CN115037769B - 一种基于soa的空中交通管制自动化系统及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于SOA的空中交通管制自动化系统，包括：组件构建模块、空管运行业务服务总线和云平台，其中，组件构建模块用于构建支持空管业务系统的业务组件和数据组件；所述空管运行业务服务总线用于实现业务组件和数据组件向空管业务系统之间的数据传输；云平台用于动态存储和管理数据资源。本发明的有益效果：基于SOA的空中交通管制自动化系统利用面向服务架构和服务总线的思想，实现空管业务模块的高重用，服务之间无缝交互，服务、组件可复用，优化空管自动化系统功能，提升系统的性能和运行效率。
Description
技术领域
本发明涉及民用航空技术领域，具体涉及一种基于SOA的空中交通管制自动化系统及其实现方法。
背景技术
空管自动化系统是民航空管最为核心的系统之一，对实时性、稳定性和安全性有着特殊要求。系统相对封闭，一般不和其他系统发生直接联系。传统的空管自动化系统采用模块化可扩展的开放性架构。空管自动化系统网络通常划分为3套：每套网络均可独立运行。冗余操作网络(A网、B网)保证服务器和工作站间的信息交换；旁路网络(C网)采用独立的交换机、冗余的旁路监视数据引接处理服务器BSDP直接接入独立的旁路接口子网，以解决A/B网瘫痪后雷达、飞行计划数据的不间断向管制席位分发的问题。
空管自动化系统功能模块按业务进行划分。后台数据处理部分通常包括监视数据前端处理、监视数据处理、旁路监视数据处理、告警处理、飞行数据处理、飞行数据与监视数据相关处理、流量管理、数据记录和回放、数据通信处理、运行日志记录等子系统。这些子系统为空中态势显示、飞行数据显示、系统监视与控制、适配参数管理等客户端子系统提供需要的数据。每个子系统均包含一系列复杂的功能。
空管自动化系统通常直接通过TCP/IP协议、或者中间件实现不同功能模块之间的数据通信。
上述架构的问题主要包括以下几点：
1、可维护性较差，软件升级周期长、影响大。各子系统的耦合度很高。当系统需要增加某个功能、或需要修改某个问题时，会涉及多个子系统。如新增S模式数据相关功能，需要涉及到监视数据前端处理、监视数据处理、旁路监视数据处理、告警处理、飞行数据处理、飞行数据与监视数据相关处理、数据记录和回放、数据通信处理、空中态势显示、系统监视与控制、适配参数管理等几乎所有模块的调整。一旦开发质量控制不到位，就会出现软件故障。对应的，用户的升级过程也很复杂，失败后的回退过程甚至比升级更为复杂。
2、资源利用率不高。各子系统分布在不同物理服务器上，由于各子系统涉及业务的复杂度不同，物理服务器资源的利用程度也不同。有的服务器CPU和内存占用很高，有的服务器对应资源占用很低，造成资源浪费。
3、数据交互不充分。由于空管自动化系统的特殊性，其对外的数据交互有很大的局限性。通常情况下，输入数据为有限使用的辅助信息，避免对空管自动化系统造成不良影响；输出数据为外部系统应用所需数据，而非自动化系统所能提供的所有数据，避免对空管自动化系统造成负担。
4、业务个性化支撑能力不足，管制辅助决策能力缺乏。由于子系统耦合度高，为保证系统的稳定性，空管自动化系统升级频度相对低，新技术的引入也较为慎重，导致其关键业务的个性化支持能力不足。同时，管制辅助决策类工具往往以外挂方式实现，效果有限。
由上可知，当前空管自动化系统技术架构存在的问题难以满民航空管业务系统行业发展未来的运行需求。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于SOA的空中交通管制自动化系统，利用面向服务架构和服务总线的思想，实现空管业务模块的高重用，服务之间无缝交互，服务、组件可复用，优化空管自动化系统功能，提升系统的性能和运行效率。
本发明提供一种基于SOA的空中交通管制自动化系统的实现方法，采用面向服务架构和服务总线的思想，构建的空中交通管制自动化系统的性能和运行效率有很大的提升。
第一方面，本发明提供的一种基于SOA的空中交通管制自动化系统，包括：组件构建模块、空管运行业务服务总线和云平台，其中，
所述组件构建模块用于构建支持空管业务系统的业务组件和数据组件；
所述空管运行业务服务总线用于实现业务组件和数据组件向空管业务系统之间的数据传输；
所述云平台用于动态存储和管理数据资源。
第二方面，本发明提供的一种基于SOA的空中交通管制自动化系统的实现方法，包括以下步骤：
构建支持空管业务系统的数据组件和业务组件；
通过空管业务服务总线实现业务组件、数据组件向空管业务系统之间的数据传输；
云平台动态存储和管理数据资源。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果：
本发明提供的一种基于SOA的空中交通管制自动化系统，利用面向服务架构和服务总线的思想，实现空管业务模块的高重用，服务之间无缝交互，服务、组件可复用，优化空管自动化系统功能，提升系统的性能和运行效率。服务之间松耦合，业务扩展性高，业务系统搭建高效、快捷，当业务需求发生变化的时候，只需要调整业务服务即可，系统更容易维护。
本发明提供的一种基于SOA的空中交通管制自动化系统的实现方法，采用面向服务架构和服务总线的思想构建的空中交通管制自动化系统，构建的系统的性能和运行效率有很大的提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了本发明第一实施例所提供的一种基于SOA的空中交通管制自动化系统的结构框图；
图2示出了本发明第一实施例所提供的一种基于SOA的空中交通管制自动化系统中数据组件结构框图；
图3示出了本发明第一实施例所提供的一种基于SOA的空中交通管制自动化系统中业务组件的结构框图；
图4示出了本发明第二实施例所提供的一种基于SOA的空中交通管制自动化系统的实现方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
请参阅图1-3，示出了本发明第一实施例所提供的一种基于SOA的空中交通管制自动化系统的结构框图，包括：组件构建模块、空管运行业务服务总线和云平台，其中，组件构建模块用于构建支持空管业务系统的业务组件和数据组件；所述空管运行业务服务总线用于实现业务组件和数据组件向空管业务系统之间的数据传输；所述云平台用于动态存储和管理数据资源。面向服务的架构(SOA)是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元(称为服务)进行拆分，并通过这些服务之间定义良好的接口和协议联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种各样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。云平台采用虚拟化、私有云的方式部署。
利用面向服务架构和服务总线的思想，构建支持空管业务系统的业务组件和数据组件，基于组件的复用能力，利用业务组件、数据组件承载空管业务系统，实现空管业务系统的高度重用和组件共享，最终实现新业务应用快速高效构建，空管运行业务服务总线由数据组件、业务组件支撑运行。
在本实施例中，组件构建模块包括业务组件构建单元和数据组件构建单元，业务组件构建单元用于根据空管运行中的数据流、信息流和业务流梳理空管业务系统的共性，形成满足空管运行和应用业务场景需求的各类业务组件；数据组件构建单元用于根据空管业务系统所使用的数据的功能和管理的不同，形成多种标准的数据组件。
业务组件包括信息一致性检测组件、意图一致性组件、间隔检测组件、轨迹计算组件和入侵检测组件，信息一致性检测组件用于检测飞行计划数据与飞行航迹数据所携带的信息是否保持一致、飞行计划数据变更后部分关键信息是否一致等；意图一致性组件用于检测管制操作指令与飞行目标的操作意图是否保持一致；间隔检测组件用于检测飞行目标与飞行目标之间、飞行目标与障碍物之间以及飞行目标与限制区域之间的间隔是否符合安全规定；轨迹计算组件用于计算飞行目标4D飞行轨迹；入侵检测组件用于检测飞行目标的飞行轨迹是否满足区域性入侵限制要求。
在本实施例中，通过业务组件建立支撑空管业务系统的公共业务资源池，为各类系统提供业务服务。业务组件具备灵活的流程编排能力，可以根据不同的使用场景，满足不同客户的需求，提供各类新的应用服务。
在本实施例中，数据组件按组件的功能进行分类，包括：原始数据组件、生产数据组件、衍生数据组件和交互数据组件，其中，原始数据组件用于获取原始数据，原始数据包括原始报文数据、原始信号和基础资料；生产数据组件用于根据原始数据和基础资料形成生产数据，生产数据包括报文解析数据、监视解析数据和气象解析数据等；衍生数据组件用于根据空管业务系统运行产生的数据形成衍生数据，衍生数据包括管制操作数据、系统告警数据、系统运行日志和系统运行状态数据等；交互数据组件用于根据空管业务系统产生的各类数据生成交互数据，交互数据包括飞行计划和综合航迹。数据组件可以支撑空管业务系统和业务组件。当其他系统需要原始数据时，就可以直接使用原始数据组件或应用可以直接调用标准的接口就可以获取对应的原始数据，当其他系统需要交互数据时通过调用标准的接口就可以获取交互数据。
在本实施例中，数据组件按组件对数据的管理进行分类，包括：数据采集组件、数据治理组件、数据存储组件、数据分析组件、数据管理组件和数据服务组件，数据采集组件用于采集空管业务系统所使用的各种数据，包括：监视数据、报文数据、气象信息、流控信息和放行信息等数据；数据治理组件用于对空管业务系统的数据进行治理，其中，包括：数据的访问方式定义、访问权限分配、数据仓库管理；数据存储组件用于对空管业务系统产生的所有数据进行存储，其中，包括：采集的原始数据、处理过程产生的中间数据以及对业务组件提供的业务数据等；数据分析组件用于对数据进行分析，其中，包括：针对原始数据分析、针对数据处理过程的分析、针对业务数据的分析等；数据管理组件用于对存储、服务的统一管理；数据服务组件用于提供对业务数据访问、业务数据存储和业务数据管理的服务等，该组件面向其他业务组件。
本实施例提供的一种基于SOA的空中交通管制自动化系统，利用面向服务架构和服务总线的思想，实现空管业务模块的高重用，服务之间无缝交互，服务、组件可复用，优化空管自动化系统功能，提升系统的性能和运行效率。服务之间松耦合，业务扩展性高，业务系统搭建高效、快捷，当业务需求发生变化的时候，只需要调整业务服务即可，系统更容易维护。通过服务接口和标准化，支持多种应用类型。
如图4所示，示出了本发明第二实施例提供的一种基于SOA的空中交通管制自动化系统的实现方法的流程图，方法包括以下步骤：
构建支持空管业务系统的数据组件和业务组件；
通过空管业务服务总线实现业务组件、数据组件向空管业务系统之间的数据传输；
云平台动态存储和管理数据资源。
其中，构建支持空管业务系统的数据组件和业务组件的方法具体包括：
根据空管运行中的数据流、信息流和业务流梳理空管业务系统的共性，形成满足空管运行和应用业务场景需求的各类业务组件；
根据空管业务系统所使用的数据的功能和管理的不同，形成多种标准的数据组件。
通过业务组件建立支撑空管业务系统的公共业务资源池，为各类系统提供业务服务。业务组件具备灵活的流程编排能力，可以根据不同的使用场景，满足不同客户的需求，提供各类新的应用服务。具体的业务组件可以根据实际情况设定。在本实施例中，业务组件包括信息一致性检测组件、意图一致性组件、间隔检测组件、轨迹计算组件和入侵检测组件，其中，信息一致性检测组件用于检测飞行计划数据与飞行航迹数据所携带的信息是否保持一致、飞行计划数据变更后部分关键信息是否一致等；意图一致性组件用于检测管制操作指令与飞行目标的操作意图是否保持一致；间隔检测组件用于检测飞行目标与飞行目标之间、飞行目标与障碍物之间以及飞行目标与限制区域之间的间隔是否符合安全规定；轨迹计算组件用于计算飞行目标4D飞行轨迹；入侵检测组件用于检测飞行目标的飞行轨迹是否满足区域性入侵限制要求。
在本实施例中，数据组件按组件的功能进行分类，包括：原始数据组件、生产数据组件、衍生数据组件和交互数据组件，其中，原始数据组件用于获取原始数据，原始数据包括原始报文数据、原始信号和基础资料；生产数据组件用于根据原始数据和基础资料形成生产数据，生产数据包括报文解析数据、监视解析数据和气象解析数据等；衍生数据组件用于根据空管业务系统运行产生的数据形成衍生数据，衍生数据包括管制操作数据、系统告警数据、系统运行日志和系统运行状态数据等；交互数据组件用于根据空管业务系统产生的各类数据生成交互数据，交互数据包括飞行计划和综合航迹。
在本实施例中，数据组件按组件对数据的管理进行分类，包括：数据采集组件、数据治理组件、数据存储组件、数据分析组件、数据管理组件和数据服务组件，其中，数据采集组件用于采集空管业务系统所使用的各种数据，包括：监视数据、报文数据、气象信息、流控信息和放行信息等数据；数据治理组件用于对空管业务系统的数据进行治理，其中包括数据的访问方式定义、访问权限分配、数据仓库管理；数据存储组件用于对空管业务系统产生的所有数据进行存储，其中包括采集的原始数据、处理过程产生的中间数据以及对业务组件提供的业务数据等；数据分析组件用于对数据进行分析，其中包括针对原始数据分析、针对数据处理过程的分析、针对业务数据的分析等；数据管理组件用于对存储、服务的统一管理；数据服务组件用于对业务数据访问、业务数据存储和业务数据管理的提供服务，该组件面向其他业务组件。
本发明实施例提供的一种基于SOA的空中交通管制自动化系统的实现方法，采用面向服务架构和服务总线的思想构建的空中交通管制自动化系统，构建的系统的性能和运行效率有很大的提升。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种基于SOA的空中交通管制自动化系统，其特征在于，包括：组件构建模块、空管运行业务服务总线和云平台，其中，
所述组件构建模块用于构建支持空管业务系统的业务组件和数据组件；
所述组件构建模块包括业务组件构建单元，所述业务组件构建单元用于根据空管运行中的数据流、信息流和业务流梳理空管业务系统的共性，形成满足空管运行和应用业务场景需求的各类业务组件；
所述业务组件包括信息一致性检测组件，所述信息一致性检测组件用于检测飞行计划数据与飞行航迹数据所携带的信息是否保持一致和飞行计划数据变更后部分关键信息是否一致；
所述空管运行业务服务总线用于实现业务组件和数据组件向空管业务系统之间的数据传输；
所述云平台用于动态存储和管理数据资源。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述组件构建模块包括数据组件构建单元，
所述数据组件构建单元用于根据空管业务系统所使用的数据的功能和管理的不同，形成多种标准的数据组件。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述业务组件包括意图一致性组件、间隔检测组件、轨迹计算组件和入侵检测组件，其中，
所述意图一致性组件用于检测管制操作指令与飞行目标的操作意图是否保持一致；
所述间隔检测组件用于检测飞行目标与飞行目标之间、飞行目标与障碍物之间以及飞行目标与限制区域之间的间隔是否符合安全规定；
所述轨迹计算组件用于计算飞行目标4D飞行轨迹；
所述入侵检测组件用于检测飞行目标的飞行轨迹是否满足区域性入侵限制要求。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据组件按组件的功能进行分类，包括：原始数据组件、生产数据组件、衍生数据组件和交互数据组件，其中，
所述原始数据组件用于获取原始数据，所述原始数据包括原始报文数据、原始信号和基础资料；
所述生产数据组件用于根据原始数据和基础资料形成生产数据，所述生产数据包括报文解析数据、监视解析数据和气象解析数据；
所述衍生数据组件用于根据空管业务系统运行产生的数据形成衍生数据，所述衍生数据包括管制操作数据、系统告警数据、系统运行日志和系统运行状态数据；
所述交互数据组件用于根据空管业务系统产生的各类数据生成交互数据，所述交互数据包括飞行计划和综合航迹。
5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据组件按组件对数据的管理进行分类，包括：数据采集组件、数据治理组件、数据存储组件、数据分析组件、数据管理组件和数据服务组件，其中，
所述数据采集组件用于采集空管业务系统所使用的各种数据，包括：监视数据、报文数据、气象信息、流控信息和放行信息；
所述数据治理组件用于对空管业务系统的数据进行治理，包括：数据的访问方式定义、访问权限分配和数据仓库管理；
所述数据存储组件用于对空管业务系统产生的所有数据进行存储，包括采集的原始数据、处理过程产生的中间数据以及对业务组件提供的业务数据的存储；
所述数据分析组件用于对数据进行分析，包括：针对原始数据分析、针对数据处理过程的分析和针对业务数据的分析；
所述数据管理组件用于对存储和服务的统一管理；
所述数据服务组件用于提供对业务数据访问、业务数据存储和业务数据管理的服务。
6.一种如权利要求1所述的基于SOA的空中交通管制自动化系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
构建支持空管业务系统的数据组件和业务组件；
所述构建支持空管业务系统的业务组件具体方法包括：
根据空管运行中的数据流、信息流和业务流梳理空管业务系统的共性，形成满足空管运行和应用业务场景需求的各类业务组件；
所述业务组件包括信息一致性检测组件，所述信息一致性检测组件用于检测飞行计划数据与飞行航迹数据所携带的信息是否保持一致和飞行计划数据变更后部分关键信息是否一致；
通过空管业务服务总线实现业务组件、数据组件向空管业务系统之间的数据传输；
云平台动态存储和管理数据资源。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述构建支持空管业务系统的数据组件具体方法包括：
根据空管业务系统所使用的数据的功能和管理的不同，形成多种标准的数据组件。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述业务组件包括意图一致性组件、间隔检测组件、轨迹计算组件和入侵检测组件，其中，
所述意图一致性组件用于检测管制操作指令与飞行目标的操作意图是否保持一致；
所述间隔检测组件用于检测飞行目标与飞行目标之间、飞行目标与障碍物之间以及飞行目标与限制区域之间的间隔是否符合安全规定；
所述轨迹计算组件用于计算飞行目标4D飞行轨迹；
所述入侵检测组件用于检测飞行目标的飞行轨迹是否满足区域性入侵限制要求。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述数据组件按组件的功能进行分类，包括：原始数据组件、生产数据组件、衍生数据组件和交互数据组件，其中，
所述原始数据组件用于获取原始数据，所述原始数据包括原始报文数据、原始信号和基础资料；
所述生产数据组件用于根据原始数据和基础资料形成生产数据，所述生产数据包括报文解析数据、监视解析数据和气象解析数据；
所述衍生数据组件用于根据空管业务系统运行产生的数据形成衍生数据，所述衍生数据包括管制操作数据、系统告警数据、系统运行日志和系统运行状态数据；
所述交互数据组件用于根据空管业务系统产生的各类数据生成交互数据，所述交互数据包括飞行计划和综合航迹。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述数据组件按组件对数据的管理进行分类，包括：数据采集组件、数据治理组件、数据存储组件、数据分析组件、数据管理组件和数据服务组件，其中，
所述数据采集组件用于采集空管业务系统所使用的各种数据，包括：监视数据、报文数据、气象信息、流控信息和放行信息；
所述数据治理组件用于对空管业务系统的数据进行治理，包括：数据的访问方式定义、访问权限分配和数据仓库管理；
所述数据存储组件用于对空管业务系统产生的所有数据进行存储，包括采集的原始数据、处理过程产生的中间数据以及对业务组件提供的业务数据的存储；
所述数据分析组件用于对数据进行分析，包括：针对原始数据分析、针对数据处理过程的分析和针对业务数据的分析；
所述数据管理组件用于对存储和服务的统一管理；
所述数据服务组件用于提供对业务数据访问、业务数据存储和业务数据管理的服务。
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-
2022
- 2022-07-01 CN CN202210766783.9A patent/CN115037769B/zh active Active
Patent Citations (5)
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|---|
| 基于SOA的民航广域信息管理架构的研究与设计;赵汨龙等;《计算机技术与发展》;第1-6页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115037769A (zh) | 2022-09-09 |
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