【摘要】 近年來,全球航空運(yùn)輸業(yè)發(fā)展勢頭迅猛,空中交通流量的上升加之雨霧等極端惡劣天氣的原因,造成了各國空中交通堵塞,機(jī)場降落容量大幅降低,從而必然導(dǎo)致航班延誤。針對這種情況,各國政府都采取了相應(yīng)的措施,如增加本國的空域范圍、基礎(chǔ)設(shè)施和人力資源等,而單純的增加航線、放開空域和進(jìn)一步劃分高度層,雖然在一定程度上緩解了現(xiàn)狀,但隨著國民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展,以上做法不能從根本上科學(xué)有效的解決空中交通的擁擠問題,經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)是因低效的機(jī)場工作效率和空管部門沒有可靠全面實(shí)時更新的信息,落后的航班排序及放飛算法造成的。華東空管協(xié)同決策CDM系統(tǒng)是根據(jù)當(dāng)前上海華東空管局的工作需求和實(shí)際情況,旨在利用協(xié)作技術(shù)和程序,通過信息技術(shù)化手段實(shí)現(xiàn)一套完整的民航管理控制流程,改進(jìn)空中交通流量管理,從而達(dá)到科學(xué)有效的解決民航運(yùn)輸空中交通的擁擠,航班延誤,通過信息交流,數(shù)據(jù)共享和改善決策支持工具,協(xié)調(diào)空管、機(jī)場、航空公司等組織之間,以及各組織內(nèi)部的信息傳遞和溝通工作,提高控制交通管理效率。借助于計算機(jī)軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的協(xié)同決策解決方案,可以大大縮短航班延遲等待的時間,減少燃油的消耗,增加信息的透明度,也同時可以增加客戶的滿意度。針對以上目的和需求,該CDM系統(tǒng)擬采用ESB企業(yè)服務(wù)總線進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu),采用消息中間件MQ技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)消息的傳遞工作,同時保證消息的可靠性和系統(tǒng)的高可用性；采用業(yè)界領(lǐng)先的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫對動態(tài)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和歷史業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和數(shù)據(jù)處理,采用輕量級數(shù)據(jù)庫對部分靜態(tài)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存；采用分層架構(gòu)(網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)層、系統(tǒng)服務(wù)層、應(yīng)用支撐層,業(yè)務(wù)運(yùn)行層和數(shù)據(jù)交換層)進(jìn)行業(yè)務(wù)處理；采用UniEAP DateExchange進(jìn)行數(shù)據(jù)的ETL管理、遷移和同步,采用基于.NET Framework和J2EE (UniEAP)平臺進(jìn)行項(xiàng)目編碼實(shí)現(xiàn)和業(yè)務(wù)呈現(xiàn),借助第三方控件集RadControls進(jìn)行客戶端設(shè)計布局；采用日志系統(tǒng)對系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行日常跟蹤和錯誤排查。本論文重點(diǎn)討論和解決與用戶使用直接相關(guān)的系統(tǒng)客戶端(B/S、C/S)的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)。根據(jù)不同用戶的使用需求,在對實(shí)時性、控制性、安全性要求較高的部門采用傳統(tǒng)桌面C/S模式進(jìn)行設(shè)計開發(fā),對管理性加強(qiáng),參與協(xié)同的部門用戶采用較為流行的B/S模式進(jìn)行設(shè)計開發(fā)。經(jīng)過不斷的改進(jìn)及試運(yùn)行,目前系統(tǒng)已完成第二個版本的開發(fā),并且已在正式運(yùn)行環(huán)境中上線使用。當(dāng)前的系統(tǒng)可以基本滿足現(xiàn)在參與民航運(yùn)營管理的各組織部門的日常操作需求,并且各組織部門正在逐漸的摒棄原有的管理操作流程,結(jié)合對CDM系統(tǒng)的操作流程認(rèn)識和習(xí)慣,逐步轉(zhuǎn)變到完全遵循協(xié)同決策規(guī)程,實(shí)現(xiàn)科學(xué)有效的管理。當(dāng)前系統(tǒng)還不是最終的完美解決方案,其中在對協(xié)同決策規(guī)程的具體化,系統(tǒng)不可不知的情況下的穩(wěn)定性,對數(shù)據(jù)的存儲管理,分析查詢索引,管理人員的使用習(xí)慣和易用程度上還有待進(jìn)一步改進(jìn)。 

第1章緒論

 

1.1課題背景及意義

在20世紀(jì)80年代之前，由于世界各地空中交通流量不是很大，空中交通管理問題不太突出。進(jìn)入80年代以后，世界空中交通流量增長很快，空中交通流量管理問題成為一個引人注目的問題被提了出來。加之新航行系統(tǒng)的出現(xiàn)，現(xiàn)代空中交通管理被國際民航組織賦予了新的內(nèi)涵，即包括空中交通管制服務(wù)、空中交通流量管理和空域管理三個方面。隨著空中交通流量的快速增長，為了確�？罩薪煌ǖ挠行蚝桶踩恍┫冗M(jìn)的航空大國強(qiáng)化了空中交通管理，建立了空中交通流量管理中心⑴。在我國，空中交通流量管理也提上了議事円程，被列入我國空中交通管制系統(tǒng)“十五”和“十一五”規(guī)劃之中。

空中交通管理是當(dāng)前航空學(xué)術(shù)界面臨的熱門研究課題之一。在航空界，交通管理其實(shí)也是一個老話題，可以說，它是與空中交通管理同時誕生的。眾所周知，只要有兩架以上的航空器在空中飛行，為了使航空器飛得安全和順暢，就存在一個如何管理的問題。空中交通管理主要就是對空中交通流量的管理，空中交通流量越大，管理的難度就越大；管理的技術(shù)手段越先進(jìn)，空域環(huán)境越好，管理人員的素質(zhì)越高，可管理的空中交通流量就越大。

本課題項(xiàng)目具體信息化實(shí)現(xiàn)由華東空管局發(fā)起并協(xié)作監(jiān)督，東軟集團(tuán)華東區(qū)政府事業(yè)部和寶信科技股份有限公司聯(lián)合設(shè)計實(shí)現(xiàn)完成。本人在2013年5月初加入該東軟集團(tuán)東區(qū)政府事業(yè)部華東空管協(xié)同決策CDM系統(tǒng)項(xiàng)目組，經(jīng)過一段時間的學(xué)習(xí)了解，參與客戶端模塊的編寫設(shè)計工作，同時協(xié)同數(shù)據(jù)服務(wù)后臺和算法端，進(jìn)行系統(tǒng)的溝通維護(hù)。

 

1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.2.1國外研究現(xiàn)狀

隨著美國交通流量的進(jìn)一步增長，管制部門意識到，單純依靠擴(kuò)大空域范圍與擴(kuò)建基礎(chǔ)措施還不足以解決根本性的空中交通擁擠問題，只能進(jìn)一步提高管制手段的自動化程度與管制的技術(shù)含量，CDM就是他們采用的其中一種有效方法。CDM實(shí)際上是屬于美國空中交通流量管理的一個子系統(tǒng)，它旨在通過提高有關(guān)部門之間的協(xié)調(diào)，使得要進(jìn)行決策的人是處于最佳決策的位置上，并做出延誤代價最小的決策出來。

1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀

根據(jù)當(dāng)前上海華東空管局的工作需求和實(shí)際情況，為在短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)整個華東地的離港放行電子申請，先期依托華東空管局現(xiàn)有系統(tǒng)資源平臺，以等成本硬件、簡易架構(gòu)、自主開發(fā)軟件的快速實(shí)現(xiàn)華東地區(qū)10個分局站及各地方機(jī)場放行終端和軟件的建設(shè)和部署，以基本滿足華東空管統(tǒng)一離港放行工作開展的需求。同時，根據(jù)民航局空管局《關(guān)于進(jìn)一步落實(shí)航班統(tǒng)一放行工作的通知》的要求，將上海兩場統(tǒng)計放行情況與上海兩場及駐場航空公司共享。后期將在通過核心系統(tǒng)功能的逐步升級、華東地區(qū)統(tǒng)一飛行計劃處理工作的開展、各分局站全面部署塔臺電子進(jìn)程單系統(tǒng)等工作，進(jìn)一步提高華東空管范圍內(nèi)航班相關(guān)數(shù)據(jù)的一致性，納入更多的計算元素，完善系統(tǒng)算法，以提高整體系統(tǒng)的計算精度和放行時刻的準(zhǔn)確率，為未來其他與華東地區(qū)流量管理系統(tǒng)建設(shè)相關(guān)的工作打下良好的基礎(chǔ)。最終在華東地區(qū)范圍內(nèi)建成在正常情況下和因突發(fā)原因而出現(xiàn)大面積延誤情況下都可以支持業(yè)務(wù)的、滿足相關(guān)方實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行需要的、具有系統(tǒng)決策和調(diào)配能力的、且通過測算和同行評議認(rèn)同為高效的和有顯著效果的業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的地級流量管理系統(tǒng)。

 

第2章課題項(xiàng)目分析

 

2.1總體描述

CDM系統(tǒng)的首要任務(wù)是要對航班飛行整個過程的整個生命周期進(jìn)行控制，對其中每個時刻和細(xì)節(jié)的管理。在了解參與飛機(jī)飛行控制的各方前，首先通過一張圖片說明航班的飛行生命周期。

 

 

由圖2.1.1可以概括看到航班飛行的每個狀態(tài)，在其山外場起飛到本場起飛的整個過程中共經(jīng)歷了：外場起飛空中飛行本地進(jìn)近本地機(jī)場落地本地機(jī)場過站本地起飛離港本地起飛，7個過程狀態(tài)中背后信息通信，數(shù)據(jù)共享情況依據(jù)CDM實(shí)施要求，可概括為以下幾個里程碑：

 

 

由上圖可以看到，CDM規(guī)定飛行器飛行里程碑中每個鬼程碑點(diǎn)都要有相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換和信息通信，需要參與的各方主要包括航空公司，機(jī)場塔臺，管制中心，考慮到不同機(jī)場和不同地區(qū)空域情況，其他參與方可能還有地勤部門及流量室。

 

2.2元素定義

下表是根據(jù)航班在整個生命周期的每個過程，需要進(jìn)行的工作、操作或者某一時刻的狀態(tài)、參數(shù)的英文簡寫術(shù)語，在此列出本論文中用到的術(shù)語及解釋。

 

 

 

 

 

第3章相關(guān)技術(shù)綜述.........14

3.1ESB企業(yè)服務(wù)總線.........14

3.1.1MESSAGE QUEUE消息隊列.....15

3.3B/S和C/S結(jié)構(gòu)......16

第4章客戶端系統(tǒng)總體設(shè)計.......18

4.1系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)....18

4.2系統(tǒng)運(yùn)行體系......18

第5章CDM客戶端Winform項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計.....21

5.1工程項(xiàng)組成結(jié)構(gòu)........21

5.2MVP模式的代碼結(jié)構(gòu)......22

 

第7章塔臺管理子系統(tǒng)

 

7.1跑道運(yùn)行模式系統(tǒng)

7.1.1模塊描述

各機(jī)場的跑道運(yùn)行模式，需要由機(jī)場塔臺管制員在CDM系統(tǒng)初始化時進(jìn)行設(shè)定為航班預(yù)排提供數(shù)據(jù)支持，筆耕文化推薦期刊，并隨著各機(jī)場的實(shí)際情況及時調(diào)整和維護(hù)。

7.1.2功能簡介

用戶可以根據(jù)所在機(jī)場的實(shí)際情況進(jìn)行跑道運(yùn)行模式的設(shè)置，主要功能包括跑道運(yùn)行模式的增加、修改、刪除、查詢、延用。

7.1.3界面設(shè)計

跑到運(yùn)行模式模塊設(shè)計分為功能區(qū)和數(shù)據(jù)展示區(qū)，功能區(qū)有查詢，新增、修改刪除及延用等功能選項(xiàng)，數(shù)據(jù)展示區(qū)為當(dāng)前添加過的運(yùn)行模式信息。

 

 

在運(yùn)行模式編輯窗口，設(shè)計有開始結(jié)束時，跑到方向的選擇，選擇不同的離港點(diǎn)和離崗程序等，還可以添加備注信息。

 

 

 

第8章總結(jié)與展望

 

截止論文完成，此版本的本系統(tǒng)己經(jīng)坫本斤發(fā)完善，并在真實(shí)業(yè)務(wù)環(huán)境中幵始使用。系統(tǒng)遵循協(xié)同決策規(guī)程和我國航空管制流程，在使用過程中的確提高飛機(jī)放行速度，減少飛機(jī)飛行延誤，提高各部門工作效率，一定程度上提高了旅客滿意度。但是，軟件系統(tǒng)是沒有最終完芙的解決方案，并且實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境會隨著時間和技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，不斷的出現(xiàn)新的變化。僅在目前來看，該系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理上仍然趨于保守，實(shí)時性有待提高，系統(tǒng)不停止運(yùn)作的健壯性上仍有待檢驗(yàn)。

首先是甜端客戶端設(shè)計，雖然采用了最新的第三方控件，但C#在跨平臺的要求下還有很大差距，這就非常的依賴并且掣肘于硬件技術(shù)的選擇，考慮到目前課題項(xiàng)目需求和硬件基礎(chǔ)，采用技術(shù)框架暫時可以滿足需求。同時由于不同用戶的實(shí)際需求和操作限制，整個項(xiàng)目中同時有Winform桌面客戶端系統(tǒng)和WebForm瀏覽器客戶端系統(tǒng)，這就造成了一個系統(tǒng)設(shè)計的不統(tǒng)一性，在未來更新升級維護(hù)擴(kuò)展系統(tǒng)的時候，這種不統(tǒng)一性會造成不小的代價。

再者是數(shù)據(jù)服務(wù)端，我們現(xiàn)在采用的是業(yè)界最先進(jìn)的IBM公司ESB總線套件，結(jié)合Oracle公司的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，整個項(xiàng)的基礎(chǔ)架構(gòu)可以說非常的先進(jìn)，靈活性擴(kuò)展性都有所保障，但是如此大規(guī)模的基礎(chǔ)架構(gòu)，是否會帶來數(shù)據(jù)處理上的速度提高，但在實(shí)際使用過程中，仍存在不可預(yù)知的因素影響著實(shí)時數(shù)據(jù)處理的速度。

面對計算機(jī)軟件技術(shù)領(lǐng)域的突猛進(jìn)，內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，商務(wù)智能，大數(shù)據(jù)等技術(shù)的出現(xiàn)，我們?nèi)匀挥泻芏嘀档酶倪M(jìn)和提卨的地方。例如內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，顧名思義就是將數(shù)據(jù)放在內(nèi)存中直接操作的數(shù)據(jù)庫。相對于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)將數(shù)據(jù)放入磁盤，內(nèi)存的數(shù)據(jù)讀寫速度要高出兒個數(shù)量級，將數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中相比從磁盤上訪問能夠極大地提高應(yīng)用的性能。同時，內(nèi)存數(shù)據(jù)庫拋棄了磁盤數(shù)據(jù)管理的傳統(tǒng)方式，基于全部數(shù)據(jù)都在內(nèi)存中重新設(shè)計了體系結(jié)構(gòu)，并且在數(shù)據(jù)緩存、快速算法、并行操作方面也進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)，所以數(shù)據(jù)處理速度比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)處理速度要快很多，一般都在10倍以上。CDM系統(tǒng)是一個實(shí)時性控制性安全性都要求較高的CDM系統(tǒng)，如果能夠使用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的話，毫無疑問會有突破性的改變。另外在客戶端系統(tǒng)的使用上，對比歐美先進(jìn)系統(tǒng)，我們在易用性，操作流暢性上都比較落后，一方面是技術(shù)的原因，更多的還是綜合的因素。例如可觸摸操作，現(xiàn)在常生活，可觸摸手機(jī)隨處可見，但是在特殊行業(yè)特殊領(lǐng)域的使用還卄分有限，這一方面是行業(yè)思想保守，也有技術(shù)上的不成熟。

參考文獻(xiàn):

[1] 杜文斌.  機(jī)場協(xié)同決策系統(tǒng)中區(qū)域管制子系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D]. 東華大學(xué) 2014
[2] 金騎兵.  華東空管局CDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D]. 東華大學(xué) 2014
[3] 陸晨.  基于流量采集IP定位及查詢應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D]. 東華大學(xué) 2014
[4] 趙曉靜.  應(yīng)急指揮系統(tǒng)中多維模型算法的應(yīng)用研究[D]. 東華大學(xué) 2013
[5] 馮飛飛.  安全生產(chǎn)監(jiān)管系統(tǒng)軟件架構(gòu)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D]. 東華大學(xué) 2013
[6] 何東陽.  適用異構(gòu)計算環(huán)境中監(jiān)控軟件系統(tǒng)的研究與實(shí)踐[D]. 東華大學(xué) 2012
[7] 鄭小飛.  城市公交多路徑改進(jìn)搜索算法的研究及應(yīng)用[D]. 東華大學(xué) 2011



本文編號：10837