CN115762242A - 一种基于应急接管的中心式飞行数据交互系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于应急接管的中心式飞行数据交互系统和方法，系统包括：飞行数据引接存储模块、航班对象处理模块、飞行数据融合模块、飞行数据更新模块、飞行计划生命周期管理模块、信息推送模块；本发明解决了应急接管时间长、飞行数据不一致、系统间连接复杂问题，实现不同空管自动化系统之间互联简洁、数据一致、效率接管。

Description

一种基于应急接管的中心式飞行数据交互系统和方法

技术领域

本发明属于空中交通管制飞行数据技术领域，具体涉及一种基于应急接管的中心式飞行数据交互系统和方法。

背景技术

空管自动化系统主要负责本管制区域的管制服务，管制区域主要包含区域(ACC)、终端区(TMA)/进近(APP)、和塔台(TWR)，不同的管制区域建设各自的空管自动化系统。为有效应对公共卫生事件、自然灾害、事故灾难等突发事件对正常空管运行产生的严重影响，不断完善健全空管系统应急管理体系，对民航空管系统提出应急接管需求，及本区管中心的空管自动化系统除提供本区域内管制服务外，还能应急接管相邻区管中心。应急接管服务的需求需要保证不同空管自动化系统之间飞行数据的实时同步。

现有不同管制区域的空管自动化系统之间，通过中国民航MH/T 4029.3飞行数据交互接口的方式，实现飞行数据同步。此交互模式下，飞行数据仅在管制移交进入协调状态时，才会进行飞行数据同步。而应急接替与管制移交不同，不存在上述的协调状态能同步飞行数据。应急接管涉及异构系统，不同厂家空管自动化系统的飞行数据处理模块存在两点差异性，第一点是航路分析处理，各系统航路分析处理范围主要考虑本管制区，不关心本管制区外的航路准确性。第二点是在本管制区会根据实际情况人工在本管制单位系统上修改飞行数据，再由本管制区飞行数据处理服务器(FDP)对修改后的飞行数据进行处理，生成新的飞行数据，本地修改的飞行数据不会通知其他空管自动化系统。因此现有的数据交互模式下，接管系统无法实时获取被接管系统飞行数据。

此外，应急接管涉及不同管制单位间多套系统互联，如果按照现有不同管制单位之间、同一管制单位内不同空管自动化系统采用传统的点对点连接方式，增加了更多的物理接口，对生产运行系统的可靠性、运维人员工作量、飞行数据一致性以及过多的数据链路开销均带来了影响。

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基于应急接管的中心式飞行数据交互系统和方法，以解决现有飞行数据交互方式下物理连接接口较多、飞行数据无法实时同步、异构系统飞行数据部分字段不一致造成应急接管信息不一致、存在飞行安全风险、技术保障维护工作量大的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种基于应急接管的中心式飞行数据交互系统，包括：飞行数据引接存储模块、航班对象处理模块、飞行数据融合模块、飞行数据更新模块、飞行计划生命周期管理模块、信息推送模块；

飞行数据引接存储模块，用于对接收到的飞行电报和各管制区域自动化系统的飞行数据进行处理，得到初始飞行数据和经过过滤筛选的飞行数据；

航班对象处理模块，用于获取飞行数据引接存储模块中存储的飞行数据，以创建飞行数据链表、归类匹配飞行数据、构建航班对象模型；

信息推送模块，用于设定飞行数据收发的对应关系，输出推送关系信息给飞行数据融合模块；

飞行数据融合模块，用于对航班对象处理模块中归类匹配的飞行数据进行融合和拼接，生成完整飞行数据(解决基于航班号、二次代码等要素存在匹配不上或者错误匹配问题)，并根据接收的推送关系信息，输出融合更新后的飞行数据；

飞行数据更新模块，用于对飞行数据引接存储模块中存储的飞行数据进行动态更新，以确保飞行数据的实时准确；

飞行计划生命周期管理模块，用于针对结束飞行的航班，进行飞行数据结束管理。

进一步地，所述飞行数据引接存储模块接收、处理民航飞行电报，生成初始飞行数据，作为基于应急接管的中心式飞行数据交互系统的初始基础数据进行存储，生成全球航班唯一标识(GUFI)，并将全球航班唯一标识分发给航班对象处理模块；对各个区域ATC自动化系统输入的飞行数据进行主/备状态判断，接收主用自动化系统输入的飞行数据，丢弃备用自动化系统输入的飞行数据。

进一步地，所述航班对象处理模块获取飞行数据引接存储模块中的飞行数据，建立包含航班号、飞行数据数据项和数据来源的飞行数据链表；根据飞行数据中的航班号对同一航班不同来源的飞行数据进行归类，归类为同一航班的飞行数据；根据创建的初始飞行数据生成全球航班唯一标识，将全球航班唯一标识注入归类的飞行数据链表，构建航班对象模型，并将带有全球航班唯一标识的飞行数据分发给各个ATC自动化系统；当飞行数据出现更新时，航班对象模块获取飞行数据更新模块中更新后的飞行数据，并更新至航班对象模型；当飞行计划进入结束状态时，航班对象处理模块获取飞行计划生命周期管理模块发出的结束报文，并分发给各空管自动化系统。

进一步地，所述飞行数据更新模块中对飞行数据进行动态更新的方式包含：单一来源模式、最近更新模式、权限更新模式和组合拼接模式，针对不同数据项采用不同的模式，以增加更新数据项的可信度；

单一来源模式：针对仅能从流量管理系统、塔台自动化系统获取的字段；

最近更新模式：根据时间要素，以前一时刻更新的数据为准，使用后期的数据项字段值覆盖前期的数据项字段值；

权限更新模式：针对同一航班的多个飞行数据中某个数据项不一致的问题，选择当前管制权限匹配的飞行数据作为可信数据项；

组合拼接模式：对于航班对象模型中，某个航班单条飞行数据项存在不完整的问题，根据飞行数据引接存储模块中的各ATC自动化系统的飞行数据，采取实体识别的原则(即从不同的飞行数据中获取数据项字段值，哪条飞行数据有这个数据项字段值，就采用该值)，多个飞行数据的不同数据项字段值指向同一航班号实体时，则更新写入。

进一步地，所述飞行计划生命周期管理模块中进行飞行数据结束管理具体包括：

(1)获取飞行数据引接存储模块中的飞行数据，解析提取该飞行数据中的数据项；

(2)判断是否存在航班实际落地时间，若存在则进入步骤(3)；若不存在则进入步骤(4)；

(3)将航班实际落地时间增加VPS，进入步骤(5)；

(4)根据飞行计划的飞行总时间进行管理，在飞行数据的最后时刻+飞行总时长*(1+A％)后，进入步骤(5)，其中A为商定的上限比例；

(5)对外发送结束报文，通过航班对象处理模块通知各ATC自动化系统，结束飞行计划，整个飞行数据生命周期结束。

进一步地，所述信息推送模块根据飞行数据融合模块融合后的飞行数据中的类型、计划状态、计划字段、所经过的空域信息，在推送消息中定义需要推送的飞行数据类型；根据飞行数据交互的关系，在推送的消息增加发送目的地字段，将飞行数据类型和目的地信息推送给飞行数据融合模块。

进一步地，所述飞行数据融合模块接收航班对象处理模块输出的带有全球航班唯一标识的多条飞行数据，根据全球航班唯一标识，将该航班的多条飞行数据进行拼接和去重处理，融合形成一条完整的飞行数据；接收信息推送模块发送的飞行数据类型和目的地信息，与融合后的完整飞行数据进行封装，形成更新后的飞行数据，并输出给各对应推送关系的空管自动化系统。

本发明还提供一种基于应急接管的中心式飞行数据交互方法，基于上述系统，步骤如下：

1)接收各管制区域空管自动化系统输出的飞行数据、转报机输出的飞行电报，过滤、解析处理后进行存储；

2)根据飞行数据引接存储模块处理后得到的飞行数据，创建飞行数据链表、归类匹配飞行数据、构建航班对象模型；

3)根据飞行数据交互关系和飞行数据类型，生成包含飞行数据类型和目的地信息的推送信息对外发送；

4)对航班对象处理模块中归类匹配的飞行数据进行融合和拼接，生成完整飞行数据；将推送信息与完整飞行数据进行融合，输出更新后的飞行数据；

5)对飞行数据引接存储模块中存储的飞行数据进行动态更新，以确保飞行数据的实时准确；

6)针对结束飞行的航班，进行飞行数据结束管理；飞行数据结束后，发送结束报文给航班对象处理模块，并由飞行数据融合模块通知各空管自动化系统，结束该飞行数据。

本发明的有益效果：

本发明解决了应急接管时间长、飞行数据不一致、系统间连接复杂问题，实现不同空管自动化系统之间互联简洁、数据一致、效率接管。

本发明在实际应用时可以采用去中心化异地部署方式，能够不间断提供飞行数据服务，提高飞行数据交互系统的冗余可靠性。逻辑上以主、备方式，对外提供数据服务和连接，保证冗余度的同时，减少了多系统与平台之间的连接，避免了由于环境因素导致部分处理设备故障。

本发明基于全球唯一飞行标识符(GUFI)，建立航班对象模型，确保航班对象生命周期内，不同空间、不同时间、不同系统间具有统一航班身份，实现飞行计划数据项准确更新和共享交换；通过GUFI进行数据融合，解决了以航班要素融合存在的不准确性。

本发明根据从链路上接收的心跳数据(HBOL)判断对方系统的主/备状态，只处理从主用自动化系统输入的交互飞行数据，备用自动化系统输入的交互飞行数据将丢弃，减轻系统飞行数据处理量。

本发明根据实际数据项情况提供不同的更新原则和机制，并根据飞行数据中实际落地时间进行飞行数据生命周期管理，完成从建立、更新、传输、结束完整闭环。

本发明采用数据变更触发机制，只有发生数据项变化的飞行数据，系统才会进行飞行数据融合和对外输出，减少系统工作负荷。

附图说明

图1为本发明飞行数据交互系统流程示意图。

图2为飞行数据引接存储模块的原理流程图。

图3为航班对象处理模块的原理流程图。

图4为飞行计划生命周期管理模块的原理流程图。

具体实施方式

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。

本发明中所用的专用术语和常用缩写进行定义，如下：

飞行数据：用于通报飞行计划情况的数据。

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。

FDP：飞行数据处理服务器

GUFI：Globally Unique Flight Identifier全球唯一航班标识，32个十六进制数字，每组8、4、4、4和12，用连字符分隔。

HBOL：系统心跳数据。

MH/T 4029.3：民用航空空中交通管制自动化系统(以下简称空管自动化系统)以及相关系统之间传输飞行数据的协议、报文类型和数据格式。

参照图1所示，本发明的一种基于应急接管的中心式飞行数据交互系统，包括：飞行数据引接存储模块、航班对象处理模块、飞行数据融合模块、飞行数据更新模块、飞行计划生命周期管理模块、信息推送模块；

飞行数据引接存储模块，用于对接收到的飞行电报和各管制区域自动化系统的飞行数据进行处理，得到初始飞行数据和经过过滤筛选的飞行数据；

其中，所述飞行数据引接存储模块接收、处理民航飞行电报，生成初始飞行数据，作为基于应急接管的中心式飞行数据交互系统的初始基础数据进行存储，生成全球航班唯一标识(GUFI)，并将全球航班唯一标识分发给航班对象处理模块；对各个区域ATC自动化系统输入的飞行数据进行主/备状态判断，接收主用自动化系统输入的飞行数据，丢弃备用自动化系统输入的飞行数据。

参照图3所示，航班对象处理模块，用于获取飞行数据引接存储模块中存储的飞行数据(初始飞行数据和经过过滤筛选的飞行数据)，以创建飞行数据链表、归类匹配飞行数据、构建航班对象模型；

其中，所述航班对象处理模块获取飞行数据引接存储模块中的飞行数据(主用自动化系统输入的飞行数据、处理民航飞行电报后生成的初始飞行数据)，建立包含航班号、飞行数据数据项和数据来源的飞行数据链表；根据飞行数据中的航班号对同一航班不同来源的飞行数据进行归类，归类为同一航班的飞行数据；根据创建的初始飞行数据生成全球航班唯一标识，将全球航班唯一标识注入归类的飞行数据链表，构建航班对象模型，并将带有全球航班唯一标识的飞行数据分发给各个ATC自动化系统；当飞行数据出现更新时，航班对象模块获取飞行数据更新模块中更新后的飞行数据，并更新至航班对象模型；当飞行计划进入结束状态时，航班对象处理模块获取飞行计划生命周期管理模块发出的结束报文，并分发给各空管自动化系统。

信息推送模块，用于设定飞行数据收发的对应关系，输出推送关系信息给飞行数据融合模块；

其中，所述信息推送模块根据飞行数据融合模块融合后的飞行数据中的类型、计划状态、计划字段、所经过的空域信息，在推送消息中定义需要推送的飞行数据类型；根据飞行数据交互的关系，在推送的消息增加发送目的地字段，将飞行数据类型和目的地信息推送给飞行数据融合模块。

飞行数据融合模块，用于对航班对象处理模块中归类匹配的飞行数据进行融合和拼接，生成完整飞行数据(解决基于航班号、二次代码等要素存在匹配不上或者错误匹配问题)，并根据接收的推送关系信息，输出融合更新后的飞行数据；

其中，所述飞行数据融合模块接收航班对象处理模块输出的带有全球航班唯一标识的多条飞行数据，根据全球航班唯一标识，将该航班的多条飞行数据进行拼接和去重处理，融合形成一条完整的飞行数据；接收信息推送模块发送的飞行数据类型和目的地信息，与融合后的完整飞行数据进行封装，形成更新后的飞行数据，并输出给各对应推送关系的空管自动化系统。

飞行数据更新模块，用于对飞行数据引接存储模块中存储的飞行数据(初始飞行数据和经过过滤筛选的飞行数据)进行动态更新，以确保飞行数据的实时准确；

其中，所述飞行数据更新模块中对飞行数据进行动态更新的方式包含：单一来源模式、最近更新模式、权限更新模式和组合拼接模式，针对不同数据项采用不同的模式，以增加更新数据项的可信度；

单一来源模式：针对仅能从流量管理系统、塔台自动化系统获取的字段；如CTOT字段由CDM系统提供，ATD(实际起飞时间)、PKC(停机位)字段由塔台自动化系统提供；

最近更新模式：根据时间要素，以前一时刻更新的数据为准，使用后期的数据项字段值覆盖前期的数据项字段值；

权限更新模式：针对同一航班的多个飞行数据中某个数据项不一致的问题，选择当前管制权限匹配的飞行数据作为可信数据项；

组合拼接模式：对于航班对象模型中，某个航班单条飞行数据项存在不完整的问题，根据飞行数据引接存储模块中的各ATC自动化系统的飞行数据，采取实体识别的原则(即从不同的飞行数据中获取数据项字段值，哪条飞行数据有这个数据项字段值，就采用该值)，多个飞行数据的不同数据项字段值指向同一航班号实体时，则更新写入。

飞行计划生命周期管理模块，用于针对结束飞行的航班，进行飞行数据结束管理。

参照图4所示，所述飞行计划生命周期管理模块中进行飞行数据结束管理具体包括：

(1)获取飞行数据引接存储模块中的飞行数据，解析(即格式检查后规则校验)提取该飞行数据中的数据项；

(2)判断是否存在航班实际落地时间(ATA)，若存在则进入步骤(3)；若不存在则进入步骤(4)；

(3)将航班实际落地时间(ATA)增加VPS(时间参数)，进入步骤(5)；

(4)根据飞行计划的飞行总时间进行管理，在飞行数据的最后时刻+飞行总时长*(1+A％)后，进入步骤(5)，其中A为商定的上限比例；

(5)对外发送结束报文，通过航班对象处理模块通知各ATC自动化系统，结束飞行计划，整个飞行数据生命周期结束。

参照图2所示，飞行数据引接存储模块处理流程如下：

对接入的飞行电报进行预处理，解析出电报的报文头，获取电报序号、报文类别、发报时间、发报地址等信息，并按照MH/T 4029.3格式标准，形成初始飞行数据；

根据从传输链路上接收的心跳数据(HBOL)判断区域、终端区、进近、塔台自动化系统的主/备状态；

根据心跳数据(HBOL)，接收主用自动化系统输入的飞行数据，丢弃备用自动化系统输入的飞行数据；

将初始飞行数据和ATC自动化系统输入的飞行数据发送给航班对象处理模块，并同步进行存储。

本发明还提供一种基于应急接管的中心式飞行数据交互方法，基于上述系统，步骤如下：

1)接收各管制区域空管自动化系统输出的飞行数据、转报机输出的飞行电报，过滤、解析处理后进行存储；

2)根据飞行数据引接存储模块处理后得到的飞行数据，创建飞行数据链表、归类匹配飞行数据、构建航班对象模型；

3)根据飞行数据交互关系和飞行数据类型，生成包含飞行数据类型和目的地信息的推送信息对外发送；

4)对航班对象处理模块中归类匹配的飞行数据进行融合和拼接，生成完整飞行数据；将推送信息与完整飞行数据进行融合，输出更新后的飞行数据；

5)对飞行数据引接存储模块中存储的飞行数据进行动态更新，以确保飞行数据的实时准确；

6)针对结束飞行的航班，进行飞行数据结束管理；飞行数据结束后，发送结束报文给航班对象处理模块，并由飞行数据融合模块通知各空管自动化系统，结束该飞行数据。

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 (8)

1.一种基于应急接管的中心式飞行数据交互系统，其特征在于，包括：飞行数据引接存储模块、航班对象处理模块、飞行数据融合模块、飞行数据更新模块、飞行计划生命周期管理模块、信息推送模块；

飞行数据引接存储模块，用于对接收到的飞行电报和各管制区域自动化系统的飞行数据进行处理，得到初始飞行数据和经过过滤筛选的飞行数据；

航班对象处理模块，用于获取飞行数据引接存储模块中存储的飞行数据，以创建飞行数据链表、归类匹配飞行数据、构建航班对象模型；

信息推送模块，用于设定飞行数据收发的对应关系，输出推送关系信息给飞行数据融合模块；

飞行数据融合模块，用于对航班对象处理模块中归类匹配的飞行数据进行融合和拼接，生成完整飞行数据，并根据接收的推送关系信息，输出融合更新后的飞行数据；

飞行数据更新模块，用于对飞行数据引接存储模块中存储的飞行数据进行动态更新，以确保飞行数据的实时准确；

飞行计划生命周期管理模块，用于针对结束飞行的航班，进行飞行数据结束管理。

2.根据权利要求1所述的基于应急接管的中心式飞行数据交互系统，其特征在于，所述飞行数据引接存储模块接收、处理民航飞行电报，生成初始飞行数据，作为基于应急接管的中心式飞行数据交互系统的初始基础数据进行存储，生成全球航班唯一标识，并将全球航班唯一标识分发给航班对象处理模块；对各个区域ATC自动化系统输入的飞行数据进行主/备状态判断，接收主用自动化系统输入的飞行数据，丢弃备用自动化系统输入的飞行数据。

3.根据权利要求1所述的基于应急接管的中心式飞行数据交互系统，其特征在于，所述航班对象处理模块获取飞行数据引接存储模块中的飞行数据，建立包含航班号、飞行数据数据项和数据来源的飞行数据链表；根据飞行数据中的航班号对同一航班不同来源的飞行数据进行归类，归类为同一航班的飞行数据；根据创建的初始飞行数据生成全球航班唯一标识，将全球航班唯一标识注入归类的飞行数据链表，构建航班对象模型，并将带有全球航班唯一标识的飞行数据分发给各个ATC自动化系统；当飞行数据出现更新时，航班对象模块获取飞行数据更新模块中更新后的飞行数据，并更新至航班对象模型；当飞行计划进入结束状态时，航班对象处理模块获取飞行计划生命周期管理模块发出的结束报文，并分发给各空管自动化系统。

4.根据权利要求1所述的基于应急接管的中心式飞行数据交互系统，其特征在于，所述飞行数据更新模块中对飞行数据进行动态更新的方式包含：单一来源模式、最近更新模式、权限更新模式和组合拼接模式，针对不同数据项采用不同的模式，以增加更新数据项的可信度；

单一来源模式：针对仅能从流量管理系统、塔台自动化系统获取的字段；

最近更新模式：根据时间要素，以前一时刻更新的数据为准，使用后期的数据项字段值覆盖前期的数据项字段值；

权限更新模式：针对同一航班的多个飞行数据中某个数据项不一致的问题，选择当前管制权限匹配的飞行数据作为可信数据项；

组合拼接模式：对于航班对象模型中，某个航班单条飞行数据项存在不完整的问题，根据飞行数据引接存储模块中的各ATC自动化系统的飞行数据，采取实体识别的原则，多个飞行数据的不同数据项字段值指向同一航班号实体时，则更新写入。

5.根据权利要求1所述的基于应急接管的中心式飞行数据交互系统，其特征在于，所述飞行计划生命周期管理模块中进行飞行数据结束管理具体包括：

(1)获取飞行数据引接存储模块中的飞行数据，解析提取该飞行数据中的数据项；

(2)判断是否存在航班实际落地时间，若存在则进入步骤(3)；若不存在则进入步骤(4)；

(3)将航班实际落地时间增加VPS，进入步骤(5)；

(4)根据飞行计划的飞行总时间进行管理，在飞行数据的最后时刻+飞行总时长*(1+A％)后，进入步骤(5)，其中A为商定的上限比例；

(5)对外发送结束报文，通过航班对象处理模块通知各ATC自动化系统，结束飞行计划，整个飞行数据生命周期结束。

6.根据权利要求1所述的基于应急接管的中心式飞行数据交互系统，其特征在于，所述信息推送模块根据飞行数据融合模块融合后的飞行数据中的类型、计划状态、计划字段、所经过的空域信息，在推送消息中定义需要推送的飞行数据类型；根据飞行数据交互的关系，在推送的消息增加发送目的地字段，将飞行数据类型和目的地信息推送给飞行数据融合模块。

7.根据权利要求1所述的基于应急接管的中心式飞行数据交互系统，其特征在于，所述飞行数据融合模块接收航班对象处理模块输出的带有全球航班唯一标识的多条飞行数据，根据全球航班唯一标识，将该航班的多条飞行数据进行拼接和去重处理，融合形成一条完整的飞行数据；接收信息推送模块发送的飞行数据类型和目的地信息，与融合后的完整飞行数据进行封装，形成更新后的飞行数据，并输出给各对应推送关系的空管自动化系统。

8.一种基于应急接管的中心式飞行数据交互方法，基于权利要求1-7中任意一项的系统，其特征在于，步骤如下：

1)接收各管制区域空管自动化系统输出的飞行数据、转报机输出的飞行电报，过滤、解析处理后进行存储；

2)根据飞行数据引接存储模块处理后得到的飞行数据，创建飞行数据链表、归类匹配飞行数据、构建航班对象模型；

3)根据飞行数据交互关系和飞行数据类型，生成包含飞行数据类型和目的地信息的推送信息对外发送；

4)对航班对象处理模块中归类匹配的飞行数据进行融合和拼接，生成完整飞行数据；将推送信息与完整飞行数据进行融合，输出更新后的飞行数据；

5)对飞行数据引接存储模块中存储的飞行数据进行动态更新，以确保飞行数据的实时准确；

6)针对结束飞行的航班，进行飞行数据结束管理；飞行数据结束后，发送结束报文给航班对象处理模块，并由飞行数据融合模块通知各空管自动化系统，结束该飞行数据。

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