基于C#的民航新版報文格式前置轉換系統的設計與實現

孟飛 常勝君

摘要：為適應全球統一執行的新版飛行計劃格式標準和空中交通服務電報程序，本軟件系統通過利用C#語言實現了新版報文的轉換、存儲等功能，實現了空管自動化系統對新版報文的實時識別處理功能，在民航AFTN網絡和自動化系統之間起到了重要的承接關系。

【關鍵詞】新版飛行計劃 自動化系統 報文AFTN網絡

1 航空固定業務電信網

航空固定業務電信網（即AFTN，全稱Aeronautical Fixed Telecommunication Nenvork）是由各有關航空固定電路組成的全球性系統，為具有相同或相兼容的通信特性的航空固定各電臺之間提供電報或者數字數據的交換。我國民航目前建成的電報網符合國際民航對AFTN電路、通信中心的技術要求，并且與國際AFTN相連接，也屬于全球AFTN網絡的一部分。

2 航管自動化系統

航管自動化系統是對監視數據（空管一次、二次雷達、AD S/B等監視數據）和飛行數據進行實時數據接收、處理、發送、顯示的一體化系統，完成多路監視信號的實時數據傳輸、轉換、處理和合成，以及飛行計劃相關、空中態勢及飛行數據顯示等主要功能，是管制員實施對空指揮的主要工具和主要工作界面。

2008年6月，國際民航組織對《航行服務程序，空中交通管理》第十五版進行了第一次修訂。文件中規定了新版飛行計劃標準格式和空中交通服務電報程序。同時，國際民航組織要求：此次修訂內容將于2012年11月15日在全球統一執行。

中國民用航空桂林空中交通管理站（以下簡稱桂林空管站）在用的備用自動化系統ATC3000無處理新版報文格式的能力，需要采用前置處理的方式對報文進行新版格式向現行格式的轉換，以確保在接收到新版格式報文后，仍能夠被現有系統正常處理，不影響日常工作。基于此，作者通過利用C#語言實現了民航新版報文格式前置轉換系統的研發，該前置轉換系統處于民航AFTN網絡和自動化系統之間，起到了承接關系。該軟件系統于2012年9月通過由中南空管局組織的測試驗收工作，滿足工作需要，并己正式應用于日常工作當中，運行可靠穩定。

3 系統設計

系統總體架構如圖1所示。前置轉換系統位于AFTN網絡與自動化系統之間，將來自AFTN網絡的新版格式報文，按照轉換規則轉換為自動化系統所需報文格式后，發送給自動化系統進行處理。

為了實現設備運行的安全可靠，系統采用雙機并行運行機制。當主機故障時，可通過人工方式將所有報文通道切換至備機運行。主備兩臺前置系統可提供8個通道的報文轉換能力。

根據新版報文規范，該前置轉換系統主要由以下功能模塊組成：

3.1 報文網關模塊

具備與AFTN網絡進行互聯、接收、發送報文的能力；同時，具備錯報刪除、定時拍發報文、流水號檢測及重新排序功能。

報文網關模塊主要提供前置轉換系統和AFTN網絡、自動化系統之間的接口，實現數據的正確收發。它主要由報文實時接收、報文定時讀取、報文定時發送三個功能模塊構成，三個功能模塊之間的關系如圖2所示。系統通過實時接收模塊接收來自AFTN網絡的數據，然后由報文轉換模塊進行處理判斷。此后報文的處理大致分為兩類：可以直接發送的報文，發送至緩沖區，由定時發送模塊進行發送；需要存儲的報文，存儲在指定目錄下的DOF文件中。通過定時讀取模塊將符合時間條件的飛行計劃讀取至緩沖區，再由發送模塊進行發送。

報文實時接收模塊提供了AFTN網絡和前置轉換系統的接口。在物理上，系統采用MOXA多串口卡，使用串口通信的方式與AFTN網絡連接。在軟件方面，系統采用VS2008中的SerialPort組件，利用事件驅動（DataReceived）實現數據接收。表1表示SerialPort組件參數設置。

前置轉換系統定時檢測當前時間。在每天的UTC時間0時，即北京時的8點，系統查詢指定目錄下的DOF文件。如果存在以當天時間命名的文本數據則讀取其中的內容發送至緩沖區。

系統主要根據報文的結構特點，使用StreamReader類中的ReadLine（）方法來實現每一份報文的讀取。

報文定時發送模塊中，系統定義了字符串數組com_aftn[10000]，作為報文輸出的緩沖區。由報文轉換模塊發送來的報文和定數讀取模塊發送來的數據均存儲在該緩沖區內。

在定時發送模塊，系統以1.5秒時間間隔，定時依次讀取緩沖區中的數據，發送至串口的輸出緩沖。發送數據使用了SerialPort類中的SerialPort.Write（）方法。

3.2報文轉換模塊

整個前置轉換處理系統的核心部分。如圖3所示，該模塊包含了報文解析、編組處理、內容修改、格式修改、DOF處理、選擇輸出等多個部分。

主要流程如下：

（1）報文網關模塊接收一份報文后，首先輸送給報文解析模塊進行報文初步分析：排除錯報和非AFTN報文，如果報文不是AFTN報，則選擇不作處理，直接輸出至緩沖區；并對接收的AFTN報文進行類型區分及編組拆分；系統定義結構體STRUCT_AFTN，根據報文類型將各個編組的賦值給結構體。結構體如表2所示。

（2）按照《新版飛行計劃格式標準》要求，對報文內容和格式進行修改，最終進行報文重組。國際民航組織在新版報文規范中要求，當計劃的遞交時間提前EOBT時間超過24小時，必須在報文第18編組的“DOF/”數據項后標注航班的執行日期（世界協調時），因此需要對DOF進行專門處理。

3.3系統日志模塊

系統主要在三個時刻對數據進行記錄存儲：接收、發送、經過DOF處理。三種類型數據分別存儲于指定目錄，并以日期和串口號命名。報文查詢功能正是基于上述三種類型的數據。另外，該模塊提供了日期、串口號、報文類型、航班號、流水號、DOF標志等關鍵字進行精確或模糊查詢，并且可以將轉換前報文數據和轉換后報文數據進行對比顯示。

3.4系統監控和告警模塊

為保證在故障情況下，系統能夠及時發出告警提醒。系統根據設備運行可能存在兩種故障，設計了本端監控和遠程監控兩種告警機制：

軟件故障：前置轉換系統遇到某些特殊情況，可能會導致軟件故障退出，從而導致轉報路由中斷。此種情況下，工作在本機上的監控軟件，發揮本端監控功能，進行告警提醒。

硬件故障：當前置機硬件故障時，前置轉換系統和工作在本機上的監控軟件同時故障。此時工作在另一臺前置機上的監控軟件，發揮遠程監控功能，進行告警提醒。

監控告警功能功能框圖和監控窗口如圖4、5所示。

4 開發環境及運行平臺

系統軟件使用Microsoft Visual Studio 2008作為開發工具，編程語言使用C#。系統硬件使用研華工控機，配置MOXA8串口卡作為4個通道的輸入輸出接口。

5 結束語

系統測試通過人工發送新版格式報文，經過前置轉換系統后，在自動化系統上觀察接收報文，對比檢查報文內容格式轉換情況。系統測試主要分為三部分：內容轉換測試、格式轉換測試、DOF處理測試。測試用例均根據《國際民航組織新版飛行計劃格式標準指導材料》進行設計。經過測試，均符合新版飛行計劃標準格式，并通過中南空管局組織的測試驗收，最終應用于實際工作當中。

參考文獻

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