基于FIXM的AFTN電報(bào)數(shù)據(jù)質(zhì)量約束模型研究

姜高揚(yáng)　王潔寧　周　沅

1(中國(guó)民航大學(xué)天津市空管運(yùn)行規(guī)劃與安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室　天津 300300)2(民航華東空管局　上海 200335)

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基于FIXM的AFTN電報(bào)數(shù)據(jù)質(zhì)量約束模型研究

姜高揚(yáng)1王潔寧1周沅2

1(中國(guó)民航大學(xué)天津市空管運(yùn)行規(guī)劃與安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室天津 300300)2(民航華東空管局上海 200335)

針對(duì)當(dāng)前空管自動(dòng)化系統(tǒng)中AFTN電報(bào)數(shù)據(jù)格式不規(guī)范問(wèn)題，研究建立基于FIXM的電報(bào)數(shù)據(jù)質(zhì)量約束模型。首先研究歐美提出的航班信息交換模型建模思想。其次結(jié)合我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建立民航AFTN電報(bào)數(shù)據(jù)質(zhì)量約束模型，其中UML模型從概念上進(jìn)行語(yǔ)義約束，XMLSchema模型從邏輯上進(jìn)行數(shù)據(jù)約束。最后，根據(jù)報(bào)文處理流程和數(shù)據(jù)約束規(guī)則設(shè)計(jì)了模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與基于正則表達(dá)式的電報(bào)處理方法相比，基于FIXM的數(shù)據(jù)質(zhì)量約束模型能夠有效識(shí)別當(dāng)前報(bào)文中存在的格式錯(cuò)誤。該模型的研究可為我國(guó)空管信息化建設(shè)中數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的完善提供理論支撐。

民航電報(bào)航班信息交換模型數(shù)據(jù)建模數(shù)據(jù)質(zhì)量Petri網(wǎng)

0　引　言

民航電報(bào)數(shù)據(jù)在空管自動(dòng)化系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，因此報(bào)文數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題也日益受到關(guān)注。據(jù)中國(guó)民用航空局空中交通管理局的官方統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)各地區(qū)的空管部門(mén)在領(lǐng)航計(jì)劃報(bào)的拍發(fā)過(guò)程中，存在不同程度的錯(cuò)誤率，主要表現(xiàn)在缺項(xiàng)、代碼錯(cuò)誤、順序有誤等[1]。如何解決民航電報(bào)拍發(fā)過(guò)程中存在的問(wèn)題一直是國(guó)內(nèi)學(xué)者研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。在該方面，文獻(xiàn)[2-4]分別從中間件技術(shù)、電報(bào)交換體系、電報(bào)收發(fā)系統(tǒng)等方面進(jìn)行研究，以解決電報(bào)在不同系統(tǒng)間的傳輸問(wèn)題，但是這些研究并未參考統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，也沒(méi)有重點(diǎn)考慮數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題。文獻(xiàn)[5-7]采用語(yǔ)法分析、知識(shí)庫(kù)、正則表達(dá)式等技術(shù)，解決報(bào)文數(shù)據(jù)的自動(dòng)識(shí)別和容錯(cuò)問(wèn)題，但是這些研究多從算法的角度出發(fā)，很少參考現(xiàn)有的民航電報(bào)格式標(biāo)準(zhǔn)，更未參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)?？偠灾?，國(guó)內(nèi)在報(bào)文的處理方面，不同的人采用不同的技術(shù)和方法，無(wú)論是從系統(tǒng)角度還是從算法角度都未考慮數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范作為支撐。

國(guó)外最初研究航班數(shù)據(jù)時(shí)也沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，EUROCONTROL于2001年至2003年開(kāi)展了航空器運(yùn)行、空中交通管理、流量管理等一系列研究，由于所采用的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，造成了不必要的工作負(fù)荷和資源浪費(fèi)[8]。后來(lái)EUROCONTROL開(kāi)始考慮采用一種全新的航班數(shù)據(jù)互操作概念來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。航班對(duì)象的概念也應(yīng)運(yùn)而生。航班對(duì)象FO(FlightObject)是一個(gè)抽象的概念，指與一個(gè)航班生命周期有關(guān)的所有數(shù)據(jù)的集合，它為多源異構(gòu)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)互操作提供了理論依據(jù)?；谠撍枷?，CatherineN.Bolczak研究了FO在空域安全方面的作用[9]，RobinG.Ghariani等人研究了FO在危險(xiǎn)品信息管理中的作用[10]。為了進(jìn)一步促進(jìn)FO的標(biāo)準(zhǔn)化，2003年EUROCONTROL和FAA合作，成立了航班對(duì)象工作小組，并制定了FO數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)——FIXM(FlightInformaitoneXchangeModel)。目前FIXM已經(jīng)成為ICAO推薦的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

為了解決當(dāng)前空管自動(dòng)化系統(tǒng)中AFTN電報(bào)數(shù)據(jù)格式不規(guī)范問(wèn)題，本文嘗試基于FIXM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，從數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)內(nèi)容方面入手，研究建立AFTN電報(bào)數(shù)據(jù)質(zhì)量約束模型。首先參考FIXM標(biāo)準(zhǔn)，采用UML語(yǔ)言建立民航AFTN電報(bào)一致化數(shù)據(jù)表示模型，從數(shù)據(jù)名稱(chēng)和數(shù)據(jù)類(lèi)型上進(jìn)行約束；其次參考國(guó)內(nèi)MH/T4007-2012行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用XMLSchema技術(shù)構(gòu)建符合我國(guó)民航標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，從數(shù)據(jù)邏輯和數(shù)據(jù)內(nèi)容上進(jìn)行約束，最終形成一套基于FIXM建模思想的民航電報(bào)數(shù)據(jù)質(zhì)量約束模型。在此基礎(chǔ)之上采用Petri網(wǎng)設(shè)計(jì)了模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，通過(guò)一組實(shí)際的報(bào)文數(shù)據(jù)驗(yàn)證了模型在數(shù)據(jù)質(zhì)量約束方面的可用性和有效性。該模型的研究體現(xiàn)了FIXM標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)范我國(guó)航班數(shù)據(jù)、提升空管數(shù)據(jù)質(zhì)量方面所起的作用，可為我國(guó)空管數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的完善提供新的參考。

1　FIXM標(biāo)準(zhǔn)概述

FIXM是EUROCONTROL和FAA共同制定的航班全生命周期數(shù)據(jù)共享交換標(biāo)準(zhǔn)，它與AIXM(航空信息交換模型)、WXXM(氣象信息交換模型)共同構(gòu)成了信息交換模型家族，能滿(mǎn)足大部分ATM信息交換需求[11,12]。在SESAR和NextGen項(xiàng)目中均采用了FIXM三層數(shù)據(jù)建模思想，如圖1所示，其中包括概念模型FICM(FlightInformationConceptualModel)、邏輯模型(FIXM)和物理模型FIXS(FlightInformaitoneXchangeSchema)。

圖1　FIXM三層數(shù)據(jù)建模思想示意圖

FICM概念模型以UML類(lèi)圖的形式展示了FIXM數(shù)據(jù)字典中的元素，提供了飛行數(shù)據(jù)概念及其關(guān)聯(lián)的高級(jí)視圖。FIXM邏輯模型是在概念模型的基礎(chǔ)之上，添加了詳細(xì)的數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)類(lèi)型和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，并以UML類(lèi)圖的形式提供給數(shù)據(jù)建模人員或者開(kāi)發(fā)人員使用。FIXS物理模型是從邏輯模型映射而來(lái)，通過(guò)XMLSchema的形式詳細(xì)定義了飛行數(shù)據(jù)在以XML格式進(jìn)行傳輸時(shí)的約束條件，開(kāi)發(fā)人員可根據(jù)該模型進(jìn)行航班信息的生成和解析。

2　電報(bào)數(shù)據(jù)質(zhì)量約束模型構(gòu)建

2.1AFTN電報(bào)種類(lèi)及其現(xiàn)狀

我國(guó)的AFTN電報(bào)主要包括領(lǐng)航計(jì)劃報(bào)、起飛報(bào)、落地報(bào)等16種電報(bào)，如圖2所示。

圖2　民航AFTN電報(bào)種類(lèi)

目前，我國(guó)相關(guān)部門(mén)的自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)于A(yíng)FTN電報(bào)的處理雖然都遵循《民用航空飛行動(dòng)態(tài)固定電報(bào)格式》(MH/T4007-2012)的規(guī)定[13]，但是由于各個(gè)系統(tǒng)之間沒(méi)有參照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致同樣的數(shù)據(jù)在不同的系統(tǒng)中存在不同的名稱(chēng)和格式，各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)互操作性差，協(xié)同運(yùn)行能力較低。為保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，必須首先建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)質(zhì)量約束模型，形成一致的語(yǔ)義環(huán)境。因此本文嘗試參考?xì)W洲提出的FIXM標(biāo)準(zhǔn)，建立AFTN電報(bào)UML模型，用以規(guī)范報(bào)文各個(gè)字段的數(shù)據(jù)名稱(chēng)、數(shù)據(jù)類(lèi)型，然后建立AFTN電報(bào)的XMLSchema模型,定義報(bào)文信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)容約束。

2.2AFTN電報(bào)UML模型

通過(guò)對(duì)報(bào)文格式的分析和概括，同時(shí)參考FIXM數(shù)據(jù)字典，可以得到AFTN電報(bào)數(shù)據(jù)模型所必須的要素和屬性，這些要素和屬性是構(gòu)成領(lǐng)航計(jì)劃報(bào)數(shù)據(jù)模型的最小數(shù)據(jù)集合，反映了AFTN電報(bào)的基本數(shù)據(jù)特征。該模型是建立XMLSchema模型的基礎(chǔ)，也是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行報(bào)文數(shù)據(jù)質(zhì)量分析的前提。由于A(yíng)FTN電報(bào)包含16種類(lèi)型的電報(bào)，概念建模工程量較大，本文僅展示領(lǐng)航計(jì)劃報(bào)的UML模型，如圖3所示。

圖3　領(lǐng)航計(jì)劃報(bào)UML模型

UML模型明確了各個(gè)要素和屬性的名稱(chēng)、類(lèi)型和關(guān)聯(lián)，可以使開(kāi)發(fā)人員和數(shù)據(jù)使用人員形成一個(gè)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，有利于形成一致的語(yǔ)義環(huán)境。

2.3AFTN電報(bào)XML Schema模型

AFTN電報(bào)UML模型從概念層面進(jìn)行了數(shù)據(jù)建模，而具體的報(bào)文數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)需要利用XMLSchema進(jìn)行定義。通過(guò)參考報(bào)文數(shù)據(jù)UML模型和FIXM數(shù)據(jù)字典，建立如圖4所示的AFTN電報(bào)XMLSchema模型，該模型定義了AFTN電報(bào)各個(gè)編組的名稱(chēng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類(lèi)型，是在邏輯層面對(duì)報(bào)文進(jìn)行的數(shù)據(jù)建模。

圖4　領(lǐng)航計(jì)劃報(bào)XML Schema模型

FIXM模型對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的約束不僅僅是通過(guò)UML類(lèi)圖和XMLSchema建立一致的語(yǔ)義環(huán)境，更重要的是制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)類(lèi)型。上述模型采用的是FIXMv3.0.0中所規(guī)定的數(shù)據(jù)類(lèi)型，包括簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類(lèi)型和復(fù)雜數(shù)據(jù)類(lèi)型，對(duì)于簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類(lèi)型又通過(guò)正則表達(dá)式進(jìn)行嚴(yán)格約束。FPL報(bào)中所涉及的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類(lèi)型如表1所示。

表1　FIXM中的數(shù)據(jù)類(lèi)型及約束

可以看出，歐美在FIXM標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)常用的string、enumeration等數(shù)據(jù)類(lèi)型重新進(jìn)行了定義，使之更加符合航班信息的特征。但是有些正則表達(dá)式較為簡(jiǎn)單，對(duì)數(shù)據(jù)的約束力度不強(qiáng)。這些正則表達(dá)式在進(jìn)行報(bào)文信息匹配時(shí)尚可使用，但是在進(jìn)行報(bào)文信息糾錯(cuò)時(shí)效果不佳。因此在實(shí)際運(yùn)用時(shí)可在FIXM數(shù)據(jù)約束的基礎(chǔ)上，結(jié)合行業(yè)的具體規(guī)則進(jìn)行進(jìn)一步的完善。

AFTN電報(bào)的UML概念模型、XMLSchema邏輯模型共同形成了AFTN電報(bào)數(shù)據(jù)質(zhì)量約束模型，基于該模型可以在報(bào)文發(fā)送端控制數(shù)據(jù)質(zhì)量，也可在接收端校驗(yàn)并分析數(shù)據(jù)質(zhì)量。本文將結(jié)合報(bào)文處理流程設(shè)計(jì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，研究基于FIXM的報(bào)文數(shù)據(jù)質(zhì)量約束模型在整體檢驗(yàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量、快速發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤方面的可行性。

3　模型實(shí)驗(yàn)分析

3.1問(wèn)題分析

由于報(bào)文數(shù)據(jù)的質(zhì)量分析問(wèn)題可以抽象為工作流問(wèn)題，而Petri網(wǎng)特別適合于工作流問(wèn)題的建模分析，描述事件的同步、異步、并發(fā)、沖突等邏輯關(guān)系和約束條件，因此可以利用Petri網(wǎng)構(gòu)建報(bào)文數(shù)據(jù)質(zhì)量分析模型。在Petri網(wǎng)中往往將事件的狀態(tài)抽象為庫(kù)所，將狀態(tài)的跳變抽象為變遷，因此結(jié)合報(bào)文數(shù)據(jù)處理流程，參考報(bào)文數(shù)據(jù)約束規(guī)則，可用庫(kù)所定義數(shù)據(jù)處理的狀態(tài)和約束條件，用變遷定義條件的判斷和事件的執(zhí)行?；谝陨纤悸罚魅缦露x：

StateSpace={S,P,C,R}，其中：

S= {success,failure}表示處理狀態(tài)；

P= {start,message,read,split,group_i},i=1,2,…,n表示處理過(guò)程；

C= {pattern_1,pattern_2, … ,pattern_m}表示約束條件；

R= {match_1,match_2, … ,match_m,correctMsg,errorMsg,fileName}表示處理結(jié)果。

集合C與集合R存在映射關(guān)系f，

f:group_i→match_j,i=1…n,j=1…m

當(dāng)滿(mǎn)足以下條件：

此時(shí)correctMsg=1，

否則errorMsg=1

3.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在A(yíng)FTN電報(bào)中，由于領(lǐng)航計(jì)劃報(bào)最具代表性，因此選取若干組領(lǐng)航計(jì)劃報(bào)作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖5　報(bào)文數(shù)據(jù)質(zhì)量分析Petri網(wǎng)模型

在Petri網(wǎng)模型中，庫(kù)所group_i遵守UML和XMLSchema數(shù)據(jù)模型的定義，庫(kù)所pattern_j為數(shù)據(jù)匹配和校驗(yàn)規(guī)則，該規(guī)則基于FIXM模型的數(shù)據(jù)約束，同時(shí)參考我國(guó)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了進(jìn)一步的細(xì)化，F(xiàn)PL報(bào)的數(shù)據(jù)匹配和校驗(yàn)規(guī)則如表2所示。

表2　數(shù)據(jù)匹配和校驗(yàn)規(guī)則

續(xù)表2

基于以上校驗(yàn)規(guī)則，編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)偽代碼如下：

FunctionFplProcess(filename)

Begin

Inputfilename;

group=splitFPLmessage;

Fori=0To8

boolresult(i) =matchgroup(i)andpattern(i) ;

ifgroup長(zhǎng)度 ==9 &&result(i)為true的數(shù)量==9

thencorrectMsg++ ;

elseerrorMsg++;

match(i) =result(i)為false的數(shù)量累加

outputmatch(i),

correctMsg,errorMsg,

errorFilename;

End

3.3模型驗(yàn)證

(1) 輸入

選取一批FPL報(bào)作為輸入，其中包括若干格式有誤的報(bào)文，以此驗(yàn)證本文建立的數(shù)據(jù)質(zhì)量約束模型能否有效識(shí)別不規(guī)范的報(bào)文數(shù)據(jù)。由于本文著重關(guān)注FPL報(bào)文本身的數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題，因此對(duì)于選取的FPL報(bào)要首先去除報(bào)頭(電報(bào)開(kāi)始符號(hào)、電路識(shí)別代碼、流水號(hào)、拍發(fā)時(shí)間)、報(bào)尾(NNNN)等無(wú)關(guān)信息，僅保留報(bào)文正文部分。選取的FPL報(bào)文如圖6所示。

圖6　輸入模型的報(bào)文數(shù)據(jù)

(2) 輸出

通過(guò)觀(guān)察處理結(jié)果集合R可以得到表3所示，因此可得到報(bào)文數(shù)據(jù)的整體質(zhì)量為正確率91%，錯(cuò)誤率9%，如圖7所示。報(bào)文數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤累積分布可根據(jù)match_j的數(shù)據(jù)得到，如圖8所示?？梢钥吹?，在處理的一批報(bào)文數(shù)據(jù)中，match_5所對(duì)應(yīng)的編組10、match_7所對(duì)應(yīng)的編組15和match_9對(duì)應(yīng)的編組18出現(xiàn)了錯(cuò)誤，仔細(xì)分析可以發(fā)現(xiàn)，編組10的內(nèi)容為機(jī)載設(shè)備，編組15為航路，其中包含大量的設(shè)備代碼、航路代碼需要人工輸入，因此出錯(cuò)的可能性較大，這兩項(xiàng)內(nèi)容在報(bào)文填寫(xiě)和數(shù)據(jù)校驗(yàn)時(shí)應(yīng)該格外加以注意。編組18為其他情報(bào)，缺少該項(xiàng)信息將導(dǎo)致飛行情報(bào)的不完整，在民航局空管局進(jìn)行的錯(cuò)報(bào)統(tǒng)計(jì)中，缺少編組18也列入統(tǒng)計(jì)之中。

表3　報(bào)文數(shù)據(jù)處理結(jié)果

圖7　報(bào)文數(shù)據(jù)總體質(zhì)量

圖8　報(bào)文數(shù)據(jù)錯(cuò)誤累積分布

通過(guò)表3還可以看出，出錯(cuò)的報(bào)文為FPL1、FPL3和FPL10，查找并定位到出錯(cuò)的編組，可以快速找到出錯(cuò)的原因，如表4所示。在實(shí)際的管制工作中，F(xiàn)PL報(bào)文缺少一個(gè)字符或者多出一個(gè)空格的現(xiàn)象并不少見(jiàn)，通常需要飛行計(jì)劃席的管制員人工查找并修改，否則FPL報(bào)信息將無(wú)法進(jìn)入管制自動(dòng)化系統(tǒng)中，進(jìn)而導(dǎo)致雷達(dá)數(shù)據(jù)和飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)無(wú)法關(guān)聯(lián)，表現(xiàn)為雷達(dá)管制屏幕上某架飛機(jī)的雷達(dá)標(biāo)牌無(wú)法顯示。

表4　錯(cuò)誤原因分析

通過(guò)模型驗(yàn)證可以看出，本文建立的報(bào)文數(shù)據(jù)質(zhì)量約束模型可以快速識(shí)別不規(guī)范的報(bào)文數(shù)據(jù)，幫助管制員及時(shí)糾正錯(cuò)誤信息，既可用于發(fā)報(bào)前的報(bào)文校驗(yàn)，又可用于收?qǐng)?bào)后的輔助糾錯(cuò)，對(duì)于解決當(dāng)前報(bào)文數(shù)據(jù)不規(guī)范問(wèn)題提供了有效的解決方案。

3.4模型對(duì)比

本文建立的AFTN電報(bào)數(shù)據(jù)質(zhì)量約束模型主要基于FIXM標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)構(gòu)建UML和XML模型，可從數(shù)據(jù)名稱(chēng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)類(lèi)型和數(shù)據(jù)內(nèi)容等方面對(duì)報(bào)文數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的約束，進(jìn)而可以規(guī)范報(bào)文數(shù)據(jù)的內(nèi)容，提高整體數(shù)據(jù)質(zhì)量。文獻(xiàn)[7]也進(jìn)行了類(lèi)似的研究，提出了基于正則表達(dá)式的飛行電報(bào)處理算法模型。由于研究的側(cè)重點(diǎn)不同，兩種模型各具特點(diǎn)。

本文重在數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制，要求數(shù)據(jù)的一致性、規(guī)范性和互操作性，因此參考了歐美提出的FIXM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建模。而文獻(xiàn)[7]重在進(jìn)行飛行電報(bào)處理算法的研究，并未考慮不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的互操作問(wèn)題。利用本文的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)兩種模型進(jìn)行驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，對(duì)于正確的報(bào)文，兩種模型都能全部識(shí)別，而對(duì)于有誤的報(bào)文，如表4所示的幾種錯(cuò)誤，文獻(xiàn)[7]提出的模型并不能完全識(shí)別?？梢?jiàn)，文獻(xiàn)[7]提出的模型容錯(cuò)性更好，但是從數(shù)據(jù)質(zhì)量約束的角度來(lái)看，本文所提出的模型約束力度更強(qiáng)。如表5所示。

表5　模型對(duì)比

續(xù)表5　模型對(duì)比

4　結(jié)　語(yǔ)

航班信息交換模型FIXM在FAA的NextGen和EUROCONTROL的SESAR計(jì)劃中均發(fā)揮了重要作用。面對(duì)我國(guó)報(bào)文數(shù)據(jù)格式不規(guī)范問(wèn)題，F(xiàn)IXM標(biāo)準(zhǔn)具有很大的參考價(jià)值。本文正是基于FIXM的建模思想，結(jié)合民航行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，建立了AFTN電報(bào)的UML模型和XMLSchema模型，其中采用FIXM標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的數(shù)據(jù)元素和數(shù)據(jù)類(lèi)型對(duì)報(bào)文數(shù)據(jù)的內(nèi)容和格式進(jìn)行嚴(yán)格控制。通過(guò)數(shù)據(jù)建模，形成了基于FIXM的AFTN電報(bào)數(shù)據(jù)質(zhì)量約束模型。最后利用Petri網(wǎng)設(shè)計(jì)了模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)際的報(bào)文數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了模型的可用性和有效性。與基于正則表達(dá)式的模型相比，基于FIXM的模型對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的約束力度更強(qiáng)，進(jìn)而證明了FIXM標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)范航班數(shù)據(jù)、提升數(shù)據(jù)質(zhì)量方面所發(fā)揮的重要作用。由于數(shù)據(jù)有限，本文僅僅選取了AFTN中較為典型的FPL報(bào)作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其他報(bào)文數(shù)據(jù)的驗(yàn)證工作將在后續(xù)研究中逐步開(kāi)展。

[1] 中國(guó)民航航空局空中交通管理局.報(bào)文監(jiān)控統(tǒng)計(jì)[EB/OL].[2015-07-25].http://www.atmb.net.cn/.

[2] 何國(guó)斌,馬世龍.航務(wù)報(bào)文處理系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào),2001,27(6):649-653.

[3] 湯衛(wèi)民,徐長(zhǎng)梅,李小東.應(yīng)用級(jí)民航電報(bào)交換系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué),2004,26(11):17-21.

[4] 王小林,王義.改進(jìn)的基于知網(wǎng)的詞語(yǔ)相似度算法[J].計(jì)算機(jī)工程,2005,31(S1):17-19.

[5] 陳強(qiáng).飛行數(shù)據(jù)處理技術(shù)的研究與應(yīng)用[D].四川大學(xué),2003.

[6] 陳玉秋.民航空管自動(dòng)化系統(tǒng)中飛行電報(bào)自動(dòng)化處理[D].南京:南京理工大學(xué),2007.

[7] 杜冬.基于正則表達(dá)式的飛行電報(bào)處理算法[J].中國(guó)民航飛行學(xué)院學(xué)報(bào),2013(1):21-23,28.

[8]HillA.Theflyingobject:aflightdatamanagementconcept[J].AerospaceandElectronicSystemsMagazine,IEEE,2004,19(4):11-16.

[9]BolczakCN,FongCCV.Roleoftheflightobjectand4DTinairspacesecurity[C]//DigitalAvionicsSystemsConference,2007.DASC’07.IEEE/AIAA26th.IEEE,2007:4.E. 1-1-4.E. 1-11.

[10]GharianiRG,CormierRH.Hazardouscargoinformationmanagementviatheflightobject[C]//IntegratedCommunications,NavigationandSurveillanceConference(ICNS),2012.IEEE,2012:O1-1-O1-9.

[11]FAA.FIXMv1.1Primer[EB/OL].[2012-12-24].http://www.fixm.aero/content/fixm-v11-primer.

[12]MidoriTanino.FlightInformationExchangeModel[EB/OL].[2013-02-01].http://www.enri.go.jp/eiwac/2013/pdf/Viewgraph/EN-030_Tanino.pdf.

[13] 中國(guó)民用航空局.MH/T4007-2012民用航空飛行動(dòng)態(tài)固定電報(bào)格式[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2012.

ONAFTNTELEGRAPHDATAQUALITYCONSTRAINTMODELSBASEDONFIXM

JiangGaoyang1WangJiening1ZhouYuan2

1(TianjinKeyLaboratoryforAirTrafficOperationPlanningandSafetyTechnology,CivilAviationUniversityofChina,Tianjin300300,China)2(CAACEastChinaRegionalAdministration,Shanghai200335,China)

AimingattheunstandardiseddataformatsofAFTNtelegraphsincurrentautomationsystemofairtrafficcontrol,westudiedandbuilttheFIXM-basedtelegraphdataqualityconstraintmodels.First,westudiedtheflightinformationexchangemodel(FIXM)proposedbyFAAandEUROCONTROL.Then,incombinationwithdomesticindustrystandardwebuiltthecivilaviationAFTNtelegraphdataqualityconstraintmodels,amongthemtheUMLmodelisinchargeofconceptualsemanticconstraint,andtheXMLSchemamodelisinchargeoflogicaldataconstraint.Finally,wedesignedthemodelsvalidationexperimentsaccordingtotelegraphprocessflowanddataconstraintrules.Experimentalresultsshowedthat,thedataqualityconstraintmodelsbasedonFIXMcaneffectivelyidentifytheformaterrorsincurrentAFTNtelegraphcomparedwiththetelegraphprocessingmethodbasedonregularexpressions.Theproposedmodelscanprovidetheoreticalsupportfortheperfectionofdatastandardinairtrafficcontrolinformatisationconstructioninourcountry.

AviationtelegraphFlightinformationexchangemodelDatamodellingDataqualityPetrinet

2015-07-14。國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)與中國(guó)民用航空局聯(lián)合項(xiàng)目(61039001)；空管科研課題(GKG201410003)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目(3122013P008)；2014年民航局安全能力建設(shè)項(xiàng)目。姜高揚(yáng)，碩士生，主研領(lǐng)域：空管系統(tǒng)建模與仿真。王潔寧，研究員。周沅，高工。

TP

ADOI:10.3969/j.issn.1000-386x.2016.10.027