向征

摘要：隨著民航運輸產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，航班數(shù)量越來越多，飛行計劃信息和數(shù)據(jù)的空前擴大，為保證這些信息和數(shù)據(jù)能夠進行高效、規(guī)范、安全地傳輸和共享，需要對飛行數(shù)據(jù)交換模型（FIXM）與飛行計劃進行應(yīng)用創(chuàng)新，以便在未來更好地發(fā)揮廣域信息系統(tǒng)相互協(xié)同工作的能力。在基于飛行計劃集中處理的基礎(chǔ)下，對FIXM模型展開應(yīng)用研究，F(xiàn)IXM模型與飛行計劃集中處理有機的結(jié)合起來，通過XML格式文件實現(xiàn)用戶、公司、機場、空管之間的信息傳遞與共享，從而提高空管自動化水平，提高航跡的可預(yù)測性，提升整個網(wǎng)絡(luò)的容量。為未來民航的發(fā)展新模式提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：飛行計劃集中處理;FIXM;擴展飛行計劃;應(yīng)用研究

Abstract： With the civil aviation transportation industry rapid development， the flight number is increasing， the flight information and data are increasing. In order to ensure that the information and data can be efficient， standardized， safe transmission and sharing， it needs to apply Flight Information Exchange Model （FIXM） with the flight plan， in order to better play to the Wide-area Information System in the future ability to work with each other. Under the basis of centralized processing based on flight plan， the application study of the FIXM is carried out， and the FIXM and the flight plan centralized processing are organically combined to realize the transmission and sharing of information between users， companies， airports and air traffic controllers through XML format files， and by extending the sample analysis of flight plans. The result is that by using the extended flight plan， the flight safety can be enhanced， air traffic automation can be improved， the workload of the computer can be reduced， the predictability of the track can be improved， and the capacity of the entire network can be improved. It provides a theoretical basis for the development of new models of civil aviation in the future.

0? 引言

2012年，F(xiàn)AA將廣域信息系統(tǒng)的概念層次從的三個層次（NextGen應(yīng)用層、SWIM信息傳遞基礎(chǔ)設(shè)施層、FTI IP backbone）增加到四層次，新增的層面是數(shù)據(jù)交換標準。數(shù)據(jù)交換標準包括飛行數(shù)據(jù)交換模型（FIXM）、航空情發(fā)展報交換模型（AIXM）、氣象數(shù)據(jù)交換模型（WXXM）。三個子項目均在有條不紊地持續(xù)發(fā)展中。同年，SESAR開始實施第一步計劃原型驗證，主要包括飛行目標數(shù)據(jù)（FOD）的分配、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的發(fā)布和訂閱、拓展NOP B2B的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)[1]。

為切實提高民航信息化水平，國際上優(yōu)先發(fā)展的是廣域信息系統(tǒng)。其中，數(shù)據(jù)交換模型（FIXM）尤為突出，其主要包括飛行計劃、飛行性能、航空器空中動態(tài)位置、航空器運行的4D信息等數(shù)據(jù)。與此同時，飛行計劃集中處理也迎來了新的研究發(fā)展。其中FIXM包含了飛行計劃，兩者之間必然存在著聯(lián)系。所以，我國亟需在原有的模式基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新研究，將兩者有機的結(jié)合。

本文主要是將FIXM模型與飛行計劃集中處理有機結(jié)合，在FIXM模型中，將電報的相關(guān)信息內(nèi)容通過XML格式在廣域信息系統(tǒng)中進行傳遞，實現(xiàn)民航相關(guān)單位之間的信息共享。

1? 飛行計劃集中處理概述

飛行計劃是指航空器重復(fù)性飛行數(shù)據(jù)和非重復(fù)性飛行計劃的統(tǒng)稱[2]，飛行計劃處理是現(xiàn)如今空中交通管理的核心任務(wù)。飛行計劃的集中處理主要是為了實現(xiàn)飛行計劃的統(tǒng)一申請、生成、更新，以及解決飛行計劃帶來的一致性和完整性問題，為區(qū)域內(nèi)提供精確統(tǒng)一的信息傳遞服務(wù)[3]。

我國飛行計劃集中處理主要依托是所建立“1個中心、5個系統(tǒng)”的民航信息網(wǎng)，它在民航信息網(wǎng)中扮演著重要的角色，它是保證航班運行全流程安全和確保民航單位之間重要信息交流的的主要支撐[4]。目前，我國已建立了北京、上海兩個飛行計劃處理中心，統(tǒng)一進行全國的飛行計劃業(yè)務(wù)管理。在全國民航空域的指定所有飛行任務(wù)，航空器營運人將飛行計劃通過領(lǐng)航計劃報提交給指定的電報收發(fā)單位，其中這些飛行計劃必須先由全國兩個飛行計劃處理中心來按照分工進行審核處理，然后再按照航空器營運人或其代理人要求發(fā)送到指定的管制單位。

2? FIXM模型概述

2.1 FIXM的組成部分

2.1.1 FIXM概念模型

FIXM概念模型使用統(tǒng)一建模語言（UML）來描述FIXM在使用中航班信息和空中交通流量信息交換所涉及的場景。概念模型最主要的作用就是描述運行環(huán)境中的各因素之間的關(guān)系，與此同時，F(xiàn)IXM概念模型必須保持與FF-ICE之間緊密聯(lián)系和對應(yīng)關(guān)系。

2.1.2 FIXM邏輯模型

FIXM邏輯模型較于概念模型更為具體，邏輯模型主要通過從技術(shù)層面角度描述航班信息在系統(tǒng)之間的交換，例如空—地交換。FIXM邏輯模型的強大之處便是它能夠準確定位外部運行環(huán)境對信息數(shù)據(jù)實體的各種限制條件。

2.1.3 FIXM XML范式

FIXM XML范式是通過XML語言將FIXM邏輯模型中的結(jié)構(gòu)體具體描述出來，又稱FIXM 物理模型。FIXM物理模型是FIXM邏輯模型的擴展，通過FIXM邏輯模型擴展而來的FIXM物理模型將可以支持空—地之間的數(shù)據(jù)交換，其內(nèi)容和格式將遵照FIXM管理中有關(guān)規(guī)則以確保其各方面的安全性和效率。

2.2 XML概述

XML全稱是Extensible Markup Language，中文可翻譯為可擴展標記語言。XML是一種語言，其主要用于傳輸數(shù)據(jù)。它不僅能夠提供關(guān)于數(shù)據(jù)內(nèi)容自身的信息，而且能偶對數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)進行描述，XML數(shù)據(jù)庫還額外提供了數(shù)據(jù)存儲和分析能力。簡而言之，XML具有使用簡單、可自定義標記等特點，應(yīng)用范圍十分寬闊。

XML格式非常適合作為飛行數(shù)據(jù)模型的格式是因為它是一種能兼容各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式，并且它還能夠簡化數(shù)據(jù)傳輸、共享，從而達到跨平臺交流等特點。其中，F(xiàn)IXM是以XML格式為數(shù)據(jù)傳輸為基礎(chǔ)。

2.3 飛行目標數(shù)據(jù)

FIXM簡而言之，其實就是一種飛行信息交換模型，用于捕獲全球標準化的飛行和流量信息，其目的是為了對組成一個航班的所有信息進行統(tǒng)一的定義，并且是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)更加明確。FIXM模式能夠使得與飛行相關(guān)的各部門單位能夠在統(tǒng)一的飛行數(shù)據(jù)模式下進行無縫的工作管理。FIXM體系結(jié)構(gòu)主要有以下三種：①ISO 19100系列標準;②“核心數(shù)據(jù)+拓展數(shù)據(jù)”模式;③基于FIXM的飛行數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。

基于FIXM的飛行數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)圍繞飛行目標數(shù)據(jù)（FOD）展開，飛行數(shù)據(jù)的共享和交換實際上是FOD的傳輸。FOD是運用XML對每個航班生成一個符合標準的飛行目標數(shù)據(jù)文件塊。系統(tǒng)根據(jù)空中交通管理部門提交的飛行計劃，按照全球統(tǒng)一標準對每一架次的航班生成FOD;根據(jù)空管AFTN網(wǎng)絡(luò)、二次雷達、ADS-B、場監(jiān)雷達信息、航空公司的ACARS系統(tǒng)信息、機場的地面機位運行控制系統(tǒng)等信息，對每架次飛行FOD進行實時更新、修訂和管理，實現(xiàn)對每架次飛行的整個飛行動態(tài)的全過程監(jiān)控[5]。

3? 擴展飛行計劃的應(yīng)用研究

3.1 擴展飛行計劃概述

當(dāng)前航空器基于4D航跡的運行需要一種新型的飛行計劃，因此網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)需要自動訪問越來越多有關(guān)飛行計劃的數(shù)據(jù)，并將其集成到網(wǎng)絡(luò)管理計算機計劃和實時航跡追蹤系統(tǒng)中。因此需要一種最好的飛行計劃格式并且能夠?qū)w行計劃集成到當(dāng)前的飛行計劃設(shè)施中。為解決上述問題，提出了擴展飛行計劃方案，將4D飛行計劃數(shù)據(jù)集成到網(wǎng)絡(luò)管理計算機的飛行計劃接收和分發(fā)系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)了空域用戶和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)之間的4D航跡信息交換。

擴展飛行計劃是領(lǐng)航計劃報（FPL）的延伸，在FPL的基礎(chǔ)上需要添加空域用戶的新信息，包括：①由飛行運控中心飛行計劃系統(tǒng)計算的4D航跡（已提交的航跡），用于支持運行飛行計劃的生成。4D航跡信息不局限于4D航路點，它包含航跡上每個航路點的附加元素，如航空器的速度和重量，以及特定飛行性能數(shù)據(jù)，包括預(yù)測的航空器飛行時的爬升和下降剖面;②航空器的性能數(shù)據(jù)：航空器的爬升和下降性能。

3.2 飛行計劃集中處理的FIXM模型應(yīng)用

FIXM模型是航班信息表示格式和交換模型，它主要是對航班信息進行建模，但沒有給出規(guī)定的信息交換的傳輸格式。即FIXM只能表示航班信息的內(nèi)容。

FIXM模型應(yīng)用主要是：航空器營運人或其代理人通過內(nèi)容格式將FIXM模型中的航班信息直接提交給指定電報收發(fā)單位，其中這些飛行計劃必須先由全國兩個飛行計劃處理中心來按照分工進行審核處理，然后再按照航空器營運人或其代理人要求發(fā)送到指定的管制單位。飛行計劃集中處理與FIXM模型有機結(jié)合能夠大大提高傳遞和交換相關(guān)的航班信息及報文信息的效率，從減少資源浪費。

3.3 擴展飛行計劃樣例分析

本文通過擴展飛行計劃數(shù)據(jù)（XML格式）中的部分內(nèi)容進行樣例分析。通過擴展飛行計劃數(shù)據(jù)得到：擴展飛行計劃的中心對象是FIXM邏輯模型，關(guān)于航班的所有信息組包含那些邀請擴展飛行計劃遵循的規(guī)范內(nèi)容。選取的擴展飛行計劃包含航班類型，其中分為：目的地類型的機場;航機航路的類型;飛行性能數(shù)據(jù)類型;其他信息類型。其他信息類型又包含了：擴展飛行計劃特殊處理代碼類型、ID類型;總預(yù)計持續(xù)時間類型。例如：總預(yù)計經(jīng)過時間，對于儀表飛行規(guī)則（IFR）飛行，經(jīng)過時間要求從起飛至到達的制定位置航路點，由涉及的導(dǎo)航輔助裝置規(guī)定，從一個儀表進近程序開始，或如果沒有導(dǎo)航輔助設(shè)備與目的地機場相關(guān)。

擴展飛行計劃主要就是依靠FIXM模型中邏輯模型的這些特殊能力將飛行計劃集中處理更好地應(yīng)用于我國民航事業(yè)的發(fā)展，通過使用擴展飛行計劃能夠增強航班運行的安全性，提高空管自動化程度，減少計算機的工作量，提高航跡的可預(yù)測性，提升整個網(wǎng)絡(luò)的容量。為未來民航的發(fā)展新模式提供了理論依據(jù)。

4? 結(jié)束語

通過在飛行計劃集中處理下的FIXM模型應(yīng)用研究，將FIXM模型與飛行計劃集中處理有機的結(jié)合起來，從而得到使用擴展飛行計劃能夠增強航班運行的安全性，提高空管自動化水平，減少計算機的工作量，提高航跡的可預(yù)測性，提升整個廣域信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的容量，為未來民航的發(fā)展新模式提供了借鑒作用。

參考文獻：

[1]徐佳.基于SWIM的飛行數(shù)據(jù)交換模型研究[D].中國民用航空飛行學(xué)院，2015.

[2]Air Traffic Management. ICAO. DOC4444-ATM/501（15th Edition）-2007. 2007.

[3]張明偉.民航華北地區(qū)飛行計劃一體化處理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].南京：南京理工大學(xué)，2006.

[4]趙鳳娟.飛行計劃集中處理在空管的應(yīng)用分析[J].民航管理，2017（6）：65-66.

[5]徐佳.基于FIXM的飛行數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)研究[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2017（01）：94-96.