（计算机应用技术专业论文）atcoc中人力资源管理子系统的研究与实现.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 空中交通管制是国家交通运输事业的重要组成部分，是保障国家领空 安全和航空事业发展的重要基础。随着中国民航事业的迅速发展，为有效 地管理和规范管制工作，提高管制员的管制效率，以及保障空中交通管制 的安全，这就要求空中交通管制系统不仅能够提供及时、准确、全面的信 息，而且能够对整个管制运行的全过程进行管理。当前国内存在着众多同 空中交通管制相关的系统，但它们都只是针对管制运行的某一阶段或某一 方面进行管理。因此有必要建立一个综合性的系统以实现对整个管制运行 全过程的监督和管理。 本文以作者的项目实践为基础，首先简要、全面地介绍了空中交通管 制和运行管理方面的相关理论；接着在对当前空管软件现状进行分析的基 础上提出了管制运行管理( a t c o c ) 系统的总体规划和设计方案，该系统综 合了空中交通管制管理和运行控制管理的功能，实现了对管制运行全过程 的管理。一方面，它将与空管相关的航情、气象、情报等信息有机地集成 到一个统一的环境中，为管制员、飞行员和民航相关人员提供一个获取和 应用信息的业务平台，从而提高空管中信息传递、处理和应用的效率；另 一方面，它可以使管理者实时了解和掌握本部门的整体运行情况，并为管 理者提供决策分析的依据，从而提高空管运行的效率，增强空管的安全保 障能力。 a 1 0 c 系统在设计过程中强调的是一个体系概念和结构，在体系概 念和结构的指导下，a t c o c 系统严格按照j 2 e e 的分层原则，将系统分为 持久层、业务层和表示层。本文从第三章开始对a t c o c 系统中人力资源 管理子系统进行分析建模，接着阐述系统各个层次的设计和实现。在分析 系统的实现过程中，作者重点对各个层次的框架技术的优缺点、以及使用 的核心设计模式进行了分析，并结合人力资源管理子系统的部分源代码给 出具体说明。 关键宇：宅c p 交通管制：人力资源；轻量级 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t a i rn 丑f f i cc o n t r o l ( a t c ) i sa ni m p o r t a n tp a r to fn a t i o n a lt r a f f i c t r a n s p o r t a t i o n ，a n das t a b l eg r o u n d w o r kf o ra i r s p a c e s e c u r i t ya n da v i a t i o n d e v e l o p m e n t w i t ht h es w i f td e v e l o p m e n to fa v i a t i o n ，i ti su r g e n tt or e q u i r e t h i ss y s t e mt op r o v i d et i m e l y , e x a c ta n dc o m p r e h e n s i v ei n f o r m a t i o na sw e l la s c o n t r o lt h ew h o l er u n n i n gp r o c e s s ，f o rt h ep u r p o s eo f m a n a g i n g a n d s t a n d a r d i z i n gt h et r a f f i cc o n t r o le f f e c t i v e l y , i m p r o v i n gs t a f fe f f i c i e n c ya n d g u a r a n t e e i n gt h es a f e t yo fa i rt r a f f i c n o w , v a r i o u ss y s t e m sr e l a t e dt oa t c h a v ee x i s t e d ，b u ta l lo ft h e s ej u s tf o c u so no n es t a g eo ra s p e c to fc o n t r o l p r o c e s s ，t h e r e f o r e ，i ti sn e c e s s a r yt ob u i l dac o m p r e h e n s i v es y s t e mt os u p e r v i s e a n dm a n a g et h ew h o l em r m i n gp r o c e s s b a s e do nt h ea u t h o r sp r o j e c te x p e r i e n c e ，t h i sp a p e r , l u s t ，i n t r o d u c e s s o m eb a s i ct h e o r i e sb r i e f l ya n dr o u n d l yw h i c hr e l a t e dt oa t ca n dr u n n i n g c o n t r o l ；t h e n ，p r o p o s e s t h em a i ns t r u c t u r ea n dd e s i g ns c h e m eo fa t c o c s y s t e m a f t e r a n a l y z i n g t h ec u r r e n tc o n d i t i o no fa t cs o f t w a r e a t c m a n a g e m e n ta n dt h ec o n t r o lf u n c t i o nh a v eb e e nj o i n e di nt h i ss y s t e m ， n o w c a nr e a l i z et h em a n a g e m e n tf o rt h ew h o l er u n n i n gp r o c e s s a t c o cs y s t e m ，o n o n eh a n d ，p r o v i d e sa l li n f o r m a t i o np l a t f o r mc o m p o s e db ym a n yr e l a t e d i n f o r m a t i o n ，s u c ha sw i t t i n g ，w e a t h e r , g e n , e t c ，f o rt h ec 姐c s t a f ft og a i na n d u s ev a l u a b l ei n f o r m a t i o n ，i nw h i c ht h ee f f i c i e n c yo fi n f o r m a t i o nt r a n s f e r , p r o c e s sa n da p p l yh a v eb e e ni m p r o v e dg r e a t l y ；o u t h eo t h e rh a n d ，t h e e f f i c i e n c yo fa r co p e r a t i o na n d t h e a b i l i t yo fa r cs a f e g u a r da r ea l s o i m p r o v e db yp r o v i d i n gt h ew h o l eo p e r a t i o n a ls i t u a t i o na n dd e c i s i o ns u p p o r t f o rt h em a n a g e f w h a tt h ea t c o cs y s t e me m p h a s i z e si st h es y s t e r nc o n c e p t i o n sa n d f r a m e w o r k s ，b a s eo nt h a t ，a t c o cs y s t e mi sd i v i d e di n t op e r s i s t e n tl a y e r ， b u s i n e s sl o g i cl a y e ra n dp r e s e n t a t i o nl a y e r a c c o r d i n gt ot h el a y e r e dp r i n c i p l e o fj 2 e es t r i c t l y f r o mc h a p t e rt h r e e ，t h eh u m a nr e s o u r c em a n a g e m e n t s u b s y s t e mi na t c o c i sa n a l y z e da n dm o d e l e d ，t h e nt h ed e s i g na n dr e a l i z a t i o n o fe v e r yl a y e ri nt h i ss u b s y s t e mi sp r e s e n t e d d u r i n gt h ei m p l e m e n tp r o c e s s ， t h e a d v a n t a g ea n ds h o r t a g e o ff r a m e w o r k sa r ed i s c u s s e da n dt h e d e s i g n p a t t e r n sw h i c hh a v eb e e nu s e di ns y s t e ma r ea n a l y z e d ，s o m es e g m e n ts o u r c e 西南交通大学硕士研究生学位论文第l l i 页 c o d eo ft h eh u m a nl - e s o u r c em a n a g e m e n ts u b s y s t e mi sa l s op r e s e n t e da st h e c o n c r e t ee x a m p l e s k e yw o r d s ：a i r t r a f f i cc o n t r o l ( a t c ) ；h u m a ni e s o u r c e ；l i g h t w e i g h t 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 课题的背景 第一章绪论 空中交通管制( a = r c ) 是国家交通运输事业的重要组成部分，是保障国 家领空安全和航空事业发展的重要基础。空中交通管制的目的是防止航空器 与航空器相撞，防止航空器与障碍物相撞，维持并加速空中交通的有秩序的 活动。我国民航空中交通管制系统始终贯彻“安全第一，预防为主”的方针， 按照职责分工提供负责空域内的空中交通管制服务、飞行情报服务和告警服 务。长期以来，我国的空中交通管制向空域用户提供了良好的服务。保证了 中外航空器在我国境内的飞行安全与顺畅【。2 1 。 我国空管现代化战略的总目标是：在充分发挥已有信息应用水平的基础 上，建成以空管信息系统为龙头，集信息采集、传输、处理、应用于一体， 安全开放的全国民航空管骨干信息化平台；发展信息融合技术，提高信息服 务的准确性；形成面向全体管制员、面向所有管制单位、面向总局和地区空 管局业务管理部门、面向航空运输企业的基本应用格局；在信息化标准、政 策、法规、人才、管理和组织体系，以及以网络信息产品为主导的新型信息 服务整体能力方面，接近或达到国际民航先进水平【3 1 。 目前中国民航全国的飞行流量正以每年8 1 0 的速度增长，这对中 国民航的空管系统带来不小的压力【5 】。为了适应民航快速发展的需要，提高 空管系统的保障能力，加大空域的容量，提高空域资源的利用率，中国民航 正在积极推进雷达自动化管制战略，从程序管制和雷达管制向雷达自动化管 制的变革已经成为我国民航空管的核心发展战略。雷达自动化管制战略和雷 达自动化管制的实施，对管制工作提出了更高的要求，管制服务水平、管制 运行水平、管制工作管理水平等各个方面都必须跟上民航发展的步伐，实现 科学、有守、安全的运行，确保飞行安全【4 1 。 总体i l i 南当前我国的空管系统已经取得了很大发胜，a t c 主用系统对雷 达航迹数掘，飞f i 数据的处理，已经接近国外先进水平。在此基础1 2 民航也 建立了- - 批为字管服务的辅助信息系统。 但是民航传统的空管辅助系统大多只停留存网上办公的认识阶段，多以 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 文件、档案、报表的性行政事务处理为主。丽真正意义上的空管信息化，应 该是完全围绕和服务于“保障飞行安全”这个空管系统核心组织目标的信息 化。同时传统的的空管辅助系统应用范围也存在局限性，它们大多只应用或 关注于某个单一的业务环节，如航行电报信息处理系统、航行情报通播处理 系统、飞行数据处理系统、多雷达数据处理系统、人员的档案管理系统等 在民航总战略目标的指导下，民航需要建立a t c o c 系统以收集、处理 管制运行的各方面信息，实现对管制运行全过程的管理，为空中交通管制服 务，保障空中交通管制的安全。从设计和开发的角度来看，a t c o c 系统不 仅仅是简单的开发一套管理软件，而且包含了对民航发展目标和信息化的理 解和支撑、对业务流程的梳理、对空管数据和遗留系统的整合、对决策的支 持和安全管理的实现等。 1 2 国内外发展概况 从1 9 0 9 年世界上第一家航空公司开办以来，空中交通管制在国外已经 经历了约一百年的发展。目前在国外航空运输比较发达的国家或地区，如美 国、欧洲、澳大利亚、日本等对空中交通的管制和运行管理都极为重视，在 管制运行管理方面都研发了相应的管理或辅助管理系统，这包括空域设计、 管制容量及流量分析、管制冲突预测、管制前准备、管制工作量统计、管制 情况分析评估等等，初步形成了一套科学的管制运行管理体系，为提高管制 水平和保障飞行安全奠定了基础。 由文献 5 6 1 口- - j 知，我国空管系统建设虽然起步较晚，但起点高，发展较 快。由于我国工业部门底子薄、技术储备少等，“八五”以来，军航、民航 空管系统关键的技术、设备从国外引进很多，但由于自主研发少，国外的技 术、设备价格昂贵，因此仅靠进口远远不能满足今后空中交通管制的需求： 另外由于技术、设备来源于多个国家和公司，因而在系统构成、功能、界面、 硬件配置上都有很大的差别，不易于的维护、升级。因此迫切需要增强我国 对空管系统关键技术的自主研发能力。 在管制运行管理方面，我国的管制运行管理大多比较粗放，基于定性的 分析较多，缺乏定量的依据和相应的计算机辅助管理系统，还停留在经验管 理阶段，缺乏相应的研究和相关的工具、平台和系统。近年来，随着民航事 q k 的发展和民航信息化l ：作的全面展开，民航投入了大量的资会进行竹息化 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 建设。民航的计算机信息系统发展较快，各地区空管局的信息化系统已初具 规模，在总局空管局和部分地区空管局都相继建立了一些信息网络系统，在 一些业务部门也建立了自己的计算机管理系统，有了定的基础和经验。 然而当前民航的许多空中交通管制辅助系统小而散，缺乏综合性。虽 然民航内外的一些研究机构也开展了部分相关的研究，取得了一定的成果， 如：民航厦门航务管理站开发的“空管运行准备系统”，民航西北空管局开 发的“管制工作智能管理系统”，南京航空航天大学民航学院等开发的“空 域管理和评估系统”，华北空中交通管理局的“交通管制指挥监测系统 ( a t c c m s ) t ”j ，等。但是，这些系统都是基于管制运行管理的某一方面或某 一阶段进行研究和开发的，国内还没有针对管制运行的全过程进行管理的系 统；同时，由于我国的空管体制与国外相比存在很大的差异，照搬国外的管 制运行管理系统也不能适应国内的管制要求和管理规范。 借鉴国外的先进经验，立足国内；开发适用于中国民航的管制运行管理 系统势在必行。 1 ，3 论文的研究内容 本课题所选择研究的a r c o c 系统，是当前民航进行信息化整合过程中 的一个关键性系统。空管信息化，应该是完全围绕和服务于“保障飞行安全” 这个空管系统核心组织目标的信息化。我国目前急需建立的是以信息融合技 术为手段，在信息化标准、政策、法规、人才、管理和组织体的统筹规划、 统一标准框架指导下的，涵盖运行前、中、后全过程的管理的系统。 a t c o c 系统的建成，将使民航能够使用统一的界面为管制员展现综合 航迹信息、机场状况、跑道状况、航班动态、军航活动、航情情报、气象情 报、设备状况、值班状况等信息，实现对管制运行全过程的管理，同时为管 理者提供统计、分析和决策的工具，能够极大的提高管制工作的效率，保障 空中交通管制的安全。 作者于2 0 0 6 3 月2 0 0 6 1 1 月在公司实习期间，参与了整个系统框架的 建立以及部分f 系统的设计、歼发，并且具体负责了管制员信息管理、闩志 管理、用户管理、气象情报等子模块的设计详细设计、概要设计以及最终的 编码实现过程。沦文结合作者实习期间的实践，主要完成以下 作： 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 对a t c o c 系统整体构架的研究。包括对a t c o c 系统的需求分析、 设计方案和功能规划的研究。 对a t c o c 系统中人力资源管理业务功能的分析、研究。论文主要 是借助于u m l 模型图，完成人力资源管理子系统的业务分析。 论文重点研究了系统的解决方案。深入分析了j 2 e e 分层体系，以 及轻量级框架的开发方式及其开发思想，给出了自己的体会，并在 适当的地方说明了该选择的原因或者优点。 对系统的性能问题和安全问题研究。主要是对系统设计中部分性能 问题和安全问题的解决方案进行了分析和说明。这包括：页面的快 速响应、权限管理的设计、日志的记录、异常的处理等等。 1 4 论文章节安排 本文第一章主要介绍课题背景，国内外发展概况，论文的主要工作以及 论文章节安排。 第二章首先从空中交通管制与运行管理的相关理论入手；接着分析 a t c o c 系统的总体目标，非功能性需求，以及设计方案：然后对系统的功 能模块划分、并简要说明了各个功能子系统；最后对系统涉及的关键技术进 行简要说明。 第三章对a t c o c 系统中人力资源管理的相关的子系统进行系统建模。 a t c o c 中的人力资源管理包括管制员信息管理、培训管理、辅助排班管理 和考勤管理四大功能模块。 第四章首先详细介绍了系统的整体技术架构，然后按照分层的原则，阐 述了持久层、业务层、表示层的设计要点，设计模式技术框架的选择，同时 结合人力资源管理子系统的部分源代码描述各个层次功能的具体实现。 第五章是对在软件设计中，影响系统性能和安全的因素进行分析。主要 包括数据访问的性能，页面响应的性能，系统的权限控制，信息加密，同志 记录以及容错性和异常处理等等。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 第二章a t c o c 系统相关理论及总体规划 2 ，1a t c o c 相关理论 2 1 1 空中交通管制 空中交通管制( a ：r c ) 是国家交通运输事业的重要组成部分，是保障国 家领空安全和航空事业发展的重要基础。由文献【4 】可知，空中交通管制的 目的是防止航空器与航空器相撞，防止航空器与障碍物相撞，维持并加速空 中交通的有秩序的活动。陆地或水面之上某一规定界限向上延伸的一定高度 范围内的管制空域称为空中交通管制区域。民用航空的管制区域分为塔台管 制区、进近管制区和区域管制区。民用空中交通管制工作分别由下列空中交 通管制单位实施：塔台空中交通管制室、空中交通服务报告室、进近管制室、 区域管制室、民航地区管理局调度室、民航总局空中交通管理局总调度室。 一、a t c 的任务 空中交通管制是指对航空器的空中活动进行管理和控制的业务，包括空 中交通管制业务。飞行情报和告警业务【1 1 ： 空中交通管制服务的任务是防止航空器与航空器相撞及在机动区 内航空器与障碍物相撞，维护和加快空中交通的有序流动。 飞行情报服务的任务是向飞行中的航空器提供有助于安全和有效 地实施飞行的建议和情报。 告警服务的任务是向有关组织发出需要搜寻援救航空器的通知，并 根据需要协助该组织或协调该项工作的进行。 总的来说空中交通管制的任务就是防止航空器相撞，防止机场及其附近 空域内的航空器与地面障碍物相撞，维护空中交通秩序，保障空中交通畅通， 保证飞行安全，提高飞行效率。 二、a t c 的方法 空中交通管制业务始于3 0 年代。随着航空运输的发展和科学技术的进 步，管制方法由程序管制发展到雷达管制，并逐步向自动化推进。空中交通 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 管制的方法由文献【l 】可知，具体包括三种方法： 1 程序管制 程序管制是指飞机起飞前，机长必须将飞行计划呈交给报告室，经批准 后方可实施。飞行计划的内容包括飞行航路、使用的导航台、预计飞越各点 的时间、携带油量和各降机场等。空中交通管制员将批准的飞行计划的内容 填写在飞行进程单内。管制员根据预定的飞行计划和飞行员在飞行中的位置 报告，通过计算掌握飞机的位置、高度等信息，并根据航行规定，调配飞机 之间的间隔，保持规定的安全距离和高度差，以确保飞机有秩序地、安全地 飞行。 2 雷达监控下的管制 这是我国目前最普遍采用的管制方法。雷达管制员根据雷达显示，可以 了解本管制空域雷达波覆盖范围内所有航空器的精确位置，并根据航行规定 来调配航空器之间的横向和纵向间隔，以保证飞行安全。目前民航使用的雷 达种类有一次雷达和二次雷达。一次雷达发射的一小部分无线电脉冲被目标 反射回来并由该雷达收回加以处理和显示，在显示器上只显示个亮点，并 无其他数据。二次雷达是一种把己测到的目标与一种以应答机形式相配合设 备协调起来的雷达系统，可以在显示器上显示出识别代码和飞行高度等数 据。 3 雷达自动化管制 雷达自动化管制指将计算机广泛应用于雷达管制，自动打印飞行进程 单、跟踪飞机、提供数字显示、预测飞行冲突并给出解决冲突方案等。目前 在我国雷达自动化空中管制系统仍在继续完善中。 在民航的一个典型的空中j 交通管制( a t c ) 系统中包括以下的功能子系 统：飞行数据处理子系统、雷达数据处理子系统、人机界面子系统和系统监 控子系统。这其中，飞行数据处理子系统和雷达数据处理子系统是服务器系 统，分别处理飞行数据和雷达数据；人机界面子系统包括飞行数据显示控制 席位和雷达数据显示控制席位，是前端显示系统，分别提供飞行数据和雷达 数据的显示和操作界面；网络监控管理席位监视和栉制着整个系统的网络情 况【2 1 。许多空中交通管制的辅助系统都是建立在民航a t c 系统的基础之上 的。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 2 2 。2 运行控制管理 空管运行控制管理涵盖了空中交通管制运行管理中同管制员活动相关 的各个功能部件。从排班管理、班组成员安排、上岗前的准备活动、值班时 的指挥、交接班管理、特殊情况报告、班后总结等诸多方面都从属于运行控 制管理的范畴。运行控制管理的任务包括以下方面： 周密计划，充分准备，做好飞行的组织和保障工作。根据有关单位 和个人提出的飞行申请，拟定飞行预报和飞行计划，申请和批复飞 行预报和计划，下达或布置飞行任务，报告或通报飞行动态。 合理安排管理员的值班，及时掌握管制员当前值班情况、换班情况。 主动、准确、及时和不间断地进行管制服务，合理地控制空中交通 流量。 做好管制员的培训工作，管制员必须掌握熟练的业务技能，为飞行 提供保障安全的情报、措施和建议。 做好班前的准备工作和班后的总结工作，以及运行时的控制指挥、 交流、合作。 现有的运行控制管理系统多为针对管制运行管理的某一阶段或莱方 面的系统。如厦门的“空管运行准备系统”，民航西北空管局开发的“管制 工作智能管理系统”，厦门的“航空运行控制系统”等等。 2 1 3 管制运行管理 a t c o c ( a i rt r a f f i cc o n t r o la n do p e r a t i o nc o n t r o l ，并不是一个新的概念， 所谓a t c o c 就是指空中交通管制和运行控制管理的简称。a t c o c 系统的 目的是完成民航信息系统的界面的整合、数据的整合、以及功能和流程的整 合。a t c o c 系统不是一成不变的，它随着民航管制单位信息化的发展和业 务功能的变化，而不断改进。 a t c o c 是民航内部进行信息系统整合的过程中提 的概念。a 丁c o c 系 统是一个【f | f 向，：t 管安全生产的业务应用系统、面向管理和决策的管理信息系 统。a t c o c 系统对信息源的获取和强大的信息支持是必须的，除了本身的 相关信息库外a t c o c 必须获取以下信息源动念信息，完成对它们的采集： 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 气象信息：各机场、航线、区域、各高度层现行天气实况和预报的 采集，卫星云图的采集。 雷达信息：各管制中心航路上的航空器的动态信息，提供现行流量。 飞行计划：各管制中心所有飞行计划的计划和动态的详细信息，以 及军航活动信息。 航情情报信息：机场的信息、跑道的信息、空域信息、航路信息、 航线信息、国内国际航行通告及相关的雪情通告管理、航图资料等 等。 a t c o c 涵盖了空管的人力资源、运行准备、综合信息、机场状况、航 班动态、气象情报、空管设备状况、空域管理等内容，以民航a t c 主用系 统的输出信息以及来自民航电报网的各种电报、气象处理系统的气象云图等 数据，为各级用户收集有用的信息，以统一的界面显示给用户。同时提供对 数据的分析、统计功能和决策支持的功能。从而提高空管信息传递、处理和 应用的能力及效率，提高空管系统的安全保障能力、服务质量、管理水平、 运行效率和经济效益。 a t c o c 系统实现对管制运行的全过程包括运行前准备、运行中的 实施、运行结束后的评讲、安全事件报告等的一个流程化的管理： 运行前准备工作的时间、空间延伸：将实施运行准备工作的时间向 前延伸，有效解决了准备仓促、信息遗失、值班岗位未知、准备质 量无法检验等诸多问题；将实施运行准备工作的地点扩大到家中， 保证了管制员可以从容的进行准备工作，同时也为大家创造了一个 运行现场之外的，更为广阔的管理平台。 运行中信息、数据、人员的实时监控和管理：通过电报处理系统、 流量管理系统、雷达数据处理系统等多系统的融合，实现对运行过 程中运行品质的实时监控和管理。 运行后的数据采集、总结报告的提交、讲评、安全评估和辅助决策： 通过查找系统结构缺陷、运行程序的漏洞及运行人员的技能薄弱环 节等，选到系统结构的完善、安全保障模式的改进、安全箭理措施 的修正、运行摊序的完善以及有针对性的培训等安全管理 j 标。【6 】 从功能上说a t c o c 系统完成了运行控制管理的功能的整合，a t c o c 系统的建立可以代替原有的各个运行控制管理系统。同时a t c o c 系统利 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 用a t c 系统、民航电报网等提供的数据支撑，完成了数据的整合。如图2 1 所示，可以利用a c t i v e x 插件或a p p l c t 等在浏览器上显示a t c 的综合航迹 信息( 动态的雷达图像) ，也可以将一些电报信息通过格式转换存储的 a t c o c 系统专用数据库中，通过j 2 e e 应用程序进行访问，然后在浏览器上 显示。 图2 - 1a t c o c 系统逻辑结构 2 2a t c o c 系统需求分析 2 2 1 用户分析 a f c o c 系统是为管制运行服务的，其基本的用户包括管制员、管制单 位和管制中心。 1 管制员：管制员登陆进入系统后，可以进行上岗前的准备工作、管 制预演、雷达信息回放、提交值班总结报告，以及查看天气情况、机场实况、 跑道状况、航班动态等。同时系统对管制员的相关信息、工作情况进行记录， 方便查询和统计分析。 2 管制单佗和管制中心：管制单位和管制中心用户可以通过系统制定 管制员的培训计戈1 j 、值班计划，制定规章制度、发布公告。管理空域，决象 分析等等。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 2 2 2 系统目标 空中交通管制工作是空中交通管理的核心工作之一，在保障民用航空运 输安全中发挥着重要作用。因此，如何有效地管理和规范管制工作，提高管 制员的管制水平，已经成为提高空中交通管理能力的关键。为了适应这一要 求，就非常有必要研究开发管制运行管理系统，为管制运行的全过程提供科 学的管理平台、管理手段和管理工具，提供管制中心运行前的情况分析和预 测、管制员的人力资源管理、管制员管制前的准备、管制运行过程的监控以 及运行后的统计、分析、评估等功能，实现对管制工作的全程管理。 开发一套适合于管制中心的，为管制员、管制单位、管制中心提供辅助 工具的软件系统。利用a t c 主用系统的输出以及来自民航电报网的各种电 报、气象处理系统的气象云图等数据，为各级用户收集有用的信息，并以有 序的方式提供给用户。其目标包括： 充分利用现有资源 系统是建立在原有的a t c 主用系统的基础之上的，同时也需要许多后 台支撑的系统提供数据。在这方面我们可以充分利用民航内部现有的资源。 例如后台气象图像可以来源于管制中心的气象处理中心，由专业的气象处理 中心处理后，将完整的气象图像放送到一台网关服务器，再由网关服务器单 向写入数据库中，供用户访问。同时也保证了气象业务系统的安全性和独立 性，而行情情报数据中的动态数据来源于民航电报网。系统能够接入管制中 心主用a t c 系统输出的系统航迹，综合航迹数据接口子系统提供处理0 3 类 格式雷达数据，也预留处理其他格式雷达数据的接口。 对民航数据信息的整合 系统设计的一个目的就是为了解决当前民航内部的信息系统的信息过 于分散的状况。通过一定的格式转换系统将其它信息系统的信息以网页的 形式展现出来。这包括：机场实况、航线信息、天气情报、区域情报、航班 信息、军行活动信息、动态雷达综合航迹信息等等。同时系统采用菜单自动 配置的方式，方便系统功能的扩充。 统计、分析、预测的功能 系统能够根据搜集的雷达数据、飞行计划、电报、考勤、人员信息进行 统计，同时结合气象情撒运用数学模型进行分析的出保障架次、安全系数等 等。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 对管制人员信息的管理 本系统相对其它管制系统的一个特点在于，系统重视对管制员自身信息 的管理，保证管制员以旺盛的精力完成管制工作。 对管制运行全过程管理 系统的重要特点是它贯穿整个管制运行的全过程。在上岗前系统提供管 制员值班安排、上岗前准备、班前预演等；在上岗时系统提供值班指挥的管 理( 管制运行综合信息管理) 、对话的记录、考勤记录等：在交班下岗后系 统提供值班总结的提交、讲解、数据的采集、信息统计等。 2 2 3 非功能性需求 a t c o c 系统存在以下非功能性需求： 实时性与及时性 管制运行关系到航空指挥的安全，系统必须能够显示实时的雷达信息， 行情情报，提供当前正在值班的管制员信息。对于气象信息的电报报文、云 图可以根据设置在规定时间内( 如1 5 分钟) 进行一次更新。 实用性 这是所有应用软件最基本的原则，直接衡量系统的成败，每一个提交到 用户手中的系统都应该是实用的，能解决用户的实际问题。a t c o c 系统就 是从用户的角度出发对整个管制运行管理的全过程进行管理并且提供友好 的人机交互界面。 适应性和扩展性 系统需要具备一定的适应能力，特别是w e b 应用要能适应于多种运行 环境，来应对未来变化的环境和需求。可扩展性主要体现在系统易于扩展， 例如系统结构模块化设计，系统架构可以根据网络环境和用户的访问量而适 时调整，从某种程度上说，这也是系统的适应性。a t c o c 系统基于j 2 e e 架构设计，保证了良好的扩展性和升级性，具有卓越的稳定性及可移植性。 同时提供业界标准接口和丌发规范，易于扩充和再开发。 可靠性 系统应该是可靠的，在出现j 季常的时候应该有人性化的异常信息方便用 户理解原因，或采取适“1 的应对方案。在a t c o c 系统中应用j a v a 语言的 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 异常处理机制和事务处理机制，在系统产生异常的时候能够对事务进行回 滚，同时页面跳转到特定页面，给出出错信息的提示。 可维护性和管理性 在a t c o c 系统主体的b s 部分，严格按照j 2 e e 的分层结构选用合适 的技术框架进行设计。在适应系统需求的准则下，设计低耦合的分层结构， 提高代码利用率，利于团队成员的分工协作，提高开发效率，降低项目风险， 实现各个模块的功能设计，完成整个系统的开发。 安全性 现在的计算机病毒几乎都来自于网络，w e b 应用应尽量采用四层安全体 系，即网络层安全、系统安全、用户程序的安全和数据安全。系统必须具备 高可靠性，对使用信息进行严格的权限管理，技术上，应采用严格的安全与 保密措施，保证系统的可靠性、保密性和数据一致性等。 2 3 系统总体设计方案 2 3 1 数据库架构 在数据库策略上，管制运行管理系统采用集中式数据库模式，集中式数 据库是集中在一个物理位置的数据库系统，数据库( 本地和远程) 用户通过网 络访问该系统，采用双机热备保障数据的安全和稳定。使用集中式数据库， 可以：1 有利某些应用一d s s ( 决策支持系统) 一般要求能够及时对企业数据 做出及时反映。只有一致、及时的数据才能使管理层及时制定相应的策略； 2 降低花销、降低数据库软件安装、维护、人员、人员培训等费用。 无论采用何种数据库模式，都应该考虑可伸缩性及负载平衡问题。通常 要考虑以下因素：并发用户的数量；查询操作的效率；全局使用对数据库的 要求：网络协议类型和连接性：数据的动态变化及它对网络负载的影响：现 有网络负载能力等等。 数据库服务器必须具有健壮的可伸缩性，以应付并发用户带来的并发数 掘请求。由于管制运行管理系统涉及到 7 7 制中心、管制单位，采用集中式数 捌库模式是可行的，而且为了建立决策支朴系统，信息的及时共享极为重要， 而采用集中式数据库也是必需的。用，j ”r 以通过应j f j 服务器访问后台数据 胙。数据库可以选用o r a c l e 、s q i s e r v e r 或i b md b 2 等关系数据库。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 2 3 2 安全架构 管制运行管理系统涉及到关系国家、群众安全的重要数据的管理，因此 可靠的安全性能尤为重要。一个应用系统的安全性应包括应用程序本身的安 全性、操作系统和数据库平台的安全性、物理网络的安全以及网络数据传输 的安全性四个层次。 如图2 2 在以上四层的安全性问题中，网络物理层的安全主要由硬件设 备及机房设计来保证，网络结构的安全主要由网络拓扑和协议的设计来保 证；操作系统级的安全主要由防火墙系统的设计、操作系统安全和数据库系 统安全来保证；应用系统自身的安全主要由系统本身的设计保证；数据安全 主要由加密和签名等技术保证。 康用篆统自身的安全 撵作系统和数据炸平台豹安全 网络的安全 藏据传输的安全 图2 - 2 系统的安全层次 在本系统中由于要求与i n t c m c t 物理隔离，网络安全主要是管制中心内 部网络之间互相访问的安全问题。因此，建议在各管制中心内部局域网中采 用v l a n 划分，主要出于三个目的：隔离广播、提高网络效率；提供灵活 的管理；提高系统安全性。在规划v l a n 时也应综合考虑这三方面的因素。 同时，v l a n 的实现方法也有多种，例如；基于端口、m a c 地址、i p 地址、 协议等。在主干网上采用虚拟专网( v p n ) 技术。 对于关键数据的访问，比如雷达数据显示，必须根据计算机的本身硬件 数据信息，指定授权访问。 2 3 3 网络建设方案 整个系统以内部局域网为基础，服务器集中安放在机房内局域网内任 意一台机器使用授权用户名都可以使用浏览器访问系统。为了办便管制员访 问系统，系统设置一个数据摆渡区，通过一个物胖隔离器保i i e lj 、j 网与外网之 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 间没有物理链接，在固定的时间里，隔离区的服务器只与内部网络连接，后 台程序可以将内部网络与数据摆渡处理器之间可以公丌的最新的数据映射 到对方数据阼中，完成后，自动断开与内部网络的连接，并与外部网络连接， 同样后台程序可以对外部网络与数据摆渡处理器的数掘进行同步映射。外部 用户可以在任何与互联网连通的地方访问公开的数据。对于一部分需要保密 的数据，限定用户只能在内部网络中访问。 图2 - 3 系统网络拓扑图 采用i n t r a n e t 技术和基于w e b 的应用模式，为管制运行辅助信息的处理 与发布提供新的手段和平台。 能够使用防火墙等多种安全措施，防范来自i n t r a n e t 的非法入侵，有效 维护内部网的安全。 2 3 4 系统的软件构架 a t c o c 系统的设计过程中严格按照j 2 e e 分层体系的原则，系统采用 j s f + s p r i n g + h i b e m a t e 的框架组合，其结构层次如图2 - 4 。该应月j 采用了多层 非分饰式的构架，它同时又是该范例的部臀图，它的p r e s e n t a t i o n 、 b u s i n e s s - l o g i c 和i n t e g r a t i o n 层将存在于同一个w e b 容器中。定义良好的接口 将孤立每一珐的职责，这一。架构使得应用更为简单和更好的仲缩r k 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 图2 - 4 系统的组件层次图川 1 对于p r e s e n t a t i o n 层，经验表明，最好的方法是选择已存在的并已得 到证明了的w e b 应用框架，而不是自己去设计和开发新的框架。在这里系 统选用j s f 来实现p r e s e n t a t i o n 层。j s f 有功能强大丰富的w e b 开发组件， 事件驱动，大大减少了开发的时间，提高了开发的效率。 2 f _ j b 和p o j o 都可以用来创建业务逻辑层，如果应用是分布式的， 采用具有r e m o t e 接口的e j b 是一个好的选择；由于管制运行管理系统是一 个典型的不需要远程访问的w e b 应用，因此选用p o j o ，并充分利用s p r i n g f r a m e w o r k 的反转纷制和面向方面的编程，将是实现业务逻辑层的更好选 择。 3 综合联包括数据访问对象( d a o ) 接口层和持久对象层闲此也可 称该层为持久层。d a o 实际上就是数据接口层，用户实现数据对象的奁询、 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 存储、删除等操作。通过h i b e r n a t e 的o r 映射技术来实现业务对象的持久 化，从而可以使用面向对象的方式访问数据库。 4 企业信息系统( e i s ) 层泛指w e b 应用需要连接的后台系统，一般 可以分为三大类，即e r p 系统、企业传统的遗留系统和关系型数据库。 a t c o c 采用的是关系型数据库以及民航a t c 主用信息系统的数据以及其它 的电报数据等。 2 4 功能子系统简介 按照系统实现的不同功能，可以将管制运行管理系统划分为5 类子系统 集：业务处理系统集、基础数据维护系统集、入力资源管理系统集、决策支 持系统集、后台支撑系统集，如图2 5 。 阿网 l 墨丝l 气 象 信 息 管 理 规 赢 制 度 管 理 空 域 管 理 与 样 估 设 施 殳 备 信 息 管 理 航 行 情 报 信 怠 管 理 | 人力资澜管理ii 决策支i i 系统| l 持系统i | 辅考培 助勤w 摊管竹 班 理 理 管 琊 刚 叵圃团 g电飞综 p报 行 a s数预航 时 据测迹 钟 处 箍接 予 j i ! 霉p 口 系子子予 统 系系系 统统统 图2 - 5a t c o c 的各子系统层次划分 其中除后台支撑子系统集和考勤子系统的部分功能外，其它都是基于 j 2 e e 架构的技术来实现的。以下为各个子系统的简要说明： 一、业务处理子系统集：包括管制运行前准备、管制运行综合信息管理、 管制运行后总结等模块。 1 管制运行前准备模块的功能是：以其他数据( 雷达数据、飞行计划 数据等) 为基础，通过整理分类、计划外推，为管制中心、管制单位、管制 员提供必要的信息，为各级朋户提供辅助的工具。管制运行管理子系统按照 不同层次的用户，执行不同的准备步骤。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 7 页 2 管制运行综合信息管理模块的功能是：提供网上实时雷达数据显示 功能。包括：参数读取、管制信息显示、地图显示、显示控制、数据回放。 提供管制中心和扇区的流量信息、容量信息、席位的值班情况。 3 管制运行后总结模块的功能是：提供对运行数据的采集，在管制运 行交班后，管制员需要提交安全报告、交班总结等，带班主任或其它相关领 导进行运行后讲评。 二、基础数据维护子系统：包括气象信息管理、规章制度管理、空域管 理、设施设备状态信息管理和航行情报信息管理。 1 气象信息管理：用于发布、查询机场实况、机场预报、机场天气预 报、重要天气情报预报和气象图像。其中机场实况、机场天气预报、机场预 报、重要的天气预报信息、跑道视程均来源于民航电报网，由电报处理服务 器接收并解析后存入数据库内，供用户访问。气象图像可以来源于管制中心 的气象处理中心，由专业的气象处理中心处理后，将完整的气象图像放送到 一台网关服务器，再由网关服务器单向写入数据库中，供用户访问。 兰叫电报处理服务器卜- 号 数 气象 门 据 信息 库 管理 户 图2 - 6 气象情报的数据流程图 2 空管规章制度管理的功能是：实现空管规章制度、技术资料、标准 等文档资料信息的录入、查询、下载等的管理。 3 空域管理和评估系统需要建立数学模型对收集的数据进行分析，其 功能是：