流量統計預測系統在民航空管中的應用

胡 洋

（民航中南空管局網絡中心，廣東 廣州 510405）

自20世紀初，中國民航局已經意識到建立空中交通流量管理系統的重要性，目前正著手組織立項籌建具有中國特色的空中交通流量管理系統，但由于全國性的流量管理系統建設工作是一項長期而艱巨的任務，功能由簡到繁，時間跨度長，因此初期的全國空中交通流量管理系統從功能和時間上均難以滿足中南地區流量增長的迫切需要。為此，中南空管局通信網絡中心根據轄區內流量增長的特點和管制運行的需要，借鑒國外成功建設經驗，遵循“近期（2015年前）先行研制，遠期與全國空中交通流量管理系統相融合”的原則，研發了流量統計預測系統，對指定時間范圍和空間范圍的空中交通流量進行有效的統計實現，結合歷史數據對空域范圍內的宏觀長期和對微觀短期流量進行預測，為空管系統的建設發展提供科學的量化依據。

1 系統功能

流量統計預測工具的功能，一是實現對指定時間范圍和空間范圍的空中交通流量進行有效的統計；二是結合歷史數據對空域范圍內的宏觀長期和對微觀短期流量進行預測。對上述各類數據的綜合分析將為空管系統的建設發展提供科學的量化依據。主要功能包括以下方面。

（1）統計分析處理指定時間段內各種空域（管制區域、管制扇區、航路、航路點、終端區）、機場的歷史流量數據。

（2）預測指定時間段內各種空域（管制區域、管制扇區、航路、航路點、終端區）、機場的飛行流量。

（3）根據飛行計劃（包括長期計劃和臨時計劃）提供機場起降時刻以及航路點到達時刻列表，管制區之間以及扇區之間交接點的進出航班時刻列表。

（4）提供發布的統計和預測信息。

（5）可以采取兩種方式界定流量統計和預測的范圍，一是通過選定地圖上的范圍和輸入時間范圍的方式（這種選定不是任意的圖形和范圍，而是選擇航圖上的圖素，包括情報區、高空（中低空）管制區、終端/進近管制區、扇區、機場、航路點、航路（航線）、航段），二是完全通過輸入空間范圍和時間范圍的方式。

（6）流量統計和預測數據經用戶確認后將保存在數據庫中，統計入庫數據包含以下幾種。按空間范圍分：高空（中低空）管制區、終端/進近管制區、機場；按時間范圍分：日、月、年。數據類型為：流量架次，日高峰架次，高峰流量的日期，小時高峰架次，小時高峰時段；預測入庫數據空間范圍同統計入庫數據，時間范圍為：年，數據類型為年流量、小時高峰流量和日高峰流量。因此，必須有效地規劃數據庫中流量統計和預測數據表的結構，將統計和預測的各類數據嚴格標注屬性，避免出現混淆，方便用戶查詢。

（7）對于數據庫中的統計和預測數據應能夠實現比較分析。修正預測算法的參數，即預測的數據一旦得到真實的驗證數據后，系統提供用戶比較分析的工具，并給出修正預測算法參數的建議；同時，經用戶同意后可以將真實數據覆蓋預測數據。

（8）流量統計和預測的結果數據用戶既可以通過本程序組進行任意的查詢、瀏覽和打印，也可以通過數據庫管理程序組進行任意的查詢、瀏覽和打印；除統計與預測程序外，其余程序均不能對統計和預測結果數據進行寫操作。

（9）流量統計的結果中包含使用原始數據的精度信息（雷達航跡、ACARS航跡、AFTN航跡、航班時刻航跡數據所占比例）供用戶參考，以便明確統計數據的誤差。

（10）流量統計的數據源來自于數據庫中前端預處理模塊航跡融合后的數據。

（11）對統計預測結果可采用多種查詢與顯示方式（包括柱狀圖、點狀圖、餅狀圖、折面圖等，以及二維和三維顯示）；支持統計預測結果的打印輸出；界面設計人性化，系統操作簡便快捷。

2 實現方案

2.1 整體架構

本系統在功能上分為3個模塊，分別為數據接口與傳輸、核心處理、綜合顯示及應用。數據接口與傳輸負責完成各種數據源的采集和初步處理，為核心處理模塊提供基礎數據；核心處理模塊負責完成各數據源的融合處理與計算，生成用戶所需的統計預測數據；綜合顯示及應用則重點解決與用戶之間的人機界面，為用戶提供豐富的應用工具和便利的操作方式。系統模塊整體架構示意如圖2所示。

圖1 流量統計預測系統界面

圖2 系統模塊整體架構示意

2.2 數據接口與傳輸模塊

該模塊主要功能是建立與FIPS，TOMS，中南飛行計劃集中處理系統，自動化系統之間的數據和傳輸接口，采集飛行計劃、動態、綜合雷達航跡數據，為核心處理模塊提供所需的數據來源。

2.3 核心處理模塊

本模塊的主要功能是對數據接口采集的數據進行存儲、融合、處理和計算，生成用戶所需的統計、預測等流量管理數據。核心處理模塊功能結構示意如圖3所示。

圖3 核心處理模塊功能結構示意

3 結語

研發流量統計預測系統為更好地使空域流量與容量匹配，減輕管制員的工作負荷，提高空域利用率及運行安全性，在后續的研究工作中，將會繼續完善流量統計預測系統的各項功能。