（交通运输规划与管理专业论文）空管数据处理的航班对象方法研究.pdf

中周民用航卒学院顿卜学位论奠 摘要 本文从分析我国空管数据处理的实际情况出发，通过与欧美国家空管 数据处理情况的比较，给出了适合我国民航具体情况的空管数据处理的航 班对象方法。通过r s s ( 英文r i c hs i t es u m m a r y ( 丰富站点摘要) 或者r e a l lys i m p c s y n d i c a t i o n ( 真f 简单的整合) 的首字母缩写1 数据标准在空管数据处理中的应 用，创建_ ：r 航班对象数据模型。结合我国管制单位组织结构特点，提m 了 航班对象数据传输模型。另外，文章也对航班对象应用系统的网络结构进 行了研究，针对b s 和c s 结构各自的特点，提出了应用s o c k e t 技术的b j 7 s 和c s 相结合的网络模式。 本文分六部分进行介绍。第一部分介绍了空管数据处理现状，针对我 国与欧美国家在这方面发展的差异，提出了适合我国民航具体情况的夺鹊 数据处理的航班对象方法这一解决方案，并且指出r 航班对象方法的应用 前景和发展趋势。第二部分介绍了航班对象方法的理论基础。第三部分足 对航班对象数据建模的介绍。第四部分建立航班对象数据传输模型。第五 部分是航班对象应用系统设计与实现。第六部分给出r 系统评价和展望。 关键词：空管数据处理、r s s 数据标准、x m l 语言、面向对象编程、w i n s o c k 编程模型 中固民用航卒学院硕l 。学位论文 a b s t r a c t b a s e do nt h er e a ls i t u a t i o no fc h i n e s ea i rt r a f f i cc o n t r o ld a t ap r o c e s s i n g c o m p a r e dw i t ht h es i t u a t i o no ft h ee u r o p e a nc o u n t r i e sa n dt h eu s a ，t h ea i r t r a f f i cc o n t r o ld a t ap r o c e s s i n gm e t h o do f f l i g h to b j e c tw h i c hf i t t e dt oc h i n e s e s i t u a t i o ni nt h i sp a p e ri sp u tf o r w a r d a c c o r d i n gt ot h ea p p l i c a t i o no fr s sd a t a s t a n d a r di na i rt r a f f i cc o n t r o ld a t ap r o c e s s i n g ，t h ef l i g h to b j e c td a t am o d e li s c r e a t e di nt h i sp a p e r c o m b i n e dw i t ht h ea i rt r a f f i cc o n t r o lo r g a n i z a t i o n a l f e a t u r eo fc h i n a ，t h ef l i g h to b j e c td a t at r a n s m i s s i o nm o d e li sp u tf o r w a r d i n a d d i t i o n ，t h ep a p e rr e s e a r c h e s t h en e t w o r ks t r u c t u r eo ft h ef l i g h to b j e c t a p p l i c a t i o ns y s t e m ，a n dp r o v i d e st h en e t w o r kp a t t e r nb a s e do nt h eb ss t r u c t u r e c o m b i n e dw i t ht h ec ss t r u c t u r ea i m e da tt h et h e i rc h a r a c t e r i s t i c s t h i sp a p e ri sd i v i d e di n t os i xp a r t s i nt h ef i r s tc h a p t e r ，t h ep a p e rg i v e st h e s i t u a t i o no fa i rt r a f f i cc o n t r o ld a t ap r o c e s s i n g ，a n dp r o v i d e st h ea i rt r a f f i c c o n t r o ld a t ap r o c e s s i n gm e t h o do ff l i g h to b j e c tw h i c hf i t t e dt oc h i n e s e s i t u a t i o na i m e da tt h ed i f i e r e n c eb e t w e e nt h ec h i n aa n dt h ew e s t e r nc o u n t r i e s a tt h ee n do ft h i s c h a p t e r ，t h ea p p l i c a t i o np e r s p e c t i v ea n dt h ed e v e l o p m e n t d i r e c t i o ni sf o r e c a s t e d i nt h es e c o n dc h a p t e r , t h ep a p e ri n t r o d u c e st h et h e o r y b a s eo ft h ef l i g h to b j e c tm e t h o d i nt h et h i r dc h a p t e vt h ef l i g h to b j e c td a t a m o d e li si n t r o d u c e d i nt h ef o r t hc h a p t e r ，t h ef l i g h to b j e c td a t at r a n s m i s s i o n m o d e li sp u tf o r w a r d i nt h ef i f t hc h a p t e lt h ep a p e ri n t r o d u c e st h ed e s i g na n d t h er e a l i z a t i o no ft h ef l i g h to b j e c ta p p l i c a t i o ns y s t e m i nt h es i x t hc h a p t e r ：t h e e v a l u a t i o na n dp e r s p e c t i v eo ft h i ss y s t e mi sp r o v i d e d l i 中固民用航窄学院硕士学位论文 k e yw o r d s ：a i rt r a f f i cc o n t r o ld a t ap r o c e s s i n g ，r s sd a t as t a n d a r d ，x m i 。， o b j e c to r i e n t e dp r o g r a m ，w i n s o c k 中国民用航空学院学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导r 进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所 知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得中国民用航空学院或其它教育机构的学位或证书而使j ； ； 过的材料。1 i 我同j ：作的 同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：刃垂溉望日期 2 惦1 、2 9 中国民用航空学院学位论文使用授权声明 中国民用航空学院、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复 印件平电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文 的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 沦文 的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权中国民用航空学院研究生部办理。 研名：弛遽导师始盛日 期：2 彩2 2 苫 中国民用航空学院硕士学位论文 1 1 空管数据处理现状 第一章绪论 1 1 1 中国空管数据处理现状 我国改革开放以来，随着经济的起飞，航空运输也进入了高速发展的阶段。据统计， 从1 9 7 8 到2 0 0 2 年的2 4 年间，我国民航运输量以平均每年1 6 的速度增长，我国民航总 运量在国际民航组织的排名也由原来的5 8 位上升到第6 位。 作为空管的基础建设之一的数据处理方面，我国已经建立起了较为完整的空管数据 处理体系。目前，我国已经建成以民航总局空管局和地区空管局为骨干，连接各省( 市、 区) 局和主要航站的全国民航自动转报、分组交换和卫星通信网：平面电报，数据通信 和国际数据的交换、传输、服务能力有明显提高；航空气象和航行情报实现专业信启、产 品网络化服务：部分地区完成雷达数据联网。 也芦丝州黝h 信h 航一 ll a f i n s i t a 电报网ll 数据交换传输网 专_ l j 卫星通信网 图1 空管数据传输网络 在空管数据传输网络中传输的空管数据主要包括四大类：飞行计划数据、管制意图 数据、实际飞行数据和空域数据。前三类数据属于动态数据，空域数据是静态数据。飞 行计划数据是通过a f t n 和s i t a 电报网进行处理的，a f t n 和s i t a 电报网是目前空管单 位及航空公司业务信息传输的主要手段。管制意图信息是通过陆空通信进行处理的，目 前，甚高频地空通信己成为主要地空通信手段，并达到了相当的覆盖程度。在机场终端 管制范围内，甚高频通信可提供塔台、进近、航站自动情报服务、航务管理等通信服务。 在航路对空通信方面，随着在全国大中型机场及主要航路( 航线) 上的甚高频共用系统 和航路甚高频遥控台的不断建设，实现我国东部地区6 0 0 0 米以上空域和其他地区沿国 际航路6 0 0 0 米以上空域甚高频通信覆盖，在一些繁忙航路上达到了3 0 0 0 米以上的甚高 频通信覆盖。实际飞行数据是通过地空数据链和高频数据链进行处理的，该网络由位 于总局空管局的数据处理中心和8 0 座远瑞地面站组成，可以为民航当局、航空公司和 空管部门提供飞机在飞行过程中的实时动态及有关信息，并将地面有关部门的相关信息 及时传递给飞行中的飞机。而空域静态数据则是通过数据交换传输网和专用卫星通信网 进行存储和交换的。 但是航空运输的快速发展，特别是2 0 世纪9 0 年代以来我国民航运量的急剧增长使 国内现行管制系统发展相对滞后的问题暴露出来。这其中我国民航空管数据的处理现状 中国民用航卒学院顾士学位论文 更不容乐观。结合我国民航的体制及管理现状，从信息整合的总体需求看，存在两个主 要方面的不完善之处。第一是各地区空管局内的各类己有信息系统的信息缺乏整合，第 二是地区空管局之间及地区空管局与总局空管局间信息没有实现共享和交换。 虽然各地区空管局基本制定了信息化管理规定和发展规划，但在技术标准规范方面 基本是空白。信息化技术标准、规范不统一，造成空管单位内部“信息孤岛”较多、系统 不能集成、资源不能共享的局亟。此外，空管数据的信息服务水平有待提高。目静对外 提供的空管信息主要是航班动态、气象、情报三类，部分单位对外提供雷达信息，这些 信息基本上单独为民航企业用户或社会用户提供，信息量有限、种类单一、形式单调， 全系统年经济效益主要集中在个别单位在航班信息的开发应用上。 所有这些都需要我们将民航的各种数据标准化、规范化，统一规划、统一管理、统 一标准、分步实施，综合信息集成，提高资源利用效率，以便这些数据在民航各部门问 以最快捷的方式流通和最大程度上的共享，更好地完成空管保障工作。 1 1 2 欧洲空管数据处理现状及发展趋势 欧洲现行的空管数据处理过程如图2 所示。 图2 欧洲现行的b 行数据交换流程图 在现行的欧洲空管数据处理系统中，管制单位、飞行员与机载飞行管理系统、飞行 计划处理系统、军方空管单位和国防单位、机场当局和其他用户构成了空管数据传输的 中国民用航空学院顿士学位论文 环境【7 l 。在该环境中空管数据都是直接在每两个单位间直接进行交互的，这就要求系统 各方两个一组作为数据传输的发出者和接收者。可以看出图2 这样的数据交换是基于双 边的，系统中的任何两个单位间只要有需要就可以建立彼此间的数据交换关系 4 】。这样 的数据交换有很多的弊端： 第一，系统中的数据交换关系过于复杂； 第二，系统中没有任何一个实体拥有关于航班的统一的数据信息，不同单位得到的 关于同一个航班的信息都是片断的或不完全的； 第三，这些数据信息的精确性、可用性和功能都不够高； 针对上述这些不足和缺陷，欧洲航空安全组织( e u r o c o n t r 0 1 ) 提出了基于航班划象的 欧洲飞行数据管理概念。基于航班对象的欧洲飞行数据管理概念可用图3 表示： 圈3 以航班对象为核心的欧洲e 行数据管理概念 从图3 可以看出，航班对象在该概念中扮演着不可取代的作用，所有系统要得到关 于航班的信息就都必须和航班对象进行交互，航班对象起到了媒介和桥梁的作用。该概 念的目标是创造一个高效、安全的信息环境，在这种信息环境中空管系统的各个单位都 能够获取包含航班最新状态和意图的信息。同时这些信息又都是高可靠性、高准确性和 高统一性的，这些对于航班信息是至关重要的。在该飞行数据管理系统中，现行的飞行 中国民用航空学院硕十学位论文 数据交换系统中基于双边的数据交换被通过航班对象的数据交换取而代之，系统中的各 个单位都是通过航班对象建立了交换飞行数据的关系。航班对象中包含了关于任何一架 航空器的最新的信息和未来的预报。航班对象中包含的信息是实时更新的，使它们能够 在各个空管单位、机场和航空公司间达到最大程度的共享【7 】。 航班对象将管制单位、机载飞行管理系统、军方空管单位和国防单位、机场当局和 弋行计划处理系统中的空管数据按照四类数据分类标准：飞行计划数据、管制意图数据、 实际飞行数据和空域数据，分别采集来，集中处理，按照航班对象数据格式组成航班对 象数据体，再统一发布，供上述单位使用。 欧洲空管数据的发展经历了我圈发展的这然阶段，目前处于由现行的空管数据处理 过程向以航班对象为核心的数据处理过程的转变当中。 1 1 3 欧洲空管数据新方法带来的启示 由中国空管数据处理现状与欧洲空管数据处理现状的对比可以看出：在中国空管系 统中，由于各地区空管局大多数业务系统都是按照各自的需求而建立的，因此存在信息 不完整、接口标准不统一、共享性差的现象，一些业务系统在使用别的系统信息时只能 依赖人工输入，不能实现自动更新。地区空管局之间及地区空管局与总局间信息没有实 现共享和交换。而基于航班对象的欧洲飞行数据管理概念考虑到空管系统的整体需求， 整合各类已有信息系统中的信息，建立的航班对象模型中包含了：飞行计划数据、管制 意图数据、实际飞行数据和空域数据四类空管数据。这四类数据包含了最基本的空管信 息，航班对象模型的建立使得这四类空管数据能够在各个管制单位间实现共享和实时更 新，共享的航班飞行信息单元能够提高航班飞行信息更新的精确性和可用性，和不同空 域间飞行计划和航班移交的连贯性，同时还能够改善历史信息记录时的准确性和可靠 性。 中国目前的空管数据处理方法和欧美先进国家的空管数据处理方法相比还存在 定的差距。目前中国空管数据处理方法尚处于向类似于欧洲现行方法过渡的阶段，而欧 美先进国家则已经开始了从现行系统过渡到以航班对象为核心的欧洲飞行数据管理系 统的进程，我国现在等于在走欧美国家过去走过的老路，这样下去我国就只能一直跟在 别人的后面前进，永远不可能赶上并且超越欧美民航强国，这对于中国这样一个航空运 输快速增长的国家来说是非常不利的。 如何才能实现中国民航强国的理想，使民航管理方法尤其是空管数据处理方法达到 欧美先进国家的水平，这就要求空管数据处理必须走在民航发展的前面，实现跨越式发 展，发展一代，研究一代，借鉴欧美先进国家空管数据处理的经验，直接开始研究以航 班对象为核心的空管数据处理方法，实现空管服务于全民航的宗旨。 参照欧洲先进国家的经验，本文提出在我国发展自己的航班对象技术。 4 中国民用航守学院硕士学位论文 1 2 国际上航班对象的研究和发展情况 1 2 1 欧洲航班对象的发展概况 面对欧洲罔益增长的空中交通量，欧洲航空安全组织着手研究在整个欧洲范围内统 一各种飞行数据的类型和格式，使它们能够在各个空管单位、机场和航空公司间达到最 大程度的共享，同时提高飞行数据更新的及时性和准确性，做到飞行数据实时更新。 正是在这种发展背景下，欧洲航空安全组织提出了航班对象这一概念。在航班对象 的基础上，欧洲航空安全组织又提出了航班对象模型( f l i g h to b j e c tm o d e l ，f o m ) ， f o m 的目标是用u m l 和x m l 语言将不同空管信息系统中的飞行数据定义为个有机集 合，达到统一数据所需要的细化的水平，从而完成航班对象的定义1 1 5 】。 欧洲航班对象定义为：按照欧洲航空安全组织关于飞行数据公用性的概念，航班对 象包含最新的关于一个即将开始或是已经完成的计划航班的信息，包括：航空器机型， 评估数据，飞行轨迹，设备，重量，闻隙时间，停机坪号码等 i 。 航班对象中静态的数据单元被欧洲空管中心用u m l 类【l9 】和序列图表定义好了。现 在的工作是定义各个数据单元在航班生命周期不同阶段的所有权问题，并且定义使各个 状态转变的时间事件。还有以下一些问题： 在航班生命周期的什么时刻普通的飞行对象应该被更新的问题。 当信息更新时，哪些授权用户应该被包含在这个更新中，哪些空管信息系统 实际上提交这些被批准的更新的问题。 对航班数据的每个生命周期中的阶段来讲，每个授权用户可以被赋予什么样 的通道以便使他们能够接近普通的飞行对象环境的问题。 一 在那些实际情况中预定服务可以被提供给授权用户以便使他们能够接受航 班数据更新的问题。 一 什么规则决定是否航班数据的一个单元可以被普通飞行对象环境的外部享 有还是内部享有的问题。 围绕航班对象模型，欧洲航空安全组织定义了以航班对象为核心的欧洲飞行数掘管 理系统概念。在这种系统内。每架次航班不论是完成的、正在进行的还是将要进行的， 都含有航班对象，而航班对象中包含了最新的关于空管、航空公司和机场当局的信息元。 这些信息元包括：航空器机型，评估数据，飞行轨迹，设备，重量，时隙，停机坪号码 等。航班对象中的这些信息元可能存在于某个特定的位置，也有可能被分散储存在众多 的服务器中1 7 j 。同时这些信息元都有一个所有者，围绕这些信息元的所有权决定了谁能 够有权对这些信息元进行修改。 所有单位不论他们的工作要达到什么样的目标，都可以访问航班对象中最新版本的 信息元。在普通的航班对象环境中必须制定，一些规则来确定什么信息可以被访问以及什 么时候访问。 中国民用航空学院硕士学位论文 由于工作的分工不同，不同的单位要求添加些更详细的航班对象版本以供使用 ( 比如详细的飞行轨迹信息) 。只要这些详细的信息对至少一个其他单位有用，并且已 经被这些信息的所有者同意使用后，他_ f f 3 j 可以通过普通的航班对象环境被访i a - je 。 1 2 2 美国航班对象的发展概况 美国的空域形式如同欧洲一样也正在变得越来越拥挤，联邦航空局( f a a ) 负责和发展 国家空域系统( n a s ) 以支持安全和高效的空中交通运行。为了履行该责任，联邦航空局 ( f a a ) 必须研究和分析未来空中交通的增长，同时研究n a $ 处理这些交通增长的能力。这 些研究和分析帮助联邦航空局( f a a ) t 解当交通负荷、方式和特征改变时需要用什么样的 程序和自动化方面的改善来保证n a s 的安全和商效。 联邦航空局( f a a ) 建立了一个叫做自由飞行的概念来应对在未来可能的空中交通增 长时保证在n a s 中的安全和高效。自由飞行其中最重要的一个概念就是航班对象。 美国定义：航班对象是自由飞行中一个需要进一步发展的概念，该概念目的是在n a s 设施中共享普通的航班飞行信息单元1 2 】。 航班对象收集普通的描述单个航班飞行的飞行信息单元并且通过电子形式被n a s 用 户和a t m 服务提供者使用。该概念目的是在新的和已经存在的n a s 设旅中共享普通的航班 飞行信息单元。共享普通的航班飞行信息单元能够提高航班飞行信息更新的精确性和可 用性，和不同空中交通管理系统( a t m ) 空域的1 5 l 行计划和不同空域间航班移交的连贯 性，并能够改善用户参考和记录历史信息时的可用性p ”。 由此可见，航班对象作为自由飞行概念的一个重要组成部分，其发展历程和自由飞 行的发展紧密联系。谈到航班对象就不能不说说自由飞行，航班对象将对自由飞行起到 至关重要的作用。美国航空无线电委员会对自由飞行的定义为：“自由飞行是在仪表飞 行规则下的一种安全有效的飞行体系。在该体系中，飞行员可以更加灵活的选择适合自 己的航路和速度。飞行约束被限制在一定的范围和时段内，并只有当为了确保飞行间隔， 防止机场拥塞，预防特殊空域的非授权飞行时才适用”b 4 1o 自由飞行的基本思想是把 目前对飞行的主动管制变为被动管制，管制员不再主动引导飞机飞行，只有在飞机间隔 小于标准，存在潜在冲突时才介入。这样做的目的就是提高航空器飞行的自主性和高效 性，提高空域的容量和空管服务的效率。自由l i 行中一个很重要的概念就是航班对象。 航班对象将空管单位的管制信息、航空公司的航班计划信息、机场当局的信息和飞机_ i 毛 行实际信息统一采集起来，将这些信息以航班对象数据格式进行加工和组织，组织好的 航班对象中包含最新的关于航班飞行的各种信息。这些信息再以航班对象数据格式在与 飞行相关的各个部门之间进行流通和交换。这使得航班对象能够在国家空域系统( n a s ) 部门间共享普通的航班飞行信息单元。整个数据处理过程是围绕航班对象进行展开的， 同时在数据交换的过程中遵循的标准也是航班对象数据标准。可见，航班对象是自由飞 行中数据处理的核心、数据交换的标准接口。 与所有的数据模型一样，航班对象模型也有其生命周期。美国联邦航空局建立了基 中国民用航空学院颁i 学位论立 于运行后分析的航班对象模型。该模型提供了航班对象生命n n i ”1 1 3 1 ，共分为l ! ! ；| 个阶段 如图4 所示： 航行情报 管理、支持 系统的改 盖 飞行计划 的填写、 n o t a m 、 飞行限制 空中交通 运行、流量 管理 重建航班 历史信息、 绘制性能 图表 陶4 航班对象生命蒯期 在整个航班对象生命周期中，航班对象都需要进行组织和交换航班信息。 设计和基本结构阶段的主要任务是：l 、明确航班的运行环境，这其中包括空域结 构、航路结构和导航设备：2 、明确系统改善的余地，包括优化、建模和模块的设计。 航班计划阶段的主要任务是：使用航班现行运行环境，包括填写飞行计划、明确设 施的运行状态、预报气象情况、明确运行的有关限制、发布航行通告( n o t a m ) 和明 确军方的有关限制1 2 6 1 。 航班执行阶段的任务是：l 、负责空中交通管制系统中航班的实际运行，包括航空 器轨迹、空中交通管制指令和飞行计划的修订：2 、负责空中交通管理的实际运行，包 括实际运行方面和战术管理方面，实际运行方面又可分为：间隔的保证和通讯、导航和 监视方面的要求。战术管理方面又可分为：容量监控、气象信息管理和延误管理。 飞行后纪录和分析阶段的任务是：l 、航班信息的收集，包括航班历史、空域系统 状态和从中得到的事件和图表；2 、飞行后的成果，包括穿越各个空域边界点时和飞跃 各个导航设施时的信息、各种性能图表、飞行成本计算和航班飞行质量的评估。 在该模型中，航班信息收集系统起着非常重要的作用，它是航班信息交换的中转站 和共享的载体【j 0 l 。该系统的示意图如图5 所示： 图5 航班信息收集系统 中圈民用航卒学院硕士学位论文 1 2 3 航班对象应用前景和发展趋势 航班对象能够提高在不同空域问飞行计划的一致性和不同空域间航班飞行更加顺 畅的交接，从而进一步提高飞行流量，增加民航系统的经济效益。 除了计划在自由飞行第一阶段( f f p l ) 和自由飞行第二阶段( f f p 2 ) 实现的功能外， 还有以下功能在f f p 2 阶段后实现，这些功能是欧美航班对象技术的发展趋势【3 。j ： 塔台区域的场面管理系统( s m s ) ，包括s t t a 的改善和滑行许可的数据链发送 ( d d t c ) 【3 2 】： - 在n a s 中从一个航路区域进入到其他a t m 区域时的航班飞行数据处理能力的 增强： - 增加的用户咨询评估工具( u r e t ) 改善包括在航路区域中自动丌始问题的解决 ( 在f f p 2 阶段主要通过手工来解决问题) ： 改善交通流量管理能力( t f m ) ，包括多中心交通管理咨询( m c f m a ) ，同时还 有协作决策指定能力和过去事件分析能力，比如： 一整体效果工具( i i t ) 一整合来自c r c i ，f s m 和其他功能的+ 维效果： 一过去操作评价：r 具( p o e t ) 一将文件或计划的航班信息与基 ：e t m g 数 据的实际航班飞行信息和来自航空器自身的数据进行比较； - 数据链在飞行空域中的自动相关监视广播( a d s b ) ； 航班对象最终的目标是实现能够利用共享的航班飞行信息的功能。除r 上面所述的 a t m 功能外，将从共享的航班飞行信息获利的功能还有1 2 ： - 用户航班飞行计划和性能分析功能； - 搜索和救援功能； 事故调查功能； - 飞行服务工作站( f s s ) ； e t m s ； - 扇区班组和时间表功能： 一空中交通管制系统指令中心( a t c s c c ，或指令中心) 功能； _ 所有航路空中交通管制中一1 5 , ( a t c s c c ，或指令中心) 功能； 一 终端区雷达引导进近管制设施( t r a c o n ) 功能。 1 3 本文提出的航班对象的概念 本文引入计算机超标记语言( x m l ) 规范制订出民航数据标准，所有的数据都按此 标准组织，这些数据最基本的单位是航班对象，它包含最新关于航班的信息元，包括： 航空器机型，评估数据，飞行轨迹，设备，重量，时隙，停机坪号码等。航班对象类似 于可视化编程中的类，由许多子类组成，每个子类又由众多属性组成，每个属性对应于 中国民用航空学院砸一l 。学位论文 航班的一个信息元，它是一个逻辑概念，而非一个物理结构。 在结构组成上，航班对象的信息元有下面四个主要部分组成： 航班对象的航班计划信息部分包含了n a s 用户人员和相关功能的信息。该部 分包括现今的飞行计划和飞行意图以及用户参考。 航班对象的管制员意图信息部分包含了从空中交通管理服务提供者和相关 功能单位的发出的信息，如放行许可和可能的飞行计划更正。 航班对象的飞机实际信息部分包含了从传感器和飞行员报告传来的信息，包 括位置报告和飞行情况的报告。 航班对象的空域结构信息部分包含了各种空域结构的空间静态信息【2 ”，包 括飞行情报区、管制区、扇区、管制地带、三区、特殊空域、航路、航班航 线等。 综合上述欧洲和美国关于航班对象的定义，可以得到下面的定义：航班对象是将航 班计划信息、管制员意图信息、飞机实际信息和空域结构信息四部分所包含的信息( 例 如：航空器机型，评估数据，飞行轨迹，设备，重量，时隙，停机坪号码) 当成属性按 照x m l 标准组成的类。 目前，民航已有多个正在运行的空管业务信息系统，包括：航管信息自动化处理系 统、气象信息自动化处理系统、航行情报自动化处理系统、电话综台网络管理系统等。 待建的空管数据整合系统应在现有各系统的基础上实现，有效整合现有的资源。 那么如何将空管系统中现存的多个信息子系统的信息整合到一起呢? 航班对象方 法为空管信息数据的处理提供了一个很好的选择。 航班对象信息系统是一个覆盖全国各个地区空管局、空管中心的高速信息网络系 统。它是整个民航空管各地区空管局管理信息系统资源子网的集台，集空中交通管制、 通信、导航、气象、情报方面生产、管理、服务于一体的综合业务数据系统。 通过航班对象应用系统，我们可以将民航空管系统中现存的多个空管信息系统中的 信息数据进行有效的整合，实现横向和纵向的信息共享和互通，提高空管各系统各部门 间的协同工作能力。通过信息整合为管理层在管理和决策过程中提供及时、准确、完整、 统一的民航空管生产运行管理信息，以满足现有及未来各种应用系统集成的需要。 1 4 本文的目的和主要内容 本文针对我国空管数据处理现状，通过与欧美国家空管数据处理情况的比较，给出 了适合我国民航具体情况的空管数据处理的航班对象方法。通过r s $ ( r e a l ys i m p l e s y n d i c a t i o n ( 真正简单的整合) ) 数据标准在空管数据处理中的应用，创建了航班对象 数据模型。结合我国管制单位组织结构特点，提出了航班对象数据传输模型。另外，文 中国民用航空学院硕学位论文 章也对航班对象应用系统的网络结构进行了研究，针对b s 和c s 结构各自的特点，提 出了应用s o c k e t 技术的b s 和c s 相结合的网络模式。 本文分六部分进行研究。第一部分介绍了空管数据处理现状，钭对我国与欧美国家 在这方面发展的差异，提出了适合我国民航具体情况的空管数据处理的航班对象方法这 一解决方案，并且指出了航班对象方法的应用前景和发展趋势。第二部分介绍了航班对 象方法的理论基础。第三部分研究航班对象数据的建模。第四部分建立航班对象数据传 输模型。第五部分是航班对象应用系统设计与实现。第六部分给出了研究工作的评价和 展望。 中国民用航空学院硕：1 学位论文 第二章航班对象描述方法的理论基础 涉及到航班对象描述方法的理论基础，主要包括可扩展标记语言( x m l ) ，r s s 数掘 标准与面向对象的编程技术。 2 1x m l 语言 回顾网络数据传输的历史，从所有标记语言的鼻祖s g m l 到h t m l 再至i j x m l ，经历 了4 0 多年的时间。虽然目前h t m l 语言仍然是建立网页最常用的程序语言，但是它存储 信息的能力却有很大的限制。例如，从简单的单笔数据到复杂的数据库，它不允许程序 员使用任何虚拟形态的信息：此外，在图像传输方面，h t m l 语言的能力表现得也不是 很令人满意；浏览器在寻找、选取、排序、筛选、排列和处理信息时可选择的方式较为 甑一【2 0 】。 正是由于h t m l 语言存在不足，人们已经开始研究能改进或替代h f m l 的w e b 页丽 制作语言。其中最有成效的，并已初步投入使用的是可扩展的标记语言 ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) ，简称x m l 【2 i 】：叠式页面( c a s c a d i n gs t y l es h e e t s ) ，简 称c s s ；以及动态h t m l ，即d h t m l 。这些语言从不同角度解决了h t m l 存在的问题： x m l 有利于信息的表达和结构化组织，从而使数掘搜索更有效；c s s 解决w e b 页面的继 承和显示问题；d h l m l 则主要用于w e b 页的动态显示。 在这些语言中，可扩展标记语言( x m l ) 是在i n t e m e t 上存储和传送信息方面最有 发展前途的程序语言。x m l 具有较大的弹性，它允许程序员使用任何虚拟形态的信息， 从简单的单笔数据赢到复杂的数据库1 2 2 1 ；一个x m l 文件通常与样式表或传统的h t m l 网页连接在一起，因此札文件可以轻易的在网页浏览器中显示出来；x m l 文件以高 效率的结构和卷标来存储器所包含的信息，因此浏览器可以使用较灵活的方式来寻找、 选取、排序、筛选、排列和处理信息：x m l 提供了一种解决快速增加的网站数据量和信 息复杂度问题的理想的解决方法。 x m l 是一个精简的标准通用标记语言( s t a n d a r dg e n e r a l i z e dm a r k u pl a n g u a g e ( s g m i ) ) ，它将s g m l 的丰富功能与h t m l 的易用性结合到w e b 的应用中。) ( m l 保留了s g m l 的 可扩展功能，这使x m l 从根本上有别于h t m l 。x m l 要k l h t m l 强大得多，它不再是固定的标 记，而允许定义数量不限的标记来描述文档中的资料，允许嵌套的信息结构。h t m l 只是 w e b 显示数据的通用方法，而删l 提供了一个直接处理w e b 数据的通用方法。t t t m l 着重描 述w e b 页面的显示格式，而x m l 着重描述w e b 页面的内容。 x m l 是可扩展的，但它必须受到一定的语法限制。因为在不同的领域中，x m l 数 据在含义、数据类型以及数据关联上必须有不同的限制。x m l 提供了一种被称为文件类 型声明的独立于应用程序之外的数据交换机制，用于定义对逻辑结构的约束，和支持预 定义存储单元的使用。x m l 文件类型声明包含或指向标记声明，标记声明提供某一类文 中圈民用航守学院硕士学位论文 件的文法。这种文法被称为文件类型定义( d o c u m e n t t y p ed e f i n i t i o n ，d t d ) 。 下面我们看一段经典的x m l 语言： ( 学生管理 9 7 0 0 1 张三 2 0 男 河南 在x m l 文档的前半部分是文档的d t d 语法，它定义了x m l 文档的结构和内容，在 它下面的x m l 文档必须严格的与它保持致。 d t d 的声明方法是： 其中， 定义的内容 用标签 来分别定义所包含的字元素名称以及每个 字元素的数据类型。 根据上面的d t d 结构和语法，我们将航班对象与x m l 语言联系起来会发现列应于 x m l 语言中的元素和子元素，可以将航班对象中的信息元与其对应起来。x m l 语高中 的元素和子元素的属性对应于航班对象中信息元的属性。于是，可以得到下- 面一段关j 航班的x m l 代码。 u a la o c 2 0 0 0 0 8 - 0 12 1 ：1 4 ：0 2 u a l 8 2 1 c y y z k d f w y y z u q o d j b v h p 。t t h f a m f s m b y p 3 k d f w 0 3 0 9 c 2 3 0 8 ：0 3 ：0 0 _body 2 2r s s 数据标准 x m l 语言的一个重要的应用和拓展是r s s 数据标准，r s s 是用于网络视频传输的 标准，在航班对象设计时，在有关航班对象视频图像的传输方面可以应用r s s 数据标准。 那末到底什么是r s s 数据标准? r s s 是英文r i c hs i t es u m m a r y ( 丰富站点摘要) 或者r e a l l ys i m p l es y n d i c a ti o n ( 真正简单的整合) 的首字母缩写，是一种用于共享新闻标题和其他w e b 内容的x m l 格 式f 3 3 l 。 r s s 起源于2 0 世纪9 0 年代后期，最初是n e t s c a p e 对m i c r o s o f t 公司的in t e r n e t e x p l o r e r 做出的回应。i e4 刚刚推出来的时候有一个有趣的功能，那就是“新闻频道”， 为此n e t s c a p e 定义了一套描述新闻频道的语言，这就是r s s ，只不过n e t s c a p e 自当时 起就每况愈下，所以最终也没有发布一个正式的r s s 规范( 只发布了一个o 9 版本) 。 后来，r s s 技术被著名的博客d a v ew i n n e r 的u s e r l a n d 软件公司所接手继续开发 新的版本，以适应新的网络应用博客的需要。 r s s 文档的最顶层以一个 元素作为根元素。 元素有一个强制属性 v e r s i o n ，该属性指定了当前文档遵守的r s s 版本。如果该r s s 文件遵守本文档所述的r s s 规范，版本属性必须是2 0 。 元素的子元素是唯一的一个 元素，它包含了关于该频道的信息( 元 中国民用航空学院琐- i 。学位论文 数据) 和内容。 下面我们以下表来说明一下r s s 文档中各个元素的结构关系。 元素于兀秉属性 t i t l e l i n k d e s c r i p t i o n l a n g u a g e c o p y r i g h t m a n a g i n g e d i t o r w e b m n s t e r p u b d a t e l s 国u i 旧d a t e c a t e g o r y g e n e r a t o r d o e s r s s 的c h a n n e l 元 c i o u d 素 t n ( r s s 结构图) i m a g e u r i t i t l e l i n k w i d t h h e i g h t d e s c r i p t i o n r a t i n g t e x t i n p u t t i t l e d e s c r i p t i o n n a m e l i n k s k i p h o u r s s k i p d a y s i t e m ( 任意个数1 t i t l e l i n k d e s c r i p t i o n a u t h o r c a t e g o r y d o m a i n c o m m e n t s e n c l o s u r eu r l l e n g t h t y p e g u i d p u b d a t e 4 中国民用航空学院硕士学位论文 s o u r c et i t i e d e s c r i p t i o n u r l 表1r s s 组成结构表 其实，技术人员使用r s s 程序已有相当长一段时间了。这类程序现在在p c 、m a c 以及 交叉平台上可供普通大众使用。 r s s 目前在出版商和用户中尤其越来越流行。对于出版商来说，r s s 是一种提供结构 化信息的方法。对于用户来说，r s s 是一种在他们需要的地方、时间并以他们希望的方 式获得信息的工具。尽管r s s 变得越来越受欢迎，但它不会淘汰w e b 浏览技术。它的确 为新闻机构提供了另一种获得了精通技术的读者途径，为新闻记者建立条更广泛的新 闻网。r s s 的用途决不局限在新闻阅读上。我们可能甚至看到营销和公关经理利用r s s 这 种新的方式来联系顾客。 r s s 是一种x m i 方言。所有的r s s 文件必须遵守万维网联盟( w 3 c ) 站点发稚的x m i l0 规范。 2 3 面向对象编程技术( o o p ) 在航班对象的整个设计过程中，我们应用了面向对象的软件编程思想。面向对象技 术是目前流行的系统设计开发技术，它包括面向对象分柝和面向对象程序设计。面向对 象程序设计技术的提出，主要是为了解决传统程序设计方法结构化程序设计所不能 解决的代码重用阀题。 结构化程序设计从系统的功能入手，按照工程的标准和严格的规范将系统分解为若 干功能模块，系统是实现模块功能的函数和过程的集合。由于用户的需求和软、硬件技 术的不断发展变化，按照功能划分设计的系统模块必然是易变的和不稳定的。这样开发 出来的模块可重用性不高。 面向对象程序设计从所处理的数据入手，以数据为中心而不是以服务( 功能) 为中 心来描述系统。它把编程问题视为一个数据集合，数据相对于功能而言，具有更强的稳 定性。 面向对象程序设计同结构化程序设计相比最大的区别就在于：前者首先关心的是所 要处理的数据，而后者首先关心的是功能。 面向对象程序设计是一种围绕真实世界的概念来组织模型的程序设计方法，它采用 对象来描述问题空间的实体。关于对象这一概念，目前还没有统一的定义。一般的认为， 对象是包含现实世晃物体特征的抽象实体，它反映了系统为之保存信息和( 或) 与它交 互的能力。它是一些属性及服务的一个封装体，在程序设计领域，可以用“对象= 数据+ 作用于这些数据上的操作”这一公式来表达“。 中国民用航空学院硕l 学位论文 类是具有相同操作功能和相同的数据格式( 属性) 的对象的集合。类叫以看作抽象 数据类型的具体实现。抽象数据类型是数据类型抽象的表示形式。数据类型是指数据的 集合和作用于其上的操作的集合，而抽象数据类型不关心操作实现的细节。从外部看， 类型的行为可以用新定义的操作加以规定。类为对象集合的抽象，它规定了这些对象的 公共属性和方法；对象为类的一个实例。苹果是一个类，而放在桌上的那个苹果则是一 个对象。对象和类的关系相当于一般的程序设计语言中变量和变量类型的关系。 消息是向某对象请求服务的一种表达方式。对象内有方法和数据，外部的用户或对 象对该对象提出的服务请求，可以称为向该对象发送消