓存和MQ框架来进行ADSB数据推送，将飞机在系统上和现实位置时间差控制在10秒之内，极大的提高了航班追踪的实时性和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种民用航空空中监管技术领域，尤其涉及一种高精度航班追踪系统。
背景技术
目前，随着航空公司信息系统建设的不断完善以及国家对飞行安全要求的不断提高,航班追踪逐步被航空公司提升为优先事项。航空公司力求通过实时、直观、全面的航班追踪尽早发现、早通知并应对航班飞行不正常行为。近年来，各航空公司相继装备或改造了飞机机载ACARS、ADS-B等设备，为飞机的飞行进行直观、全面监控提供了有效手段，但同时，数据量不断增加、时效不断提高、数据结构日趋复杂等对航班追踪业务平台提出了新的要求。
马航M370飞机失联事件后，飞机跟踪的及时性和准确性成为各大航空公司的首要运行安全任务。这也促使国际机构推动建立可查明飞机精确路线以及最后位置的机制，国际民航组织(ICAO)提议设立飞行追踪新标准，要求商用飞机每隔15分钟报告一次位置。利用ADSB和ACARS技术，目前国内外相关产品基本能够实现飞机计划和实时位置的定位，以及监控机场的天气实况和预报，叠加雷达图和卫星云图等功能，但是对于航空公司的具体运行要求考虑不足，导致不能提高航空公司的跟踪效率，辅助航班跟踪决策。为了增强航班跟踪的准确性和及时性，提高航班跟踪人员的工作效率，急需研发符合航空公司业务发展的航班追踪系统。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种航班追踪系统，其能解决航班实时追踪的技术问题。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种航班追踪系统，包括航班追踪服务器、客户端和数据库，所述航班追踪服务器用于与客户端和数据库进行数据交互；
所述航班追踪服务器用于将接收到的ADSB数据以http缓存数据的形式存储至数据库中，且所述航班追踪服务器中还包括有MQ数据推送框架，所述MQ数据推送框架用于将以http缓存数据的形式存储ADSB数据推送至客户端，所述客户端用于将ADSB数据映射至地图框架中进行显示。
进一步地，所述航班追踪系统采用C/S的结构，所述客户端采用基于OSGI的RCP4框架。
进一步地，所述MQ数据推送框架为Kafka，所述航班追踪服务器使用Mybatis作为数据库层数据映射，所述航班追踪服务器与客户端之间采用基于http协议的JAX-RS标准进行数据交互，所述航班追踪服务器基于spring boot搭建，所述客户端采用WorldWind地图框架。
进一步地，所述航班追踪服务器用于执行如下步骤：
信息获取步骤：当飞机飞入信号盲区时，获取到的航线历史信息以及进入信号盲区前的飞机的飞行信息；
预测步骤：根据获取到的航线历史信息以及进入信号盲区前的飞机的飞行信息预测航班的飞行轨迹；所述飞行信息包括飞行方向和经纬度。
进一步地，在预测步骤之后还包括信号恢复步骤：当飞出信号盲区后，实时获取飞机的飞行信息并修正航班的飞行轨迹。
进一步地，所述航班追踪服务器用于执行如下步骤：根据获取到的历史天气数据、航班正常率和航线运行状态来优化计划航线。
进一步地，该系统还包括席位定义模块、航班查询模块、权限管理模块、航班动态信息模块、地理信息模块、ACARS收发模块、飞行计划核对模块、监控告警模块、地图服务平台模块、历史分析模块；
所述席位定义模块用于控制对应席位显示与其绑定的航班；所述航班查询模块用于提供航班查询功能；所述权限管理模块用于实现不同用户的权限管理；所述航班动态信息模块用于查看航班具体内容信息；所述地理信息模块用于实现基础地理数据、气象数据与业务数据的地理可视化功能；所述ACARS收发模块用于接收和发送ACARS报文；所述飞行计划核对模块用于向用户提供核对飞行计划详细信息的功能；所述监控告警模块根据用户设置的告警或者提示阈值，系统通过实时监控相关信息数据，提供告警提示功能；所述地图服务平台模块建设一个通用的基础地图服务平台，为航班追踪系统或其他外部系统提供基础的、标准的地图服务；所述历史分析模块用于查看、检索、导出已接收到的历史数据，并可在地图服务平台模块回放历史轨迹。
进一步地，该系统还用于实现智能调节ACARS下发位置报频率以及上传ETOPS航班气象报文。
进一步地，所述监控告警模块具体可以实现位置的监控、偏航监控、油量监控、通告监控和气象监控。
进一步地，该系统还用于实现导航数据的叠加。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的航班追踪系统采用http缓存和MQ框架来进行ADSB数据推送，将飞机在系统上和现实位置时间差控制在10秒之内，极大的提高了航班追踪的实时性和准确性。
附图说明
图1为本发明的航班追踪系统的结构框图；
图2为ADS-B使用Kafka收发数据的原理框图；
图3为ADS-B收集的数据在http缓存中的表现形式和数据记录实例；
图4为偏离航迹监控告警的计算算法的流程图；
图5为ADS-B航线的显示算法流程图；
图6为ADS-B航线的数据实例；
图7为查看航线、查看飞行计划，定位到地图的算法流程图；
图8为查看航线、查看飞行计划，定位到地图的数据实例。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1和图2所示，本实施例提供了一种航班追踪系统，包括航班追踪服务器、客户端和数据库，所述航班追踪服务器用于与客户端和数据库进行数据交互；
所述航班追踪服务器用于将接收到的ADSB数据以http缓存数据的形式存储至数据库中，且所述航班追踪服务器中还包括有MQ数据推送框架，所述MQ数据推送框架用于将以http缓存数据的形式存储ADSB数据推送至客户端，所述客户端用于将ADSB数据映射至地图框架中进行显示。http缓存和mq框架，adsb数据是本系统中提高追踪效率的重要的原因，因为这些数据基本是秒钟级更新，故而能够实现实时的信息更新。在本实施例中最为优选地，所述MQ数据推送框架为Kafka；但是除了Kafka之外，还可以采用ActiveMQ，RabbitMQ，ZeroMQ，MetaMQ，RocketMQ等，但是上述MQ数据推送框架更多处理的万级的数据量，故而在本实施例采用了十万级数据量处理的Kafka。
在本实施例中其主要是通过ADSB数据来进行数据接收的，然后通过对服务器内数据的存储以及传输形式的改进，使得该系统能够实现大容量信息的吞吐，不仅仅可以达到信息的实时更新还可以达到更有效的数据传输，不会由于大量的数据从而造成信息传输拥堵。如图3和下表所示，其表示ADS-B收集的数据在数据库中的数据表字段名，数据纪录实例。
| aircraft_id | a96c96 |
| Latitude | 40.593 |
| Longitude | -73.4894 |
| Track | 10 |
| Altitude | 4000 |
| Speed | 244 |
| Squawk | 13089 |
| radar_id | 254 |
| Type | B752 |
| Registration | N706TW |
| last_update | 1372636803 |
| Origin | SEA |
| Destination | JFK |
| Flight | DL1154 |
| Onground | 0 |
| Vspeed | 0 |
| Callsign | DAL1154 |
| reserved | 0 |
上述情况是基于数据能够进行传输的情况来进行说明的，但是还有一种情况是当进入数据盲区的时候，如果不能够进行数据传输会使得地面监测人员造成一种恐慌，因此，所述航班追踪服务器用于执行如下步骤：
信息获取步骤：当飞机飞入信号盲区时，获取到的航线历史信息以及进入信号盲区前的飞机的飞行信息；
预测步骤：根据获取到的航线历史信息以及进入信号盲区前的飞机的飞行信息预测航班的飞行轨迹；所述飞行信息包括飞行方向和经纬度。
信号恢复步骤：当飞出信号盲区后，实时获取飞机的飞行信息并修正航班的飞行轨迹。根据历史数据分析航班的飞行方向和经纬度，可以模拟航线，在有实际位置点时候自动修复，拟合效果高。利用大数据分析，在ADSB或者ACARS信号盲区位置数据丢失的情况下，能够预测航班的飞行轨迹，在信号恢复时候实时纠正航班轨迹偏离，帮助航班跟踪人员及时了解飞机的发展动态，使得地面航班跟踪人员对飞机的飞行状态有明确的实时的了解，更有利于对于突然状态时，人员心态的安定。
除了对于位置进行预测之后，所述航班追踪服务器用于执行如下步骤：根据获取到的历史天气数据、航班正常率和航线运行状态来优化计划航线。利用大数据分析实现根据历史天气情况，航班正常率，分析航线运行情况，优化计划航线，提高航班的正常率和避开恶劣的气象情况，同时减少航班颠簸，提高旅客乘坐航班的舒适性。
在本实施例中的航班追踪系统采用C/S的结构，所述客户端采用基于OSGI的RCP4框架。所述航班追踪服务器使用Mybatis作为数据库层数据映射，所述航班追踪服务器与客户端之间采用基于http协议的JAX-RS标准进行数据交互，所述航班追踪服务器基于springboot搭建，所述客户端采用WorldWind地图框架。航班追踪系统采用C/S的结构，客户端基于OSGI的RCP4框架，交互界面友好，OSGI天然支持的模块化功能，较好的实现了同JVM下的微服务概念。地图模块使用NASA开源的地图框架WorldWind，具备良好的扩展性，支持图层叠加切换等功能，以及后续三维地图的开发。所有的地图资源数据，保存在后台地图服务器，即用即下载，减少了客户端的冗余数据，并且方便了后续地图的更新和优化。航班追踪系统服务器端基于spring boot搭建，以便于系统的快速搭建和部署，使用Mybatis作为数据库层数据映射，前后台交互采用基于http协议的JAX-RS标准，集成了http协议的数据缓存，权限控制方面的优势，并且在使用上与本地调用无异。对于实时性强，数据量大的adsb数据，系统使用kafka作为数据推送mq框架，将飞机在系统上和现实位置时间差控制在10秒内，极大的提高了跟踪的实时性，准确性。
该系统还包括席位定义模块、航班查询模块、权限管理模块、航班动态信息模块、地理信息模块、ACARS收发模块、飞行计划核对模块、监控告警模块、地图服务平台模块、历史分析模块；
1、席位定义模块
席位定义功能实现设定一组条件来过滤一组飞机或航班的功能，主要包括增加席位、修改席位、删除席位、分配席位等功能；根据席位的设置，不同席位的地图上只显示与席位绑定的飞机或者航班。
2、航班查询模块
用户可以根据自己的需要，输入相关的查询条件，来进行航班查询。系统提供航班查询功能，然后进行列表显示，同时查询结果可以在航班动态列表、航班甘特图列表、地图试图中高亮显示结果。过滤条件包括以下几种：城市对(即起飞落地站)、航班号、机尾号、公司代码、起飞落地时间范围、距离目的地距离、飞机类型，过滤条件可以进行单一或者组合查。查询结果以表格的方式显示在界面上，查询出的航班如果在当前的航班动态列表中。
3、权限管理模块
用户权限管理模型主要描述系统实现不同用户的权限管理功能，主要包括管理员权限和普通用户权限两种；管理员权限分为超级管理员和管理员两类。不同的用户具有不同的功能权限，其中超级管理员具有系统最高权限，即系统所有的权限，其他用户的权限是由超级管理员分配的。
4、航班动态信息模块
不同的席位上，系统根据席位过滤条件，把航班信息以航班条形式显示出来；航班条显示的航班信息为：是否放行、航班信息(航班号、机尾号、起飞站、落地站、预计起飞时间、预计降落时间、实际起飞时间、实际降落时间、备降场、停机位、登机口、行李传送带、行李槽口、机型、所属公司)，航单要素(最大起飞重量、最大着陆重量、业载、无油净重、货邮重量)；
系统提供丰富的右键菜单功能，动态条中右键一航班条可查看ACARS、向电报系统发送ACARS、查看VIP和旅客、机组名单、保存航迹图片、查看航线、查看飞行计划，定位到地图等。
5、地理信息模块
地图模块是系统的核心模块，主要实现基础地理数据、气象信息与业务数据的地图可视化功能，显示的数据主要包括：基础地理信息数据、机场数据、情报区数据、航路数据、空域数据、飞机数据、飞行计划航线、Acars航线、ADS-B航线、气象信息产品，如卫星云图、雷达图、重要天气图。具体数据实例以及算法流程如图5、图6、图7和图8所示。
6、ACARS接收和发送模块
ACARS报文处理模型描述系统接收和发送ACARS报文功能，接收ACARS报文包括天气报文和Free报。填写报文信息主要项如下：
①Message type中默认发送到MCDU，可以选择发送到CMD；
②Aircraft中手工输入机尾号或者点击右边按钮选择机尾号，可以选择多个机尾号；
③Service provider中默认选择AUTO，下拉可以选择不同的提供商，AUTO是发送到飞机最近一次下发的地址，SITA地址是QXSXMXS，ADCC地址是BJSXCXA，DDL地址是DDLXCXA，BKK地址是BKKXCXA；
④Flight中填入航班号；
⑤Title中输入主题；
⑥Freetext中输入报文内容。
7、飞行计划核对模块
飞行计划核对模型描述在飞机起飞前，系统提供用户核对飞机计划详细信息的功能，飞行计划信息包括航班信息、气象信息和备降场信息等。核对的飞行计划信息包括航班信息核对、气象信息核对、备降场信息核对；飞行计划信息全部核对无误后，进行航班放行操作。航班放行操作后，航班动态窗口的worksheet航班条的是否放行列显示已放行同时背景变绿色。
8、监控告警模块
根据用户设置的告警或者提示阈值，系统通过实时监控相关信息数据，提供告警提示功能，这些告警提示包括业载告警，剩余油量告警，机场标准告警，机组人工下行的ACARS报文提示，MEL告警，领航报、放行单发送监控告警，机组资格告警，放行监控告警，预计落地航班告警，航行通告告警，大圆盘油量输入提示，偏离航迹监控告警，受天气影响的航班告警。
在本实施例中具体举出偏航告警来进行对应的告警说明。如图4所示，将ADSB位置与计划航路点连线分别做垂直连线，连线长度大于用户定义的阀值，则产生告警，具体的计算公式如下，a＝(y1-y2)/(x1-x2)；b＝y1-ax1；m＝y0+(1/a)*x0；Dx＝a(m-b)/(a*a+1)，Dy＝a Dx+b。根据上述公式可以计算得到当前位置与计划航线对应位置的差值，从而判断是否超出阈值。如图4中，A点为不超过阈值的情况，B点为超过阈值的具体情况。
9、地图服务平台模块
地图服务平台模型描述建设一个通用的基础地图服务平台，为航班追踪系统或其他外部系统提供基础的、标准的地图服务；搭建独立的地图服务器，提供基于OGC标准的WMS、WTS基础地图服务，供航班追踪系统调用。
10、历史分析模块
查看、检索、导出Acars、航班动态等已接入数据的历史数据，并可在地图模块回放历史轨迹。历史记录的查询功能。输入记录日期时间段(如2009-11-4至2009-11-14)、航班号、飞机号、起降机场条件(或以上信息的组合)，系统自动以文本形式输出各日航班的关键记录数据(全部计划数据、ACARS数据等)。历史记录的图形重现功能。使用历史记录文件数据，以图形模式重现某日航班的运行情况。分析其水平、垂直剖面的轨迹。可以设置起始时间点及结束时间点，可以设置以2倍、3倍等速度回放数据。
南航航班追踪系统不但实现了位置的监控，还实现了偏航监控、油量监控、通告监控、气象监控、导航数据叠加等航空公司进行航班追踪重点关注的业务功能。
并且系统能够完全实现智能调节ACARS下发位置报频率，智能上传ETOPS航班气象报文等功能。优化了航空公司业务流程，减少人工操作工作量从而降低人工错误率，提高航班监控效率和准确性。使得航班追踪人员把工作重点从资料提供向运行风险管理和经营效益管理转变。
对于国际航班，原来航空公司航班飞越结算部门只能被动接收对方国家的领空飞越账单来支付航班的飞越费用，如今利用ADSB实时跟踪技术，实时获取出飞机飞越国家的具体位置、高度、距离和时间等重要信息。这对航空公司飞越结算部门在航后进行飞越结算提供了可靠、真实的依据。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种航班追踪系统，其特征在于，包括航班追踪服务器、客户端和数据库，所述航班追踪服务器用于与客户端和数据库进行数据交互；
所述航班追踪服务器用于将接收到的ADSB数据以http缓存数据的形式存储至数据库中，且所述航班追踪服务器中还包括有MQ数据推送框架，所述MQ数据推送框架用于将以http缓存数据的形式存储ADSB数据推送至客户端，所述客户端用于将ADSB数据映射至地图框架中进行显示。
2.如权利要求1所述的航班追踪系统，其特征在于，所述航班追踪系统采用C/S的结构，所述客户端采用基于OSGI的RCP4框架。
3.如权利要求1所述的航班追踪系统，其特征在于，所述MQ数据推送框架为Kafka，所述航班追踪服务器使用Mybatis作为数据库层数据映射，所述航班追踪服务器与客户端之间采用基于http协议的JAX-RS标准进行数据交互，所述航班追踪服务器基于spring boot搭建，所述客户端采用WorldWind地图框架。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的航班追踪系统，其特征在于，所述航班追踪服务器用于执行如下步骤：
信息获取步骤：当飞机飞入信号盲区时，获取到的航线历史信息以及进入信号盲区前的飞机的飞行信息；
预测步骤：根据获取到的航线历史信息以及进入信号盲区前的飞机的飞行信息预测航班的飞行轨迹；所述飞行信息包括飞行方向和经纬度。
5.如权利要求4所述的航班追踪系统，其特征在于，在预测步骤之后还包括信号恢复步骤：当飞出信号盲区后，实时获取飞机的飞行信息并修正航班的飞行轨迹。
6.如权利要求4所述的航班追踪系统，其特征在于，所述航班追踪服务器用于执行如下步骤：根据获取到的历史天气数据、航班正常率和航线运行状态来优化计划航线。
7.如权利要求1所述的航班追踪系统，其特征在于，该系统还包括席位定义模块、航班查询模块、权限管理模块、航班动态信息模块、地理信息模块、ACARS收发模块、飞行计划核对模块、监控告警模块、地图服务平台模块、历史分析模块；
所述席位定义模块用于控制对应席位显示与其绑定的航班；所述航班查询模块用于提供航班查询功能；所述权限管理模块用于实现不同用户的权限管理；所述航班动态信息模块用于查看航班具体内容信息；所述地理信息模块用于实现基础地理数据、气象数据与业务数据的地理可视化功能；所述ACARS收发模块用于接收和发送ACARS报文；所述飞行计划核对模块用于向用户提供核对飞行计划详细信息的功能；所述监控告警模块根据用户设置的告警或者提示阈值，系统通过实时监控相关信息数据，提供告警提示功能；所述地图服务平台模块建设一个通用的基础地图服务平台，为航班追踪系统或其他外部系统提供基础的、标准的地图服务；所述历史分析模块用于查看、检索、导出已接收到的历史数据，并可在地图服务平台模块回放历史轨迹。
8.如权利要求7所述的航班追踪系统，其特征在于，该系统还用于实现智能调节ACARS下发位置报频率以及上传ETOPS航班气象报文。
9.如权利要求7所述的航班追踪系统，其特征在于，所述监控告警模块具体可以实现位置的监控、偏航监控、油量监控、通告监控和气象监控。
10.如权利要求7所述的航班追踪系统，其特征在于，该系统还用于实现导航数据的叠加。
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| PB01 | Publication | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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