流量統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)系統(tǒng)在民航空管中的應(yīng)用

胡 洋

（民航中南空管局網(wǎng)絡(luò)中心，廣東 廣州 510405）

自20世紀(jì)初，中國(guó)民航局已經(jīng)意識(shí)到建立空中交通流量管理系統(tǒng)的重要性，目前正著手組織立項(xiàng)籌建具有中國(guó)特色的空中交通流量管理系統(tǒng)，但由于全國(guó)性的流量管理系統(tǒng)建設(shè)工作是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，功能由簡(jiǎn)到繁，時(shí)間跨度長(zhǎng)，因此初期的全國(guó)空中交通流量管理系統(tǒng)從功能和時(shí)間上均難以滿(mǎn)足中南地區(qū)流量增長(zhǎng)的迫切需要。為此，中南空管局通信網(wǎng)絡(luò)中心根據(jù)轄區(qū)內(nèi)流量增長(zhǎng)的特點(diǎn)和管制運(yùn)行的需要，借鑒國(guó)外成功建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，遵循“近期（2015年前）先行研制，遠(yuǎn)期與全國(guó)空中交通流量管理系統(tǒng)相融合”的原則，研發(fā)了流量統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)指定時(shí)間范圍和空間范圍的空中交通流量進(jìn)行有效的統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)對(duì)空域范圍內(nèi)的宏觀長(zhǎng)期和對(duì)微觀短期流量進(jìn)行預(yù)測(cè)，為空管系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展提供科學(xué)的量化依據(jù)。

1 系統(tǒng)功能

流量統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)工具的功能，一是實(shí)現(xiàn)對(duì)指定時(shí)間范圍和空間范圍的空中交通流量進(jìn)行有效的統(tǒng)計(jì)；二是結(jié)合歷史數(shù)據(jù)對(duì)空域范圍內(nèi)的宏觀長(zhǎng)期和對(duì)微觀短期流量進(jìn)行預(yù)測(cè)。對(duì)上述各類(lèi)數(shù)據(jù)的綜合分析將為空管系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展提供科學(xué)的量化依據(jù)。主要功能包括以下方面。

（1）統(tǒng)計(jì)分析處理指定時(shí)間段內(nèi)各種空域（管制區(qū)域、管制扇區(qū)、航路、航路點(diǎn)、終端區(qū)）、機(jī)場(chǎng)的歷史流量數(shù)據(jù)。

（2）預(yù)測(cè)指定時(shí)間段內(nèi)各種空域（管制區(qū)域、管制扇區(qū)、航路、航路點(diǎn)、終端區(qū)）、機(jī)場(chǎng)的飛行流量。

（3）根據(jù)飛行計(jì)劃（包括長(zhǎng)期計(jì)劃和臨時(shí)計(jì)劃）提供機(jī)場(chǎng)起降時(shí)刻以及航路點(diǎn)到達(dá)時(shí)刻列表，管制區(qū)之間以及扇區(qū)之間交接點(diǎn)的進(jìn)出航班時(shí)刻列表。

（4）提供發(fā)布的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)信息。

（5）可以采取兩種方式界定流量統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)的范圍，一是通過(guò)選定地圖上的范圍和輸入時(shí)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(bào)區(qū)、高空（中低空）管制區(qū)、終端/進(jìn)近管制區(qū)、扇區(qū)、機(jī)場(chǎng)、航路點(diǎn)、航路（航線）、航段），二是完全通過(guò)輸入空間范圍和時(shí)間范圍的方式。

（6）流量統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)用戶(hù)確認(rèn)后將保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，統(tǒng)計(jì)入庫(kù)數(shù)據(jù)包含以下幾種。按空間范圍分：高空（中低空）管制區(qū)、終端/進(jìn)近管制區(qū)、機(jī)場(chǎng)；按時(shí)間范圍分：日、月、年。數(shù)據(jù)類(lèi)型為：流量架次，日高峰架次，高峰流量的日期，小時(shí)高峰架次，小時(shí)高峰時(shí)段；預(yù)測(cè)入庫(kù)數(shù)據(jù)空間范圍同統(tǒng)計(jì)入庫(kù)數(shù)據(jù)，時(shí)間范圍為：年，數(shù)據(jù)類(lèi)型為年流量、小時(shí)高峰流量和日高峰流量。因此，必須有效地規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)中流量統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)，將統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)的各類(lèi)數(shù)據(jù)嚴(yán)格標(biāo)注屬性，避免出現(xiàn)混淆，方便用戶(hù)查詢(xún)。

（7）對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)中的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)比較分析。修正預(yù)測(cè)算法的參數(shù)，即預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)一旦得到真實(shí)的驗(yàn)證數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)提供用戶(hù)比較分析的工具，并給出修正預(yù)測(cè)算法參數(shù)的建議；同時(shí)，經(jīng)用戶(hù)同意后可以將真實(shí)數(shù)據(jù)覆蓋預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。

（8）流量統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)的結(jié)果數(shù)據(jù)用戶(hù)既可以通過(guò)本程序組進(jìn)行任意的查詢(xún)、瀏覽和打印，也可以通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理程序組進(jìn)行任意的查詢(xún)、瀏覽和打??；除統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)程序外，其余程序均不能對(duì)統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行寫(xiě)操作。

（9）流量統(tǒng)計(jì)的結(jié)果中包含使用原始數(shù)據(jù)的精度信息（雷達(dá)航跡、ACARS航跡、AFTN航跡、航班時(shí)刻航跡數(shù)據(jù)所占比例）供用戶(hù)參考，以便明確統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的誤差。

（10）流量統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)源來(lái)自于數(shù)據(jù)庫(kù)中前端預(yù)處理模塊航跡融合后的數(shù)據(jù)。

（11）對(duì)統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)結(jié)果可采用多種查詢(xún)與顯示方式（包括柱狀圖、點(diǎn)狀圖、餅狀圖、折面圖等，以及二維和三維顯示）；支持統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)結(jié)果的打印輸出；界面設(shè)計(jì)人性化，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便快捷。

2 實(shí)現(xiàn)方案

2.1 整體架構(gòu)

本系統(tǒng)在功能上分為3個(gè)模塊，分別為數(shù)據(jù)接口與傳輸、核心處理、綜合顯示及應(yīng)用。數(shù)據(jù)接口與傳輸負(fù)責(zé)完成各種數(shù)據(jù)源的采集和初步處理，為核心處理模塊提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；核心處理模塊負(fù)責(zé)完成各數(shù)據(jù)源的融合處理與計(jì)算，生成用戶(hù)所需的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)；綜合顯示及應(yīng)用則重點(diǎn)解決與用戶(hù)之間的人機(jī)界面，為用戶(hù)提供豐富的應(yīng)用工具和便利的操作方式。系統(tǒng)模塊整體架構(gòu)示意如圖2所示。

圖1 流量統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)系統(tǒng)界面

圖2 系統(tǒng)模塊整體架構(gòu)示意

2.2 數(shù)據(jù)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(jì)劃集中處理系統(tǒng)，自動(dòng)化系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和傳輸接口，采集飛行計(jì)劃、動(dòng)態(tài)、綜合雷達(dá)航跡數(shù)據(jù)，為核心處理模塊提供所需的數(shù)據(jù)來(lái)源。

2.3 核心處理模塊

本模塊的主要功能是對(duì)數(shù)據(jù)接口采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、融合、處理和計(jì)算，生成用戶(hù)所需的統(tǒng)計(jì)、預(yù)測(cè)等流量管理數(shù)據(jù)。核心處理模塊功能結(jié)構(gòu)示意如圖3所示。

圖3 核心處理模塊功能結(jié)構(gòu)示意

3 結(jié)語(yǔ)

研發(fā)流量統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)系統(tǒng)為更好地使空域流量與容量匹配，減輕管制員的工作負(fù)荷，提高空域利用率及運(yùn)行安全性，在后續(xù)的研究工作中，將會(huì)繼續(xù)完善流量統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。