CN111813809A - 飞行计划集中处理的双中心数据同步系统及方法 - Google Patents

飞行计划集中处理的双中心数据同步系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种飞行计划集中处理的双中心数据同步系统及方法，系统包括：数据提取子系统、数据接收子系统及数据同步子系统；其中，数据提取子系统包含：请求接收模块、数据提取模块、格式转换模块及第一数据发送模块；数据接收子系统包括：第二接收模块及数据匹配更新模块；数据同步子系统包括：模式注册模块、同步请求模块、第一数据接收模块、数据校验模块、缓存模块及第二数据发送模块；本发明数据同步系统自动切换数据获取和同步方向，实现无缝切换，保障数据不丢失。

Description

飞行计划集中处理的双中心数据同步系统及方法
技术领域
本发明属于民用航空空中交通管制(ATC)的飞行计划集中处理领域，具体指代一种飞行计划集中处理的双中心数据同步系统及方法。
背景技术
飞行计划集中处理系统是对航空公司提交的飞行计划动态报文进行“集中受理、集中处理、统一发布”的集中式数据处理系统。在完整统一预先飞行计划的基础上，对领航计划的格式和内容进行验证审核，并分发给用户使用。系统主要目标是通过集中式的报文受理和审核，提高飞行计划的数据质量，满足管制用户、流量管理用户、统计清算单位以及军方等用户的数据需求。
当前，全国范围只有一套全国飞行计划处理系统运行，部署在上海市飞行计划集中处理中心。由于缺少异地运行系统，在地区级自然灾害、战争、恐怖袭击等影响整个区域造成系统整体瘫痪时，现有的“单中心”系统无法保障空中交通安全管制的需要。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种飞行计划集中处理的双中心数据同步系统及方法，以解决在突发灾害时，受灾地区飞行计划处理中心的系统不能继续承担运行任务的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种飞行计划集中处理的双中心数据同步系统，包括：数据提取子系统(部署于飞行计划集中处理主用中心)、数据接收子系统(部署于飞行计划集中处理备用中心)及数据同步子系统；其中，数据提取子系统包含：请求接收模块、数据提取模块、格式转换模块及第一数据发送模块；数据接收子系统包括：第二接收模块及数据匹配更新模块；数据同步子系统包括：模式注册模块、同步请求模块、第一数据接收模块、数据校验模块、缓存模块及第二数据发送模块；
模式注册模块，用于对飞行计划集中处理系统的模式注册，确定主用和备用两种运行模式；
同步请求模块，用于发送同步数据请求指令；
请求接收模块，用于接收同步请求模块发送的数据同步指令；
数据提取模块，根据上述请求指令实时自动触发或定时被动提取同步数据；
格式转换模块，用于对数据提取模块提取的同步数据进行格式转换，转换为固定的格式；
第一数据发送模块，将格式转换模块进行格式转换后的同步数据发送给第一数据接收模块；
第一数据接收模块，用于接收上述第一数据发送模块发送的同步数据；
数据校验模块，用于对上述第一数据接收模块接收的同步数据进行合法性校验；
缓存模块，用于对上述合法性校验通过的数据进行暂时存储；
第二数据发送模块，用于将数据校验模块校验后的合法的同步数据发送给第二数据接收模块；
第二数据接收模块，用于接收上述合法的同步数据；
数据匹配更新模块，用于对接收到的合法的同步数据进行信息匹配、更新。
优选地，所述数据提取子系统发送同步数据的方式分为实时同步和定时同步。
所述实时同步，当操作人通过人工界面触发动态飞行计划和基础环境数据的新增、变更和删除时，自动触发数据同步。
所述定时同步，建立定时同步数据周期，在规定的周期内，定时发送选定数据类型的所有数据；如选定数据类型为航班时刻表，同步周期设置为每天20:00，这样每天20:00，数据同步子系统向飞行计划集中处理主用中心发送同步航班时刻表请求，数据提取子系统接收请求后，开始从飞行计划集中处理主系统提取数据。
优选地，所述数据同步子系统进行数据同步采用消息队列(MQ)程序PTP(点对点)方式，且记录数据推送日志。
优选地，所述数据校验模块对接收到的同步数据按照固定的格式进行合法性校验，即判断数据是否能够识别，若无法识别则丢弃该数据，并记录日志；若能够识别则缓存该数据包。
优选地，所述数据匹配更新模块对合法的同步数据进行匹配，若匹配成功则更新相关数据并记录日志；否则，记录匹配不成功的数据信息、匹配不成功的原因及操作日志。
本发明还提供一种飞行计划集中处理的双中心数据同步方法，基于上述系统，步骤如下：
1)对飞行计划集中处理系统的模式注册，确定主用和备用两种运行模式；
2)同步请求模块定时向数据提取子系统发送同步数据请求指令；
3)请求接收模块根据同步请求模块定时发送指令时间规则，接收上述同步数据请求指令，若未接收到请求指令，则向数据提取模块发布停止数据提取指令；若接收到请求指令，则向数据提取模块发布数据提取指令；
4)当数据提取模块接收到数据提取指令，根据数据同步规则参数表，提取同步数据，存入提取数据队列，否则接收到停止数据提取指令，暂停数据提取工作；
5)格式转换模块从提取数据队列获取数据包，对上述同步数据进行格式转换；
6)将格式转换后的数据包，通过第一数据发送模块发送数据同步子系统；
7)第一数据接收模块，接收步骤6)中的同步数据，存入第一数据接收队列；
8)数据效验模块从第一数据接收队列获取数据包，进行合法性校验，并将效验通过的数据推送给缓存数据库，进行临时存储；
9)第二数据发送模块，向数据接收子系统发送同步数据；
10)第二数据接收模块，接收数据同步子系统推送的同步数据，存入第二数据接收队列，并依次推送给数据匹配更新模块；；
11)将接收到的步骤10)第二数据接收队列中的数据进行信息匹配，若匹配成功则更新相关数据并记录日志；否则，记录匹配不成功的数据信息、匹配不成功的原因及操作日志。
本发明的有益效果：
1)基于全国飞行计划集中处理“双中心”运行机制，提供一种异地“双中心”数据同步系统和方法，解决在突发灾害，受灾地区飞行计划处理中心的系统不能继续承担运行任务情况下，通过数据同步功能实现另一个中心管制服务的实时接管。
2)本发明中系统流程清晰、各模块分工明确，稳定性强，数据同步可以不间断的进行。各功能模块都采用集群部署，数量可以根据实际业务和性能要求动态增加和减少。增加了系统的灵活性，提高了整个系统的处理性能。
3)本发明当主备切换时，可以提前录入数据，提前维护数据，在预先录好的切换时间点，数据同步系统自动切换数据获取和同步方向，实现“无缝切换”，保障数据不丢失。
4)本发明所有同步数据采用遵循FIXM(航班信息交换模型)标准的固定XML格式报文，该标准是一种致力于对航班和流量信息进行标准化的全球标准，符合全球空中交通管制技术发展方向，具备可扩展性和前瞻性。
5)本发明的系统采用数据队列模式，为了提高队列的读取和写入速度，所有队列都采用内存级缓存库，提高系统处理性能。
附图说明
图1绘示本发明系统的原理图。
具体实施方式
本发明中所用的专用术语和常用缩写进行定义，如下：
航班时刻表：航空器周期性飞行的航班计划；一年两版(夏秋和冬春)航班时刻表。
飞行计划数据：周期性的航班时刻表数据展开到每一天的具体航班飞行计划，包括过去飞行计划、预先飞行计划和动态飞行计划；
过去飞行计划：当日之前(已经过去)的每日航班飞行计划。
预先飞行计划：还未执行或当天正在执行的每日航班飞行计划。根据实际运行时间轴分为未执行飞行计划(除当日和次日)、次日执行飞行计划、当日执行飞行计划。
动态飞行计划：通过接收飞行动态电报(AFTN\SITA)对当日执行飞行计划开展计划匹配，实时对计划的相关信息变更。例如，实时接收到AFTN的起飞报(DEP)，变更本航班计划的状态、起飞时间等信息。
飞行动态电报：包括AFTN和SITA两种电报传输网络和电报格式，是动态飞行计划的电报格式；
AFTN：民航固定格式电报网，承担中国民用航空局国内与国际的空中交通管理，飞行动态、航行气象及民航局有关部门业务事物处理等的信息交换，涉及报文包括FPL、CHG、DLA、CNL、DEP、ARR、EST、CPL等电报；
SITA：服务航空运输企业实现航班、气象和商务信息等电报传输网络，涉及报文包括FPL、CHG、DLA、CNL、AD、AA等电报。
基础环境数据：指系统所需要使用到的各类运行参数，包括机场数据管理、空域数据管理、服务单位信息管理、重要点数据管理、航段数据管理、航路数据管理、班机航线管理、外籍机组执飞许可管理、动态电报地址管理、航空公司信息管理、航空器注册信息管理、机型信息管理、限制区数据、航行通告数据等。
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
参照图1所示，本发明的本发明的一种飞行计划集中处理的双中心数据同步系统，包括：数据提取子系统(部署于飞行计划集中处理主用中心)、数据接收子系统(部署于飞行计划集中处理备用中心)及数据同步子系统；飞行计划集中处理主系统通过数据同步子系统实时向飞行计划集中处理备系统发送同步数据；同步的数据包括航班时刻表、飞行计划数据和基础环境数据。
其中，数据提取子系统包含：请求接收模块、数据提取模块、格式转换模块及第一数据发送模块；数据接收子系统包括：第二接收模块及数据匹配更新模块；数据同步子系统包括：模式注册模块、同步请求模块、第一数据接收模块、数据校验模块、缓存模块及第二数据发送模块；
模式注册模块，用于对飞行计划集中处理系统的模式注册，确定主用和备用两种运行模式。建立“状态记录信息表”，提供人机交互界面和接口维护“状态记录信息表”，具体数据项包含中心名称(北京、上海)、运行模式(主用、备用)、系统状态(正常、故障、检修)、开始时间(注：判断条件>＝)、结束时间(注：判断条件<)；具体如下表1所示：
表1
Figure BDA0002539121070000041
“状态记录信息表”数据维护必须符合以下规则：
1)同时只能有一个中心的运行系统“运行模式”能被注册为主用；
2)表中数据重复性效验规则，“中心名称”值是单中心(如北京)不同行数据不能在“开始时间”和“结束时间”之间相互交叉；
3)“结束时间”可以为空，其他数据项都不能为空值。
同步请求模块，用于发送同步数据请求指令；
1)制定定时发送指令时间规则，依据该规则定时(每隔N小时，整点时)从“状态记录信息表”判断注册为主用模式的运行中心位置。
判断当前“双中心”哪个是主用中心的条件为：
运行模式＝‘主用’AND系统状态＝‘正常’AND
(TO_CHAR(开始时间,'YYYYMMDD HH24:MI:SS')<＝
TO_CHAR(SYSDATE,'YYYYMMDD HH24:MI:SS')<
TO_CHAR(NVL(结束时间,'SYSDATE+1'),'YYYYMMDD HH24:MI:SS'))
2)只有上述条件能够满足，同步请求模块才向“双中心”中注册为主用中心的数据提取子系统发布同步数据请求指令。
示例，同步请求模块每过1小时，整点通过“状态记录信息表”判断主用中心的地址，向主用中心的请求接收模块发送同步数据请求指令。
请求接收模块，部署于飞行计划集中处理主用中心，接收同步请求模块发送同步数据请求指令。根据同步请求模块定义的定时发送指令时间规则，开展数据提取指令发布的判断，当在规定时间(整点+N分钟)内未收到同步数据请求指令，向数据提取模块发布停止数据提取指令；否则，向数据提取模块发布数据提取指令。
数据提取模块，通过梳理主/备用中心日常运行各类数据实时性要求，确定数据同步方式，如表2所示，各分类数据同步方式分为实时同步和定时同步两种。
表2
Figure BDA0002539121070000051
根据表2建立数据同步规则参数表，该表主要字段为数据类型、数据类型名称、数据同步方式(1定时同步，2实时同步，0不同步)，具体详见表3。
表3
数据类型 数据类型名称 数据同步方式
RPL-01 航班换季时刻表 1
RPL-02 动态飞行计划数据 2
RPL-X …… ……
…… …… ……
数据提取模块接收到停止数据提取指令后，数据提取子系统停止工作；否则，接收到数据提取指令，根据数据同步模型向主用中心的飞行计划集中处理系统实时自动触发或定时被动提取各类同步数据，存入提取数据队列队尾，并依次推入格式转换模块。同时对提取的同步数据增加数据标签(本专利中简称标签)，数据标签主要字段为数据提取流水号(10位自增序列)、系统名称(北京或上海)、数据提取时间、数据类型等。
所述实时同步，当操作人通过人工界面触发动态飞行计划和基础环境数据的新增、变更和删除时，自动触发数据同步。
所述定时同步，建立定时同步数据周期，在规定的周期内，定时发送选定数据类型的所有数据；如选定数据类型为航班时刻表，同步周期设置为每天20:00，这样每天20:00，数据同步系统向飞行计划集中处理主用中心发送同步航班时刻表请求，数据提取子系统接收请求后，开始从飞行计划集中处理主系统提取数据。
格式转换模块，依次对数据提取模块内提取数据队列的同步数据进行格式转换，转换为固定的XML格式报文，XML报文的数据项、内容、语法等格式规范遵循FIXM(航班信息交换模型，该标准是一种致力于对航班和流量信息进行标准化的全球标准)标准。各数据类型具体格式按照空管局制定《民用航空飞行计划集中处理系统主/备系统间数据同步格式标准》(本专利中简称《数据同步格式标准》)要求转换。
格式说明：
(1)报文以<MSG>和</MSG>作为一条完整的数据。
(2)所有数据都由<HEADINFO>和<BODY>组成。
<HEADINFO>是消息头，主要栏目项为数据提取模块生成的数据标签信息，<BODY>是消息体，主要栏目项为各数据类型的具体字段项。
(3)<HEADINFO>中由SID、SNAME和SNDTIME组成。
SID是消息的流水号，格式为数字最长为10位。SID值为数据提取模块生成的数据标签内“数据提取流水号”项。
SNAME是系统名称，格式为字符串。SNAME值为数据提取模块生成的数据标签内“系统名称”项。
STIME表示消息发送时间由14位的日期时间组成，该时间是PEK(北京)时间，如20180301120530。STIME值为数据提取模块生成的数据标签内“数据提取时间”项。
BODY中的TYPE表示该消息的数据类型。STIME值为数据提取模块生成的数据标签内“数据类型”项。
(4)BODY中由DATAS组成。
BODY中的DATAS表示该消息的数据部分，会包括至少一条数据，一条消息只存在一个数据类型的数据。
DATAS中的DATA表示一条数据，DATA的具体数据标签和数据内容符合《数据同步格式标准》对应数据类型的数据项定义规范。
(5)格式如下
Figure BDA0002539121070000071
第一数据发送模块，将格式转换模块进行格式转换后的同步数据发送给第一数据接收模块；
发送同步数据采用消息队列(MQ)程序PTP(点对点)方式，发送数据成功时，记录数据提取子系统完成从主用中心飞行计划集中处理系统数据提取的日志信息，否则记录错误日志。
第一数据接收模块，用于接收上述第一数据发送模块发送的同步数据；
该模块接收同步数据，存入第一数据接收队列队尾，并依次推入数据校验模块。并记录数据同步子系统数据接受日志。同时第一数据接收模块提供人机界面维护开/关接收同步数据的功能。
从“状态记录信息表”判断注册为备用模式系统的系统状态，当备用中心系统处于长时间故障或维修状态时(时间根据数据同步子系统缓存模块的数据包存储能力确定)，人工关闭数据接收功能，记录主/备用中心系统暂停数据同步时间点(当备用中心系统恢复时，需人工从该时间节点开始执行一次性同步数据操作)，同时发送请求清除数据同步子系统中待同步的缓存数据包，否则，短期故障或维修，正常接收同步数据。
数据校验模块，用于对上述第一数据接收模块内第一数据接收队列中收的同步数据，依次进行合法性校验，合法性效验按照《数据同步格式标准》规定进行，即判断数据是否能够识别，若无法识别则丢弃该数据，并记录日志；否则能够识别，向缓存模块传输数据包。
缓存模块，该模块部署高速缓存数据库，临时存储数据校验模块通过的同步数据，同步数据依次放入缓存数据队列并等待被发送。
第二数据发送模块，用于将数据校验模块校验后的合法同步数据发送给第二接收模块；
判断备用中心飞行计划集中处理系统是否正常，判断依据以关键字“数据提取时间”(数据标签对应项的值)在“状态记录信息表”中数据项“开始时间”与“结束时间”之间“运行模式”为备用的数据，当“系统状态”为正常状态时，将缓存模块队列中的数据依次发送给备用中心的数据接收子系统，同时缓存数据库中释放发送成功的数据包，并记录日志；否则，为故障或检修状态的情况，保留数据，直到故障或检修恢复为正常运行备用系统时，再将缓存模块队列中数据按时序依次进行发送，并记录日志。
发送同步数据采用消息队列(MQ)程序PTP(点对点)方式，向部署于飞行计划集中处理备用中心的数据接收子系统发送同步数据。
第二数据接收模块，部署于飞行计划集中处理备用中心的，用于接收上述合法的同步数据；
该模块接收数据同步子系统推送的同步数据，存入第二数据接收队列队尾，并依次推入数据匹配更新模块。并记录数据接收子系统数据接受日志。
数据匹配更新模块，用于对接收到的合法的同步数据进行信息匹配、更新。
从第二数据接收队列获取数据包，根据信息匹配规则，对备用中心飞行计划集成处理系统内数据进行更新。若匹配成功则更新相关数据并记录日志；否则，记录匹配不成功的数据信息、匹配不成功的原因及操作日志。
具体匹配规则
1.主/备用数据中心采用统一的数据唯一序号生成规则，数据唯一序号由数据类型+流水号(10位自增序列)组成；
2.备用中心系统根据数据类型和数据唯一序号匹配相对应的数据类型表，如匹配上数据唯一序号，更新匹配上的数据，如匹配不上数据唯一序号，执行插入数据操作。
本发明还提供一种飞行计划集中处理的双中心数据同步方法，步骤如下：
1)对飞行计划集中处理系统的模式注册，确定主用和备用两种运行模式；
2)同步请求模块定时向数据提取子系统发送同步数据请求指令；
3)请求接收模块根据同步请求模块定时发送指令时间规则，接收上述同步数据请求指令，若未接收到请求指令，则向数据提取模块发布停止数据提取指令；若接收到请求指令，则向数据提取模块发布数据提取指令；
4)当数据提取模块接收到数据提取指令，根据数据同步规则参数表，提取同步数据，存入提取数据队列，否则接收到停止数据提取指令，暂停数据提取工作；
5)格式转换模块从提取数据队列获取数据包，对上述同步数据进行格式转换；
6)将格式转换后的数据包，通过第一数据发送模块发送数据同步子系统；
7)第一数据接收模块，接收步骤6)中的同步数据，存入第一数据接收队列；
8)数据效验模块从第一数据接收队列获取数据包，进行合法性校验，并将效验通过的数据推送给缓存数据库，进行临时存储；
9)第二数据发送模块，向数据接收子系统发送同步数据；
10)第二数据接收模块，接收数据同步子系统推送的同步数据，存入第二数据接收队列，并依次推送给数据匹配更新模块；；
11)将接收到的步骤10)第二数据接收队列中的数据进行信息匹配，若匹配成功则更新相关数据并记录日志；否则，记录匹配不成功的数据信息、匹配不成功的原因及操作日志。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种飞行计划集中处理的双中心数据同步系统，其特征在于，包括：数据提取子系统、数据接收子系统及数据同步子系统；其中，数据提取子系统包含：请求接收模块、数据提取模块、格式转换模块及第一数据发送模块；数据接收子系统包括：第二接收模块及数据匹配更新模块；数据同步子系统包括：模式注册模块、同步请求模块、第一数据接收模块、数据校验模块、缓存模块及第二数据发送模块；
模式注册模块，用于对飞行计划集中处理系统的模式注册，确定主用和备用两种运行模式；
同步请求模块，用于发送同步数据请求指令；
请求接收模块，用于接收同步请求模块发送的数据同步指令；
数据提取模块，根据上述请求指令实时自动触发或定时被动提取同步数据；
格式转换模块，用于对数据提取模块提取的同步数据进行格式转换，转换为固定的格式；
第一数据发送模块，将格式转换模块进行格式转换后的同步数据发送给第一数据接收模块；
第一数据接收模块，用于接收上述第一数据发送模块发送的同步数据；
数据校验模块，用于对上述第一数据接收模块接收的同步数据进行合法性校验；
缓存模块，用于对上述合法性校验通过的数据进行暂时存储；
第二数据发送模块，用于将数据校验模块校验后的合法的同步数据发送给第二数据接收模块；
第二数据接收模块，用于接收上述合法的同步数据；
数据匹配更新模块，用于对接收到的合法的同步数据进行信息匹配、更新。
2.根据权利要求1所述的飞行计划集中处理的双中心数据同步系统，其特征在于，所述数据提取子系统发送同步数据的方式分为实时同步和定时同步。
3.根据权利要求1所述的飞行计划集中处理的双中心数据同步系统，其特征在于，所述数据同步子系统进行数据同步采用消息队列程序PTP方式，且记录数据推送日志。
4.根据权利要求1所述的飞行计划集中处理的双中心数据同步系统，其特征在于，所述数据校验模块对接收到的同步数据按照固定的格式进行合法性校验，即判断数据是否能够识别，若无法识别则丢弃该数据，并记录日志；若能够识别则缓存该数据包。
5.根据权利要求1所述的飞行计划集中处理的双中心数据同步系统，其特征在于，所述数据匹配更新模块对合法的同步数据进行匹配，若匹配成功则更新相关数据并记录日志；否则，记录匹配不成功的数据信息、匹配不成功的原因及操作日志。
6.一种飞行计划集中处理的双中心数据同步方法，基于上述权利要求1至5中任一系统，其特征在于，步骤如下：
1）对飞行计划集中处理系统的模式注册，确定主用和备用两种运行模式；
2）同步请求模块定时向数据提取子系统发送同步数据请求指令；
3）请求接收模块根据同步请求模块定时发送指令时间规则，接收上述同步数据请求指令，若未接收到请求指令，则向数据提取模块发布停止数据提取指令；若接收到请求指令，则向数据提取模块发布数据提取指令；
4）当数据提取模块接收到数据提取指令，根据数据同步规则参数表，提取同步数据，存入提取数据队列，否则接收到停止数据提取指令，暂停数据提取工作；
5）格式转换模块从提取数据队列获取数据包，对上述同步数据进行格式转换；
6）将格式转换后的数据包，通过第一数据发送模块发送数据同步子系统；
7）第一数据接收模块，接收步骤6）中的同步数据，存入第一数据接收队列；
8）数据效验模块从第一数据接收队列获取数据包，进行合法性校验，并将效验通过的数据推送给缓存数据库，进行临时存储；
9）第二数据发送模块，向数据接收子系统发送同步数据；
10）第二数据接收模块，接收数据同步子系统推送的同步数据，存入第二数据接收队列，并依次推送给数据匹配更新模块；
11）将接收到的步骤10）第二数据接收队列中的数据进行信息匹配，若匹配成功则更新相关数据并记录日志；否则，记录匹配不成功的数据信息、匹配不成功的原因及操作日志。
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