CN110009545A - 一种基于多数据源的航班位置信息并行化融合方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于多数据源的航班位置信息并行化融合方法。其包括建立航班位置信息融合系统，确定处理线程数量和创建映射链表；接收空管监视数据和ACARS位置报数据；在映射链表中折半查找对应航班的映射线程；判断航班是否在映射链表中；到对应处理线程的融合数据链表中折半查找指定航班；将新航班位置信息自适应分配到相应处理线程，将航班的航班号及其对应处理线程信息按序插入映射链表；数据融合处理；向监控显示模块发送融合数据等步骤。本发明优点：基于滑窗的航班位置信息融合方法，实现了空管监视数据和航空公司的航班ACARS位置报数据的融合，保障了全空域内的航班可靠监视；采用多线程机制实现航班位置信息融合的并行化。
Description
技术领域
本发明属于航班追踪监控技术领域，特别是涉及一种基于多数据源的航班位置信息并行化融合方法。
背景技术
2015年6月，ICAO发布了全球航班追踪运行概念指导文件—全球航空遇险与安全系统(GADSS，Global Aeronautical Distress And Safety System，2017年6月更新到6.0版本)。GADSS对近期、中期和远期等目标进行了规划。2015年11月，ICAO修订了附件六《航空器运行》，增加了航空器例行追踪的要求，强制要求航空承运人在2018年11月8日前实现对其海洋区域运行至少每15分钟通过自动报告对航空器位置进行追踪(4D/15追踪)。
目前，民航系统中对航空器位置信息的监控有多种方式，空管系统中的主要监视手段有一次雷达、二次雷达以及正在推动实施的广播式自动相关监视(ADS-B)，航空公司主要采用ACARS位置报和ADS-B来实现航班位置信息的实时跟踪监视。但是，就目前的现状，空管系统中各空管局有各自的监控区域，各航空公司只关注其旗下航空器的位置信息，同时各空管局和航空公司之间对航空器的监控是业务独立的，相互之间不对航空器位置信息进行共享。为实现全空域的航空器追踪监控系统，就必须将各空管局的航班位置信息和各航空公司的航班位置信息进行集成融合。但目前尚缺少有效的方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于多数据源的航班位置信息并行化融合方法。
为了达到上述目的，本发明提供的基于多数据源的航班位置信息并行化融合方法包括按顺序执行的下列步骤：
步骤1)建立基于多数据源的航班位置信息融合系统，并利用该系统确定处理线程数量和创建映射链表的S1阶段：
所述的系统包括相连接的并行化数据融合模块和监控显示模块；利用并行化数据融合模块计算系统的每个处理线程的航班位置信息融合处理的处理容量，合理配置并行化处理线程的数量，保证在更新周期内系统能够处理完此次更新中的所有航班的位置信息，同时建立映射链表，用于存储各航班到处理线程的映射；然后以统一的数据结构发送给监控显示模块；监控显示模块将并行化数据融合模块处理后的航班位置信息实时显示，以展现全空域范围内的航班态势；
步骤2)接收空管监视数据和ACARS位置报数据的S2阶段：利用并行化数据融合模块接收空管局的空管监视数据和各航空公司的ACARS位置报数据，用于实现航班位置信息的更新；
步骤3)在映射链表中折半查找对应航班的映射线程的S3阶段：获取步骤2)中得到的空管监视数据或ACARS位置报数据的航班号，在映射链表中折半查找对应航班；
步骤4)判断航班是否在映射链表中的S4阶段：判断该航班是否在映射链表中，如果判断结果为“是”，则进入步骤5)；否则进入步骤6)；
步骤5)到对应的处理线程的融合数据链表中折半查找指定航班的S5阶段：到航班映射对应的处理线程的融合数据链表中折半查找指定航班；
步骤6)将新航班的位置信息自适应分配到相应处理线程，并将航班的航班号及其对应处理线程信息按序插入映射链表的S6阶段：实时记录各处理线程的处理压力,即当前处理的航班数，将新航班的位置信息分配到处理压力最小的处理线程中，以实现自适应均衡的并行化航班位置信息融合处理；同时，将航班的航班号及其对应处理线程信息以航班号的大小按升序插入映射链表中；
步骤7)数据融合处理的S7阶段：按照数据融合处理方法对数据进行融合处理，得到融合数据；
步骤8)向监控显示模块发送融合数据的S8阶段：将融合数据以统一的数据结构发送给监控显示模块。
在步骤6)中，所述的按照数据融合处理方法对数据进行融合处理的方法包括按顺序执行的下列步骤：
步骤一、接收数据的S601阶段：接收空管监视数据和ACARS位置报数据；
步骤二、滑窗计数的S602阶段：为每个航班维护一个滑窗，以实现对连续未更新的周期数进行计数；
步骤三、判断滑窗计数是否超过阈值的S603阶段：判断滑窗计数是否超过阈值，如果判断结果为“是”，则进入步骤四，否则下一步返回步骤二；
步骤四、判断ACARS位置报更新时刻和空管监视数据更新时刻大小的S604阶段：判断ACARS位置报更新时刻和空管监视数据更新时刻的大小，如果ACARS位置报的更新时刻大于空管监视数据的更新时刻，则进入步骤五；否则下一步进入步骤六；
步骤五、将ACARS位置报的位置信息作为融合后的最新位置信息的S605阶段：将ACARS位置报的位置信息作为融合后的最新位置信息；
步骤六、将监视数据的位置信息作为融合后的最新位置信息的S606阶段：将空管监视数据的位置信息作为融合后的最新位置信息。
在步骤二中，所述的滑窗计数的具体方法为：在某个航班的空管监视数据不更新时，以每过一个空管监视数据的更新周期为一次计数；当该航班的空管监视数据开始更新时，滑窗计数清零，形成在时间轴上不断推进的滑窗。
本发明提供的基于多数据源的航班位置信息并行化融合方法具有如下优点：(a)基于滑窗的航班位置信息融合方法，实现了空管监视数据和航空公司的航班ACARS位置报数据的融合，保障了全空域内的航班可靠监视；(b)采用多线程机制实现航班位置信息融合的并行化；采用均衡化处理机制保障航班位置信息融合处理数量在各线程均衡化；以航班号为索引，采用基于折半查找的航班查询和插入机制，实现已有航班的快速定位和查询，实现新航班的快速按序插入。
附图说明
图1为本发明提供的基于多数据源的航班位置信息并行化融合系统结构示意图；
图2为本发明提供的基于多数据源的基于多数据源的航班位置信息并行化融合方法流程图；
图3是本发明提供的按照数据融合处理方法对数据进行融合处理的方法流程图；
图4是本发明提供的滑窗计数的具体方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的基于多数据源的航班位置信息并行化融合方法进行详细说明。
如图2所示，本发明提供的基于多数据源的航班位置信息并行化融合方法包括按顺序执行的下列步骤：
步骤1)建立如图1所示的基于多数据源的航班位置信息融合系统，并利用该系统确定处理线程数量和创建映射链表的S1阶段：
所述的系统包括相连接的并行化数据融合模块1和监控显示模块2；利用并行化数据融合模块1计算系统的每个处理线程的航班位置信息融合处理的处理容量，合理配置并行化处理线程的数量，保证在更新周期内系统能够处理完此次更新中的所有航班的位置信息，同时建立映射链表，用于存储各航班到处理线程的映射；然后以统一的数据结构发送给监控显示模块2；监控显示模块2将并行化数据融合模块1处理后的航班位置信息实时显示，以展现全空域范围内的航班态势；
步骤2)接收空管监视数据和ACARS位置报数据的S2阶段：利用并行化数据融合模块1接收空管局的空管监视数据和各航空公司的ACARS位置报数据，用于实现航班位置信息的更新；
步骤3)在映射链表中折半查找对应航班的映射线程的S3阶段：获取步骤2)中得到的空管监视数据或ACARS位置报数据的航班号，在映射链表中折半查找对应航班；
步骤4)判断航班是否在映射链表中的S4阶段：判断该航班是否在映射链表中，如果判断结果为“是”，则进入步骤5)；否则进入步骤6)；
步骤5)到对应的处理线程的融合数据链表中折半查找指定航班的S5阶段：到航班映射对应的处理线程的融合数据链表中折半查找指定航班；
步骤6)将新航班的位置信息自适应分配到相应处理线程，并将航班的航班号及其对应处理线程信息按序插入映射链表的S6阶段：实时记录各处理线程的处理压力,即当前处理的航班数，将新航班的位置信息分配到处理压力最小的处理线程中，以实现自适应均衡的并行化航班位置信息融合处理；同时，将航班的航班号及其对应处理线程信息以航班号的大小按升序插入映射链表中。
步骤7)数据融合处理的S7阶段：按照图3所示的数据融合处理方法对数据进行融合处理，得到融合数据；
步骤8)向监控显示模块发送融合数据的S8阶段：将融合数据以统一的数据结构发送给监控显示模块2。
如图3所示，在步骤6)中，所述的按照数据融合处理方法对数据进行融合处理的方法包括按顺序执行的下列步骤：
步骤一、接收数据的S601阶段：接收空管监视数据和ACARS位置报数据；
步骤二、滑窗计数的S602阶段：为每个航班维护一个滑窗，以实现对连续未更新的周期数进行计数,滑窗计数的具体方法见图4的说明；
步骤三、判断滑窗计数是否超过阈值的S603阶段：判断滑窗计数是否超过阈值，如果判断结果为“是”，则进入步骤四，否则下一步返回步骤二；
步骤四、判断ACARS位置报更新时刻和空管监视数据更新时刻大小的S604阶段：判断ACARS位置报更新时刻和空管监视数据更新时刻的大小，如果ACARS位置报的更新时刻大于空管监视数据的更新时刻，则进入步骤五；否则下一步进入步骤六；
步骤五、将ACARS位置报的位置信息作为融合后的最新位置信息的S605阶段：将ACARS位置报的位置信息作为融合后的最新位置信息；
步骤六、将监视数据的位置信息作为融合后的最新位置信息的S606阶段：将空管监视数据的位置信息作为融合后的最新位置信息。
如图4所示，在步骤二中，所述的滑窗计数的具体方法为：在某个航班的空管监视数据不更新时，以每过一个空管监视数据的更新周期为一次计数；当该航班的空管监视数据开始更新时，滑窗计数清零，形成在时间轴上不断推进的滑窗。
具体说明如下：
说明一、本示意图展示了从t时刻到t+(n+4)T时刻的某个航班的滑窗变化情况，T为空管监视数据的更新周期；
说明二、该航班的空管监视数据在t时刻和t+T时刻有更新，滑窗①的最大计数为0，并在t+T时刻清零；该航班的空管监视数据在t+T时刻和t+2T时刻有数据更新，滑窗②的最大计数为0，并在t+2T时刻清零；该航班的空管监视数据在t+2T时刻和t+(n+1)T时刻有数据更新，在t+3T时刻到t+nT时刻无数据更新，滑窗③的最大计数为n-2，并在t+(n+1)T时刻清零；该航班的空管监视数据在t+(n+1)T时刻和t+(n+3)T时刻有数据更新，在t+(n+2)T时刻无数据更新，滑窗④的最大计数为1，并在t+(n+3)T时刻清零；该航班的空管监视数据在t+(n+3)T时刻和t+(n+4)T时刻有数据更新，滑窗⑤的最大计数为0，并在t+(n+4)T时刻清零。
Claims (3)
1.一种基于多数据源的航班位置信息并行化融合方法，其特征在于：所述的基于多数据源的航班位置信息并行化融合方法包括按顺序执行的下列步骤：
步骤1)建立基于多数据源的航班位置信息融合系统，并利用该系统确定处理线程数量和创建映射链表的S1阶段：
所述的系统包括相连接的并行化数据融合模块(1)和监控显示模块(2)；利用并行化数据融合模块(1)计算系统的每个处理线程的航班位置信息融合处理的处理容量，合理配置并行化处理线程的数量，保证在更新周期内系统能够处理完此次更新中的所有航班的位置信息，同时建立映射链表，用于存储各航班到处理线程的映射；然后以统一的数据结构发送给监控显示模块(2)；监控显示模块(2)将并行化数据融合模块(1)处理后的航班位置信息实时显示，以展现全空域范围内的航班态势；
步骤2)接收空管监视数据和ACARS位置报数据的S2阶段：利用并行化数据融合模块(1)接收空管局的空管监视数据和各航空公司的ACARS位置报数据，用于实现航班位置信息的更新；
步骤3)在映射链表中折半查找对应航班的映射线程的S3阶段：获取步骤2)中得到的空管监视数据或ACARS位置报数据的航班号，在映射链表中折半查找对应航班；
步骤4)判断航班是否在映射链表中的S4阶段：判断该航班是否在映射链表中，如果判断结果为“是”，则进入步骤5)；否则进入步骤6)；
步骤5)到对应的处理线程的融合数据链表中折半查找指定航班的S5阶段：到航班映射对应的处理线程的融合数据链表中折半查找指定航班；
步骤6)将新航班的位置信息自适应分配到相应处理线程，并将航班的航班号及其对应处理线程信息按序插入映射链表的S6阶段：实时记录各处理线程的处理压力,即当前处理的航班数，将新航班的位置信息分配到处理压力最小的处理线程中，以实现自适应均衡的并行化航班位置信息融合处理；同时，将航班的航班号及其对应处理线程信息以航班号的大小按升序插入映射链表中；
步骤7)数据融合处理的S7阶段：按照数据融合处理方法对数据进行融合处理，得到融合数据；
步骤8)向监控显示模块发送融合数据的S8阶段：将融合数据以统一的数据结构发送给监控显示模块(2)。
2.根据权利要求1所述的基于多数据源的航班位置信息并行化融合方法，其特征在于：在步骤6)中，所述的按照数据融合处理方法对数据进行融合处理的方法包括按顺序执行的下列步骤：
步骤一、接收数据的S601阶段：接收空管监视数据和ACARS位置报数据；
步骤二、滑窗计数的S602阶段：为每个航班维护一个滑窗，以实现对连续未更新的周期数进行计数；
步骤三、判断滑窗计数是否超过阈值的S603阶段：判断滑窗计数是否超过阈值，如果判断结果为“是”，则进入步骤四，否则下一步返回步骤二；
步骤四、判断ACARS位置报更新时刻和空管监视数据更新时刻大小的S604阶段：判断ACARS位置报更新时刻和空管监视数据更新时刻的大小，如果ACARS位置报的更新时刻大于空管监视数据的更新时刻，则进入步骤五；否则下一步进入步骤六；
步骤五、将ACARS位置报的位置信息作为融合后的最新位置信息的S605阶段：将ACARS位置报的位置信息作为融合后的最新位置信息；
步骤六、将监视数据的位置信息作为融合后的最新位置信息的S606阶段：将空管监视数据的位置信息作为融合后的最新位置信息。
3.根据权利要求3所述的基于多数据源的航班位置信息并行化融合方法，其特征在于：在步骤二中，所述的滑窗计数的具体方法为：在某个航班的空管监视数据不更新时，以每过一个空管监视数据的更新周期为一次计数；当该航班的空管监视数据开始更新时，滑窗计数清零，形成在时间轴上不断推进的滑窗。
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