空管CDM與機場A-CDM系統(tǒng)信息交換模擬平臺設計

陳放

（上海民航華東空管工程技術有限公司 上海市 201702）

隨著航班量的不斷增加，智能運行協(xié)同決策系統(tǒng)等越來越受到民航相關單位的關注。空管CDM（Collaborative Decision Making）協(xié)同決策系統(tǒng)為空管流量室用戶、區(qū)管用戶、塔臺用戶、航空公司用戶、機場用戶使用的主用系統(tǒng)，用于實現(xiàn)航班時隙計算、流控限制設置與查看、航班時隙推送、航班時隙協(xié)調(diào)等功能，用于提供空管、機場、航空公司之間必要的航班信息傳輸。

機場A-CDM（Airport Collaborative Decision Making）運行協(xié)同系統(tǒng)[1]和CDM 系統(tǒng)都具有協(xié)同決策的理念，它是由機場主導，關注從航班落地到航班起飛之間的地面運行信息的提取、整合、分析以及共享，體現(xiàn)的是機場作為信息匯集點的價值與地位。以飛機過站保障[2]為例，A-CDM 系統(tǒng)利用視頻成像對比、電子輪擋、手持客戶端等全自動化或半自動化手段，實時錄入航班保障節(jié)點時間，從而推測各機位航空器客梯車保障作業(yè)預計開始時間、航油加注時間、行李裝卸時間等關鍵節(jié)點時間。

就目前技術和工作程序來看，CDM 與機場航班地面運行保障的信息接口是航班TOBT[3]時間（目標撤輪擋時間），該時間由航空公司或機場專業(yè)人員負責維護，操作要求較多且交互能力較差。本文將針對上述問題，搭建一套空管CDM 系統(tǒng)與機場A-CDM 系統(tǒng)信息交換模擬平臺，并初步實現(xiàn)航班時隙交換功能。

1 信息交換模擬平臺設計原則

空管CDM 系統(tǒng)和機場A-CDM 系統(tǒng)均為空管和機場重要用戶的專用生產(chǎn)系統(tǒng)，安全保障級別較高，因此信息交換模擬平臺在設計時應遵循以下原則：

（1）標準化和先進性。信息交換模擬平臺所采用的軟硬件技術具備先進性和前瞻性，能夠兼容不同的軟硬件設備的接入、安裝、部署。制訂和采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準，保證系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)表達方式的唯一性，和與關聯(lián)外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互的一致性；保證軟件部署資料和其它技術文檔的規(guī)范和完整；

（2）高性能和可靠性。信息交換模擬平臺響應時間符合空管和機場管制用戶工作需要，同時滿足本地化響應速度與數(shù)據(jù)同步性要求，提高空管CDM 系統(tǒng)和機場A-CDM 系統(tǒng)的協(xié)同工作能力。對信息交換模擬平臺而言，不應存在單點故障，同時平臺能夠提供7*24 無中斷業(yè)務服務，具有容錯和突發(fā)災害抵抗能力；

（3）安全性和易用性。應從系統(tǒng)硬件結構、業(yè)務軟件流程上保障信息交換模擬平臺整體的安全可控，采用防火墻技術、滲透測試技術、數(shù)據(jù)加密技術等手段增強平臺的健壯性。通過遠程維護、日志記錄等多種手段和友好的人機交互界面最大程度地強化平臺管理和簡化用戶操作。

2 信息交換模擬平臺的搭建

基于上述設計原則，搭建一套信息交換模擬平臺。平臺通過安全設備分別同空管CDM 系統(tǒng)和機場A-CDM 系統(tǒng)建立安全邊界，在實際生產(chǎn)過程中，安全設備應冗余配置，但為了本次模擬平臺搭建的便利，采用單H3C F1050 防火墻接入模式。信息交換模擬平臺采用2 臺聯(lián)想SR850 服務器和1 臺聯(lián)想DS4200 存儲構建物理平臺，采用VMware 虛擬化技術模擬構建平臺小型數(shù)據(jù)中心，同時平臺數(shù)據(jù)的交互利用網(wǎng)絡堆疊技術保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴Ｐ畔⒔粨Q模擬平臺物理架構如圖1 所示。

信息交換模擬平臺是由數(shù)據(jù)接口層、數(shù)據(jù)層、服務層、應用層四個層次所構建而成的。 針對數(shù)據(jù)接口層來說，主要負責的是空管CDM 和機場A-CDM 系統(tǒng)數(shù)據(jù)的接收和轉發(fā)。數(shù)據(jù)層主要負責數(shù)據(jù)存儲、更新。服務層為本平臺的核心，其主要任務便是對獲取到的民航數(shù)據(jù)信息進行處理，提供信息服務接口并且集成各類數(shù)據(jù)信息，將處理好的數(shù)據(jù)信息進行保存，同時向應用層提供API 接口，用于訪問或者操作實時、歷史航班信息。針對應用層來說，空管和機場用戶通過該平臺可以完成CDM 系統(tǒng)與A-CDM 系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的傳輸、轉換。在本次研究內(nèi)容中完成航班交換的功能。

圖1：信息交換模擬平臺物理架構

圖2：航班時隙交換業(yè)務邏輯圖

3 航班時隙交換功能在數(shù)據(jù)交換模擬平臺中的運用實現(xiàn)

航班時隙在空管流量管理和機場航班運行保障中是一種非常重要的資源，特別是在機場越來越繁忙、空中交通流量越來越大的情況下。為了避免航班時隙的浪費，提升航班時隙的利用效率，減免空管方、公司方、機場方的溝通協(xié)調(diào)成本，在信息交換模擬平臺上初步實現(xiàn)航班時隙交換功能。

根據(jù)機場、空管、公司對于航班的保障情況，可以對同場起飛受同限制的航班申請時隙交換，平臺從限制維度對離港航班進行分類顯示，設定交換規(guī)則，自動篩選判斷符合交換標準的航班供機場、公司選擇交換，符合規(guī)則的航班用戶可以申請交換時隙，提交管制審核。平臺收到管制審核后的結果消息發(fā)送給機場方、公司方。

3.1 航班時隙交換消息格式的定義

消息交互的格式均采用 XML 格式，CDM 系統(tǒng)和A-CDM 系統(tǒng)2 使用 XML 的標準解析器進行消息解析。使用IBM Websphere MQ 作為消息中間件，進行消息傳輸，平臺針對每類服務對每家民航單位應有對應兩個隊列(收、發(fā))。消息示例和定義如下：

3.2 航班時隙交換功能測試

航班時隙在民航系統(tǒng)內(nèi)部稱為CTOT 時間，即航班撤輪檔時間。航班時隙交換業(yè)務流程圖如圖2 所示。

本文以以同一公司航班時隙交換為例，驗證空管CDM 系統(tǒng)與機場A-CDM 系統(tǒng)信息交換模擬平臺的航班時隙交換功能。

前置條件：CDM 系統(tǒng)用戶和A-CDM 系統(tǒng)用戶都已經(jīng)登陸各自系統(tǒng)。

具體操作：機場A-CDM 系統(tǒng)用戶點擊航班CES2522，CTOT（計算撤落檔時間）時間為1358，會彈出此航班可交換航班的列表，然后選中本航空公司航班CES5503 申請交換，通過信息交換模擬平臺，空管CDM 系統(tǒng)客戶端收到機場客戶端發(fā)送的航班交換申請，并審批同意交換。交換成功后的航班會有紅色標識。

測試結果：通過，達到設計要求。

4 結束語

隨著航班量的增加，為加強民航內(nèi)部信息系統(tǒng)交互，提高航空公司、機場、空管等部門之間信息共享效能，降低運行成本，提升民航資源利用效率，實現(xiàn)空管CDM 系統(tǒng)與機場A-CDM 系統(tǒng)數(shù)據(jù)實時交互、協(xié)調(diào)操作交互等， 本文搭建了一套信息交換模擬平臺，驗證了平臺的可行性，完成了底層不同系統(tǒng)間的消息通信，實現(xiàn)了航班時隙交換的功能，為后續(xù)進一步的開發(fā)應用和實際生產(chǎn)提供信息支撐和實驗基礎。