基于SWIM的對象化航班數據交換與處理

周飛

摘要：當前民航各業務系統數據格式之間差異性大，數據交換難度高。基于此，本文跟蹤研究了基于SWIM的對象化航班數據交換與處理技術，提出了一種通過Web服務架構，設計并建立了適配器，完成數據對象化處理，為今后有關系統的研發和建設進行了技術儲備。

關鍵詞：SWIM;對象化航班數據;信息交換

中圖分類號：V355 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）05-0122-01

0 引言

廣域信息管理（SWIM）作為中國民航新一代空中交通管理系統的關鍵技術和基礎平臺，可以實現各個業務系統之間、各個用戶之間的統一的數據訪問與傳遞。航班信息交換模型（FIXM）是國際民航組織提出的航班信息交換的全球標準。航班信息交換模型用明確的結構和邏輯關系來統一定義一個航班的各種飛行數據，形成一個航班數據交換的框架，以便在不同的系統間進行航班飛行數據的交換。本文以SWIM作為技術背景，設計了民航對象化航班數據跨平臺交換與處理模式。通過使用XML作為數據交換標準以及Web服務作為接口協議，實現了異構系統間數據的交換。

1 數據交換與處理技術

1.1 SOAP架構

SOAP（簡單對象訪問協議）是一種輕量的、簡單的、基于XML的協議，通常在WEB上交換結構化的和固化的信息。SOAP可以和現存的許多應用層傳輸協議結合使用，包括超文本傳輸協議（HTTP），簡單郵件傳輸協議（SMTP）等。

1.2 XML

為了實現不同系統間的相互交換，需定義一種由雙方系統共同解析的數據格式。同時，這種數據格式應獨立于具體的平臺和編程語言，這樣才能增強系統的靈活性和復雜性。使用XML（可擴展標記語言）標準，客戶可以定義新的標簽來識別數據內容。由于XML提供一種結構化的一致性描述方法，所以它相對使用于數據定義及傳輸。XML具有很多優點，例如可擴展性，內容獨立性和平臺獨立性。

1.3 數據適配處理

數據適配處理實現的功能是集成當前系統與新的功能模塊，從而實現接口之間的轉換。

根據不同的復用方法，適配器模式分為類適配器模式和對象適配器模式。由于類適配器采取多重繼承的方式，這將導致系統間緊耦合。而對象適配器使用線性組合的方式，具有松耦合的特性，軟件設計中一般推薦使用對象適配器模式。

2 航班數據對象化處理

全球唯一飛行標識符被提出是為了在不同的空中交通管理（ATM）系統間能夠唯一的標識一個航班飛行，解決在參與航班飛行的各個系統之間不能統一識別飛行的問題。要為對象化處理航班數據，涉及到兩個問題：（1）明確航段與航線的區別，航空公司一個航班號可能包括一個或多個航段，但是在實際的運行中，每一個航段都應視為一個單獨的飛行;（2）定義唯一的飛行，這里的飛行指的是航空器從機位推出后經過滑行、起飛、空中航行、落地、滑行入位等多個階段的一個過程。

2.1 現狀

在全球唯一飛行標識符提出之前，空中交通管理數據已經在各個不同的業務系統之間進行交換，但是如何唯一的定義一個飛行卻一直是個問題。常用的定義方式有幾種：

（1）使用航班號來識別飛行，但是同一個航班號可以會對應多個不同的飛行;（2）使用航空器注冊號來識別飛行，但是在實際運行中，臨時更換航空器是一種常見現象;（3）使用航班號和起飛機場、落地機場來識別飛行，同樣存在標識信息發生變化等問題;（4）使用航班號、起飛機場、落地機場和離港時間來識別飛行，除了提到過的問題，離港時間在實際運行中也可能會發生變化。

2.2 需求

通過對航班實際運行過程的分析，國際民航組織提出了GUFI的相關需求：（1）GUFI是FIXM航班數據的必要數據項;（2）一個飛行有且只能有一個GUFI與之對應;（3）FIXM應該對其他的經過批準的標準化飛行標識符提供支持;在空中交通管理數據交換向FIXM的過渡時期中，GUFI應能夠兼容現有系統，包括支持現有系統的數據接口，能夠在與不支持FIXM的系統進行數據交互時，將現有數據合并至FIXM數據模型中或為現有系統提供兼容數據。

2.3 生成

全球唯一飛行標識符將由第一個ATM服務提供者或者由某個指定的接收初始飛行情報的ATM服務提供者來提供。對于在國際民航組織各個不同地區之間進行的遠程飛行，需要在不同的SWIM地區提供此種申請獲取和發放全球唯一飛行標識符的服務。

3 SWIM系統數據交換架構

SWIM是基于SOA思想架構，將應用系統通過企業服務總線（ESB）連接起來。企業服務總線能夠實現消息的雙向交互和數據轉換，適配器則是應用系統之間的接口。需要進行數據訪問時，業務系統將通過適配器向ESB發布相應服務。這樣，其他業務系統可以通過服務總線調用服務并訪問數據，而不需要與該業務系統建立新的實際連接。

3.1 數據交換端口

結合民航業務系統產業需求，本文設計了數據交換端口作為適配器的外部接口。通過該端口，轉換平臺可以接收數據并實現消息傳送。同時，數據轉換接口為雙向處理模式，確保業務系統服務的發布和接收。通過以上設計方法，可以提高民航業務系統間信息傳輸速率并加強數據流動性。民航業務信息種類繁多，數據格式多樣，本文以數據傳輸安全作為關鍵因素將適配器設計為支持多重信息交換的模式。端口使用加密套接字協議層（SSL）協議，使用公開密鑰加密來進行身份驗證，保證數據傳輸的安全性。

3.2 數據適配器

數據適配器的主要功能是報文格式轉化和用戶協議轉換。本文在分析現有民航業務系統中數據格式的基礎上，通過建模定義XML文件，作為數據格式的統一標準。目前各業務系統發布數據采用不同的協議傳輸，主要包括HTTP，JMS，MQ、FTP等。本文通過設計SOAP綁定這些傳輸協議，從而確保服務消費者可以從服務提供者正確獲取服務[1]。

3.3 ESB模型

在ESB模型中，服務提供者和服務消費者并不直接交互，而是通過虛擬的具有管理功能的總線來連接，實現和擴展SOA的核心服務。ESB的主要功能是當前路由信息接收、服務注冊、服務搜索、系統監視等。對數據的處理包括路由器處理、格式轉換和數據庫讀寫。ESB模型可以實現服務無限制整合，具有較強的數據格式分析能力，可以支持各種數據交互模型[2]。

4 結語

我國航空運輸市場迅猛發展，航空運輸量的快速增長對民航通信系統提出更高的要求。由于各空管單位之間、空管與航空公司、機場之間的協作越來越緊密，跨地域、跨部門的信息交換的需求也越來越強烈。通過使用SWIM和FIXM技術，本文提供了民航數據交換與處理的一種解決方案。通過定義基于XML的標準傳輸數據格式，可以實現更加靈活的服務組合功能。

參考文獻

[1] 杜軒軒，劉云.基于XML的北京軌道交通信息交換平臺研究[J].鐵路計算機應用，2012（1）：55-57+61.

[2] 葉青，王子榮.基于XML的高校數據交換平臺的研究與設計[J].計算技術與自動化，2012（1）：117-120.