CN114842679B - 一种机场场面航迹数据的记录回放方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种机场场面航迹数据的记录回放方法和系统，其通过解析预设时间段内接收到的机场场面航迹数据并从中提取有效的航迹字段，例如单目标对象时间戳、航迹ID、航迹名称、航迹类型、航迹经度、航迹纬度进行打包保存，一方面大大减少了因采用视频格式或者保留原始数据而占用的大量存储资源、网络资源等，另一方面使得在进行数据回放时，可以根据提取的字段数据有效还原出场面目标对象在指定时间的场面航迹，满足实际需求。此外，本申请将预设时间段内解析后的航迹数据按时间顺序进行存放在数据库中，提高了机场航迹回放时的数据检索速度，减少了数据回放时的数据查询时间以及占用的系统计算资源和网络资源。

Description

一种机场场面航迹数据的记录回放方法和系统

技术领域

本申请涉及数据处理领域，具体涉及一种机场场面航迹数据的记录回放方法和系统。

背景技术

如今随着时代不断进步，经济不断发展，航空领域的工作量不断加重，地面的交通拥堵，机场的交通也变得拥挤，特别是最近十年，航空公司的规模不断壮大，导致机场场面内飞机起降次数大大增加，同时机场场面保障车辆也随着飞机数量的增长，规模变得越来越大，机场场面飞机与飞机之间、飞机与保障车辆，以及车辆与车辆之间发生冲突的概率加大。如何在有限的空间里，在复杂多变的天气条件下，管理好日益增多的飞机及相应产生的穿越在跑道、滑行道上越来越多的后勤保障车辆，成为各国机场当局必须考虑的问题，利用机场场面运行监视系统辅助空管或机场管制人员进行地面交通管制已逐渐成为机场发展的一种趋势。机场场面运行监控系统集成机场场面电子地图、定位服务、航班信息、车辆信息等，可利用可视化平台对飞行区运行动态进行统一监控、预警和管理功能。

机场场面记录回放系统是机场场面运行监控系统极其重要的一部分。通过机场场面记录回放系统，可以实时将机场场面上所有的目标航迹信息(包括飞机和保障车辆)全部记录下来。方便空管或机场管制人员进行员工场面运行培训，场面运行效率分析，以及出现重大事故时的事故回溯，带来了极大的帮助。

目前，常见的机场场面回放系统，一种是通过视频录制的方式，系统将场面运行监控系统的客户端屏幕逐帧录制下来，然后回放的时候，通过播放器将视频信息进行播放。另一种是将机场场面所有的航迹信息全部保存到文件中，回放时通过遍历文件的形式进行回放。这两种方式都会导致占用大量的磁盘容量、网络、内存和CPU资源。并且在系统回放的时候，效率较低，无法快速回放到指定的时间点。

发明内容

针对上述技术问题，本申请采用的技术方案为：一种机场场面航迹数据记录回放方法，包括以下步骤：S100，判断需要记录数据还是回放数据，如果需要记录数据，则执行步骤S201；如果需要回放数据，则执行步骤S301；S201，获取预设时间窗口内的机场场面航迹数据[D₁,D₂,...,D_n]及其系统接收时间[T₁,T₂,...,T_n]，其中，D_i为所述预设时间窗口内的第i帧机场场面航迹数据，T_i为D_i的系统接收时间，1≤i≤n；S202，解析机场场面航迹数据[D₁,D₂,...,D_n]以获取解析后场面航迹数据[F₁,F₂,...,F_n]，其中，解析后场面航迹数据F_i通过解析机场场面航迹数据D_i获取，至少包括：单目标对象时间戳、航迹ID、航迹名称、航迹类型、航迹经度、航迹纬度；S203，打包解析后场面航迹数据[F₁,F₂,...,F_n]为一条数据库数据记录并保存至数据库，其中，所述数据库数据记录附加T_n为该记录的时间戳；S301，获取用户输入参数，所述用户输入参数至少包括：回放时间起点T_d、回放时间终点T_u、数据读取时间间隔ΔT、回放速度；S302，基于回放时间起点T_d和回放时间终点T_u，从所述数据库中读取时间片段[P₁,P₂,...,P_m]对应的数据[G₁,G₂,...,G_m]，其中，P₁,P₂,...,P_m通过将回放时间起点T_d和回放时间终点T_u之间的时间段按照数据读取时间间隔ΔT从前往后依次划分得到，相邻两个时间片段的交集为空，G_j为第j个时间片段P_j内从所述数据库中读取的全部数据库数据记录，1≤j≤m；S303，依次将数据[G₁,G₂,...,G_m]解析为多个单目标对象数据，并按照回放速度发送到显示模块进行显示。

一种机场场面航迹数据的记录回放系统，其包括非瞬时性存储器和处理器，所述非瞬时存储器存储有计算机程序，所述处理器用于加载并执行所述计算机程序以实现以上所述的机场场面航迹数据的记录回放方法。

本申请至少具有以下技术效果：本申请通过解析预设时间窗口内接收到的机场场面航迹数据并从中提取有效的航迹字段，例如单目标对象时间戳、航迹ID、航迹名称、航迹类型、航迹经度、航迹纬度进行打包保存，一方面大大减少了因采用视频格式或者保留原始数据而占用的大量存储资源、网络资源等，另一方面使得在进行数据回放时，可以根据提取的字段数据有效还原出场面目标对象在指定时间的场面航迹，满足实际需求。此外，本申请将预设时间窗口内解析后的航迹数据按时间顺序进行存放在数据库中，提高了机场航迹回放时的数据检索速度，减少了数据回放时的数据查询时间以及占用的系统计算资源和网络资源。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的机场场面航迹数据的记录回放方法流程图；

图2为本申请另一实施例提供的机场场面航迹数据的记录回放方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供一种机场场面航迹数据的记录回放方法，如图1所示，其包括以下步骤：

S100，判断需要记录数据还是回放数据，如果需要记录数据，则执行步骤S201；如果需要回放数据，则执行步骤S301。例如，当接收到机场消息中间件传送的相关数据时判断为需要记录数据，当用户要进行数据回放时判断为需要回放数据。

S201，获取预设时间窗口内的机场场面航迹数据[D₁,D₂,...,D_n]及其系统接收时间[T₁,T₂,...,T_n]，其中，D_i为所述预设时间窗口内的第i帧机场场面航迹数据，T_i为D_i的系统接收时间，1≤i≤n。在本申请中，所述预设时间窗口的时长取值和前端的系统刷新时间间隔成正比例函数关系，例如，预设时间窗口的时长＝cof×前端系统刷新时间间隔，系数cof的取值范围为[0.5,10]，优选的，所述预设时间窗口的时长取值和前端的系统刷新时间间隔相同，即cof＝1，所述前端为用于显示各种数据的前端。当需要获取当前一整天的场面航迹数据时，将当天按照所述预设时间窗口进行无重合划分，并分别获取每个时间窗口中的机场场面航迹数据即可。

S202，解析机场场面航迹数据[D₁,D₂,...,D_n]以获取解析后场面航迹数据[F₁,F₂,...,F_n]，其中，解析后场面航迹数据F_i通过解析机场场面航迹数据D_i获取，包括：单目标对象时间戳、航迹ID、航迹名称、航迹类型、航迹经度、航迹纬度。具体的，接收的第i帧机场场面航迹数据D_i为JSON格式的数据，为了获取所述解析后场面航迹数据F_i，可以将JSON格式的数据首先解析为字符串，然后从字符串中提取所需的字段，所述的单目标对象可以为机场场面中的飞机、保障车辆、工作人员等中的任何一种，所述的单目标对象时间戳用于表明消息中间件获取所述目标对象的航迹数据时间。

S203，打包解析后场面航迹数据[F₁,F₂,...,F_n]为一条数据库数据记录并保存至数据库，其中，所述数据库数据记录附加T_n为该条数据库数据记录的时间戳。具体的，打包解析后场面航迹数据[F₁,F₂,...,F_n]为一条数据库数据记录为将解析后场面航迹数据F₁,F₂,...,F_n按照特定规则进行保存，进而得到一条数据记录。优选的，在本申请中，数据库中的数据库数据记录按照时间戳进行顺序保存。

S301，获取用户输入参数，所述用户输入参数至少包括：回放时间起点T_d、回放时间终点T_u、数据读取时间间隔ΔT、回放速度。在本申请中，数据读取时间间隔ΔT为每次从数据库中读取数据的时间段，其取值范围跟系统的CPU性能(CPU核心数、CPU频率)、内存容量、网络带宽等成函数关系，具体的，数据读取时间间隔ΔT的取值范围为[5秒，20秒]，优选为12秒。表1为根据系统的硬件性能得到的数据读取时间间隔ΔT和数据读取时常用的几种机场数据处理系统的系统流畅程度(例如是否出现卡顿、卡顿时间长短等)、数据读取效率等性能之间的关系。回放速度可以是倍速，例如2倍、3倍等，也是可以0.5倍等，用于表示从数据库中读取数据后，将数据发送到显示终端的速度。

表1

S302，基于回放时间起点T_d和回放时间终点T_u，从所述数据库中读取时间片段[P₁,P₂,...,P_m]对应的数据[G₁,G₂,...,G_m]，其中，P₁,P₂,...,P_m通过将回放时间起点T_d和回放时间终点T_u之间的时间段按照数据读取时间间隔ΔT从前往后依次划分得到，相邻两个时间片段的交集为空，G_j为第j个时间片段P_j内从所述数据库中读取的全部数据库数据记录，1≤j≤m。举例说明，当T_d取值为0，T_u取值为20，ΔT取值为5，则可知，m＝4，即将T_d和T_u之间的时间段划分为4段相关不重叠的时间片段，且4个时间片段的并集正好为T_d和T_u之间的时间段。

S303，依次将数据[G₁,G₂,...,G_m]解析为多个单目标对象数据，并按照回放速度发送到显示模块进行显示。由于G_j中包含的航迹数据不仅仅是一个目标对象的航迹数据，因此，需要对G_j进行反向解包并解析为多个单目标对象数据，一个实施方式中，可以按照航迹ID来区分不同目标对象的航迹数据。当以5倍快速回放航迹数据时，就将5秒内的全部航迹数据在1秒内依单个目标对象的时间戳顺序发送完成，0.5倍慢速回放时，将1秒数据在2秒内依单个目标对象的时间戳顺序发送完成。

综合上述内容可知，通过解析预设时间窗口内接收到的机场场面航迹数据并从中提取有效的航迹字段，例如单目标对象时间戳、航迹ID、航迹名称、航迹类型、航迹经度、航迹纬度进行打包保存，一方面大大减少了因采用视频格式或者保留原始数据而占用的大量存储资源、网络资源等，另一方面使得在进行数据回放时，可以根据提取的字段数据有效还原出场面目标对象在指定时间的场面航迹，满足实际需求。此外，本申请将预设时间窗口内解析后的航迹数据按时间顺序进行存放在数据库中，提高了机场航迹回放时的数据检索速度，减少了数据回放时的数据查询时间以及占用的系统计算资源和网络资源。

在本申请中，通过和机场的消息中间件建立会话以从所述中间件接收机场场面航迹数据，具体的，在步骤S100之前还包括以下步骤：

S1，通过机场局域网络与消息中间件建立网络连接。其中，所述消息中间件为可以提供机场场面航迹数据的至少一个消息中间件。

S2，设置用户名、密码、端口号、服务器IP及通道标识向消息中间件发起连接请求。如果连接失败，则再次发起请求连接，如果反复三次连接失败，则向显示终端发送连接失败消息。连接成功，则进行下一步。

S3，发布订阅模式和消息中间件创建消息会话接收端，以接收机场场面航迹数据。接收端的建立，可以避免消息中间件反向获取数据，保证数据的安全性。

通过上述方式和机场的消息中间件建立会话连接，可以安全地传输数据，也可以通过和指定的消息中间件建立连接来获取目标的数据，而不用接收非目标数据，避免因为无用数据占用网络资源和存储资源等。

在本申请中，为了在记录数据过程中避免无效数据占用系统的存储资源等，在步骤S201之前还包括以下步骤：

S200，当接收的机场场面航迹数据不为空且为目标对象的机场场面航迹数据时，保存接收的机场场面航迹数据。其中，机场场面中包含有包括飞机、保障车辆、工作人员等多个目标对象，因此，需要基于接收的机场场面航迹判断是否为目标对象的相关数据以判断是否需要保留数据，如果不是目标对象的相关数据，则直接丢弃该数据。

在本申请优选的实施例中，所述步骤S201-203具体包括以下步骤：

S001，判断是否存在一个预设数据缓存列表，否则执行步骤S002，是则执行S003；

S002，创建一个空的预设数据缓存列表，执行步骤S005；

S003，判断预设数据缓存列表是否为空，否则执行步骤S004，是否则执行S005；

S004，清空所述预设数据缓存列表，执行步骤S005；

S005，判断是否存在以当天日期命名的回放数据记录表，否则执行步骤S006，是则执行S007；

S006，创建以当天日期命名的回放数据记录表，执行步骤S007；

S007，获取第i帧机场场面航迹数据D_i及其系统接收时间T_i；

S008，判断系统接收时间T_i是否包含在所述预设时间窗口内，是则执行步骤S009，否则执行步骤S011。在该步骤中，通过比较所述系统接收时间T_i和所述预设时间窗口的时间起点和时间终点以判断所述系统接收时间T_i是否包含在该预设时间窗口内。当需要获取当前全天的场面航迹数据时，将当天按照所述预设时间窗口进行无重合划分，并分别获取每个时间窗口中的机场场面航迹数据即可。

S009，解析第i帧机场场面航迹数据D_i并提取有效字段得到解析后场面航迹数据F_i，所述有效字段至少包括：单目标对象时间戳、航迹ID、航迹名称、航迹类型、航迹经度、航迹纬度。

S010，将所述解析后场面航迹数据F_i保存至预设数据缓存列表中，i＝i+1；返回步骤S007；

S011，将所述数据缓存列表中的数据序列化为JSON字符串，向所述JSON字符串附加T_i-1后存储至所述数据库中以当天日期命名的回放数据记录表中，清空所述数据缓存列表。

在本申请另一优选的实施例中，步骤S302-S303包括以下步骤：

S0001，判断是否存在一个读取记录缓存，存在则执行步骤S0002，不存在则执行步骤S0003；

S0002，判断读取记录缓存是否为空，不是则执行步骤S0004，是则执行步骤S0005；

S0003，设置一个空的读取记录缓存，执行步骤S0005；

S0004，清空读取记录缓存，执行步骤S0005；

S0005，设置k＝0；

S0006：设置读取起始时间戳t₀＝T_d+k*ΔT，读取结束时间戳t₁＝T_d+(k+1)*ΔT；

S0007，判断t₁＞T_u是否成立，是则执行步骤S0008，否则执行步骤S0010；

S0008，判断t₀＞T_u是否成立，不成立则执行步骤S0009，否则执行步骤S0013；

S0009，t₁＝T_u，执行步骤S0010；

S0010，从数据库中将时间段[t₀，t₁]内的数据库数据记录读取出来并放入读取记录缓存；

S0011，终端显示系统按照回放速度从读取记录缓存中读取数据库数据记录，按照解析规则将数据库数据记录解析为多个单目标对象数据，然后将多个单目标对象数据发送到显示模块显示。具体的，在该步骤中，按照回放速度将所述解析的多个单目标对象数据发送至显示模块，以使得显示模块按照用户需求的速度回放数据。

S0012，k＝k+1，返回步骤S0006；

S0013，清空读取记录缓存，向终端显示系统发送停止消息，方法结束。

优选的，所述读取记录缓存为阻塞队列，进而实现数据存放和数据读取的双向并列执行，进一步提高了数据的回放效率。

在本申请优选的一实施例中，步骤S100还判断需要删除数据，如果需要删除数据，则执行步骤S401。如图2所示，其中，S401，根据预设数据有效保存时长，删除所述数据库中距离当前日期超出所述预设数据有效保存时长的回放数据记录表。具体的，在本申请中，所述步骤S401包括：

S411，遍历数据库所有的回放数据记录表，并读取所有回放数据记录表所标识的日期；

S412，如果回放数据记录表所标识的日期与当前日期差值大于预设数据有效保存时长，则删除此回放数据记录表。

通过删除数据库中超出预设数据有效保存时长的数据记录，可以避免无用数据占用过多的存储资源，进而可以存放更多实时的新数据。

本申请的实施例还提供了一种机场场面航迹数据的记录回放系统，其包括非瞬时性存储器和处理器，所述非瞬时存储器存储有计算机程序，所述处理器用于加载并执行所述计算机程序以实现上述实施例提供的方法。

本申请的实施例还提供了一种非瞬时性计算机可读存储介质，该存储介质可设置于电子设备之中以保存用于实现方法实施例中一种方法相关的至少一条指令或至少一段程序，该至少一条指令或该至少一段程序由该处理器加载并执行以实现上述实施例提供的方法。

本申请的实施例还提供了一种电子设备，包括处理器和前述的非瞬时性计算机可读存储介质。

本申请的实施例还提供一种计算机程序产品，其包括程序代码，当所述程序产品在电子设备上运行时，所述程序代码用于使该电子设备执行本说明书上述描述的根据本申请各种示例性实施方式的方法中的步骤。

虽然已经通过示例对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本申请的范围和精神。本申请开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种机场场面航迹数据的记录回放方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100，判断需要记录数据还是回放数据，如果需要记录数据，则执行步骤S201；如果需要回放数据，则执行步骤S301；

S201，获取预设时间窗口内的机场场面航迹数据[D₁,D₂,...,D_n]及其系统接收时间[T₁,T₂,...,T_n]，其中，D_i为所述预设时间窗口内的第i帧机场场面航迹数据，T_i为D_i的系统接收时间，1≤i≤n；

S202，解析机场场面航迹数据[D₁,D₂,...,D_n]以获取解析后场面航迹数据[F₁,F₂,...,F_n]，其中，解析后场面航迹数据F_i通过解析机场场面航迹数据D_i获取，至少包括：单目标对象时间戳、航迹ID、航迹名称、航迹类型、航迹经度、航迹纬度；

S203，打包解析后场面航迹数据[F₁,F₂,...,F_n]为一条数据库数据记录并保存至数据库，其中，所述数据库数据记录附加T_n为该记录的时间戳；

S301，获取用户输入参数，所述用户输入参数至少包括：回放时间起点T_d、回放时间终点T_u、数据读取时间间隔ΔT、回放速度；

S302，基于回放时间起点T_d和回放时间终点T_u，从所述数据库中读取时间片段[P₁,P₂,...,P_m]对应的数据[G₁,G₂,...,G_m]，其中，P₁,P₂,...,P_m通过将回放时间起点T_d和回放时间终点T_u之间的时间段按照数据读取时间间隔ΔT从前往后依次划分得到，相邻两个时间片段的交集为空，G_j为第j个时间片段P_j内从所述数据库中读取的全部数据库数据记录，1≤j≤m；

S303，依次将数据[G₁,G₂,...,G_m]解析为多个单目标对象数据，并按照回放速度发送到显示模块进行显示；

步骤S201-S203具体包括：

S001，判断是否存在一个预设数据缓存列表，否则执行步骤S002，是则执行S003；

S002，创建一个空的预设数据缓存列表，执行步骤S005；

S003，判断预设数据缓存列表是否为空，否则执行步骤S004，是否则执行S005；

S004，清空所述预设数据缓存列表，执行步骤S005；

S005，判断是否存在以当天日期命名的回放数据记录表，否则执行步骤S006，是则执行S007；

S006，创建以当天日期命名的回放数据记录表，执行步骤S007；

S007，获取第i帧机场场面航迹数据D_i及其系统接收时间T_i；

S008，判断系统接收时间T_i是否包含在所述预设时间窗口内，是则执行步骤S009，否则执行步骤S011；

S009，解析第i帧机场场面航迹数据D_i并提取有效字段得到解析后场面航迹数据F_i，所述有效字段至少包括：单目标对象时间戳、航迹ID、航迹名称、航迹类型、航迹经度、航迹纬度；

S010，将所述解析后场面航迹数据F_i保存至预设数据缓存列表中，i＝i+1；返回步骤S007；

S011，将所述数据缓存列表中的数据序列化为JSON字符串，向所述JSON字符串附加T_i-1后存储至所述数据库中以当天日期命名的回放数据记录表中，清空所述数据缓存列表；

步骤S302-S303具体为：

S0001，判断是否存在一个读取记录缓存，存在则执行步骤S0002，不存在则执行步骤S0003；

S0002，判断读取记录缓存是否为空，不是则执行步骤S0004，是则执行步骤S0005；

S0003，设置一个空的读取记录缓存，执行步骤S0005；

S0004，清空读取记录缓存，执行步骤S0005；

S0005，设置k＝0；

S0006：设置读取起始时间戳t₀＝T_d+k*ΔT，读取结束时间戳t₁＝T_d+(k+1)*ΔT；

S0007，判断t₁＞T_u是否成立，是则执行步骤S0008，否则执行步骤S0010；

S0008，判断t₀＞T_u是否成立，不成立则执行步骤S0009，否则执行步骤S0013；

S0009，t₁＝T_u，执行步骤S0010；

S0010，从数据库中将时间段[t₀，t₁]内的数据库数据记录读取出来并放入读取记录缓存；

S0011，终端显示系统按照回放速度从读取记录缓存中读取数据库数据记录，按照解析规则将数据库数据记录解析为多个单目标对象数据，然后将多个单目标对象数据发送到显示模块显示；

S0012，k＝k+1，返回步骤S0006；

S0013，清空读取记录缓存，向终端显示系统发送停止消息，方法结束。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，数据库中的数据库数据记录按照时间戳进行顺序保存。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预设时间窗口的时长＝cof×前端系统刷新时间间隔，系数cof的取值范围为[0.5,10]。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S100还判断需要删除数据，如果需要删除数据，则执行步骤S401，

S401，根据预设数据有效保存时长，删除所述数据库中距离当前日期超出所述预设数据有效保存时长的回放数据记录表。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S401具体包括：

S411，遍历数据库所有的回放数据记录表，并读取所有回放数据记录表所标识的日期；

S412，如果回放数据记录表所标识的日期与当前日期差值大于预设数据有效保存时长，则删除此回放数据记录表。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，数据读取时间间隔ΔT的取值范围为[5秒，20秒]。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S100之前还包括以下步骤：

S1，通过机场局域网络与消息中间件建立网络连接；

S2，设置用户名、密码、端口号、服务器IP及通道标识向消息中间件发起连接请求；

S3，发布订阅模式和消息中间件创建消息会话接收端，以接收机场场面航迹数据。

8.一种机场场面航迹数据的记录回放系统，其包括非瞬时性存储器和处理器，所述非瞬时性存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器用于加载并执行所述计算机程序以实现权利要求1-7任一所述的机场场面航迹数据的记录回放方法。

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