雷達(dá)管制模擬機系統(tǒng)間訓(xùn)練數(shù)據(jù)的遷移

唐敏敏

引言

隨著航空事業(yè)的飛速發(fā)展，民航空中交通管制任務(wù)日漸繁重，對民航管制員的需求逐漸增多。如何高效地培養(yǎng)和訓(xùn)練高技術(shù)、有經(jīng)驗的空中交通管制員，已成為各民航管制單位當(dāng)前急迫需要解決的問題。為了更好地滿足管制員的培訓(xùn)要求，各單位分批建設(shè)了一批空管雷達(dá)管制模擬機系統(tǒng)?？展芾走_(dá)管制模擬機系統(tǒng)是管制員見習(xí)培訓(xùn)、上崗培訓(xùn)、管制復(fù)訓(xùn)及管制技能訓(xùn)練的重要設(shè)施。在實施培訓(xùn)和日常維護(hù)過程中，管制培訓(xùn)單位往往存在不同時期建設(shè)的新老管制雷達(dá)管制模擬機系統(tǒng)的更新?lián)Q代，在更新?lián)Q代過程中，如果能將老系統(tǒng)中重要數(shù)據(jù)遷移到新系統(tǒng)中，那么將極大地減輕教員工作負(fù)擔(dān)，且提高培訓(xùn)工作的延續(xù)性。由于不同時期建設(shè)的雷達(dá)管制模擬機系統(tǒng)設(shè)計思想出入很大，現(xiàn)有文檔資料匱乏，遷移數(shù)據(jù)實施時遇到了大量技術(shù)難點。本文基于管制培訓(xùn)單位的實際需求，研究針對不同時期系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式，提出批量自動遷移數(shù)據(jù)的軟件實現(xiàn)方法，很好解決了實際問題。

1 雷達(dá)管制模擬機系統(tǒng)介紹

雷達(dá)管制模擬機系統(tǒng)用于培養(yǎng)進(jìn)近及區(qū)調(diào)管制員的管制能力，系統(tǒng)按照中國民航交通管理規(guī)則有效的完成雷達(dá)管制員的基礎(chǔ)培訓(xùn)、復(fù)訓(xùn)及資格考試等任務(wù)。系統(tǒng)通過對管制員的管制規(guī)則、管制操作、管制思維等方面進(jìn)行培訓(xùn)，高效的提升管制員的管制水平。根據(jù)培訓(xùn)需求，通過教員預(yù)先編輯不同場景的飛行計劃，氣象信息、訓(xùn)練特情等，設(shè)置不同的訓(xùn)練難度及訓(xùn)練強度，雷達(dá)模擬機系統(tǒng)實時逼真的展示機場高空地圖環(huán)境和各種機型的航空器的運行情況，模擬真實的管制工作環(huán)境，管制員處于與一線管制場景一致的工作環(huán)境中，事半功倍的提高培訓(xùn)效果。雷達(dá)管制模擬機系統(tǒng)主要由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理維護(hù)、訓(xùn)練數(shù)據(jù)模擬仿真、訓(xùn)練數(shù)據(jù)編輯、主任席控制、模擬機長操作、雷達(dá)管制等組成。

雷達(dá)管制模擬機系統(tǒng)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)主要由基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)和練習(xí)腳本數(shù)據(jù)組成?；A(chǔ)地圖數(shù)據(jù)包含本地機場數(shù)據(jù)、報告點導(dǎo)航臺數(shù)據(jù)、航線數(shù)據(jù)、告警區(qū)數(shù)據(jù)（沖突告警、低高度告警、危險區(qū)告警、RVSM告警）、扇區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)、管制區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)、扇區(qū)移交數(shù)據(jù)、QNH區(qū)數(shù)據(jù)、雷達(dá)參數(shù)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)組成。練習(xí)腳本數(shù)據(jù)包含多個航班計劃數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)（例如云、風(fēng)、結(jié)冰區(qū)、顛簸區(qū)等）、跑道數(shù)據(jù)等；其中航班計劃由航班號、二次代碼、起降機場、航路（含進(jìn)離場）、巡航高度、巡航速度、初始出現(xiàn)位置點、出現(xiàn)高度、出現(xiàn)速度、相對出現(xiàn)時間等組成。練習(xí)腳本由教員根據(jù)培訓(xùn)意圖編輯完成，編輯多個計劃編輯后，合理調(diào)配航班的出現(xiàn)位置和出現(xiàn)時間來規(guī)劃航班的有序起飛和降落，或者制造一些潛在沖突的特情，大批量的飛行等。

2 雷達(dá)管制模擬機系統(tǒng)訓(xùn)練數(shù)據(jù)遷移

2.1 訓(xùn)練數(shù)據(jù)遷移的概念

所謂訓(xùn)練數(shù)據(jù)的遷移，就是將雷達(dá)管制模擬機系統(tǒng)使用期間積累的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并加載到新建系統(tǒng)中的過程，主要是用于新舊系統(tǒng)的切換時，將舊系統(tǒng)中的大量珍貴歷史數(shù)據(jù)載入到新系統(tǒng)中。

2.2 訓(xùn)練數(shù)據(jù)遷移的常用方法

訓(xùn)練數(shù)據(jù)遷移可以使用不同的方法實現(xiàn)，總結(jié)起來主要有三種:一是新舊系統(tǒng)切換前進(jìn)行手工數(shù)據(jù)錄入，二是系統(tǒng)切換后通過新系統(tǒng)生成數(shù)據(jù)，三是系統(tǒng)切換前通過專有工具遷移數(shù)據(jù)。手工錄入數(shù)據(jù)可控性比較強，操作靈活，數(shù)據(jù)量大的時候消耗人力，物力比較大，同時也存在比較高的出錯率；通過新系統(tǒng)生成數(shù)據(jù)通常是根據(jù)已經(jīng)遷移到新系統(tǒng)中的靜態(tài)數(shù)據(jù)生成所需的數(shù)據(jù)，常適用于生成動態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；工具遷移數(shù)據(jù)是通過ETL（extract、tansform、load）專有工具把舊系統(tǒng)中的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、轉(zhuǎn)換、并加載到新系統(tǒng)中。其中ETL工具可以是購買成熟的產(chǎn)品，也可以使自主研發(fā)的產(chǎn)品，主要使用于靜態(tài)數(shù)據(jù)的遷移。

由于原雷達(dá)管制模擬機系統(tǒng)長期使用，積累的訓(xùn)練腳本數(shù)據(jù)量比較大，且新老系統(tǒng)不是在同一平臺、同一數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上開發(fā)，數(shù)據(jù)的存儲邏輯及存儲方法大相徑庭。且歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)的遷移不是孤立存在的，它涉及到從一個系統(tǒng)到另一個系統(tǒng)，從一個應(yīng)用模式到另一個應(yīng)用模式的轉(zhuǎn)變，因此要實現(xiàn)雷達(dá)模擬機新老系統(tǒng)中經(jīng)驗數(shù)據(jù)批量、自動遷移沒有經(jīng)驗可以借鑒，需要在第三種方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)據(jù)庫工具研發(fā)適合本系統(tǒng)的產(chǎn)品，把老系統(tǒng)中的訓(xùn)練數(shù)據(jù)自動批量遷移到新系統(tǒng)中。

在雷達(dá)管制模擬機系統(tǒng)替換過程中，并不是所有的歷史數(shù)據(jù)都可以遷移到新的系統(tǒng)中，要選擇有效的歷史數(shù)據(jù)將其遷入到新系統(tǒng)中。通過對原有雷達(dá)管制模擬機系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，有效地歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)主要有地圖數(shù)據(jù)、進(jìn)離場航線數(shù)據(jù)及訓(xùn)練數(shù)據(jù)上的飛行計劃數(shù)據(jù)、練習(xí)數(shù)據(jù)。地圖數(shù)據(jù)是模擬訓(xùn)練中的訓(xùn)練場景，是其他數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，只有在將原系統(tǒng)中的地圖數(shù)據(jù)完整的遷入到新系統(tǒng)中后，才能進(jìn)行其他數(shù)據(jù)的遷移。地圖數(shù)據(jù)包括地標(biāo)點，航線，各種區(qū)域等。計劃數(shù)據(jù)主要由計劃名稱、航班號、機型、起飛時間、起飛機場、降落機場、計劃航路組成。其中計劃航路由進(jìn)離場航線名稱及地標(biāo)點組成。練習(xí)數(shù)據(jù)由練習(xí)名稱、多個計劃及氣象信息組成。原有系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)使用文件存儲，不同的數(shù)據(jù)存儲在不同的文件中。對于不同的數(shù)據(jù)首先要分析數(shù)據(jù)的組成，了解這些數(shù)據(jù)是由哪些數(shù)據(jù)項組成的，以計劃數(shù)據(jù)為例，通過分析我們知道航班計劃由航班號、二次代碼、起降機場、航路（含進(jìn)離場）、巡航高度、巡航速度、初始出現(xiàn)位置點、出現(xiàn)高度、出現(xiàn)速度、相對出現(xiàn)時間等組成，其次分析每個數(shù)據(jù)項的數(shù)據(jù)存儲類型，數(shù)據(jù)存儲字節(jié)長度，只有對老系統(tǒng)中的每個數(shù)據(jù)進(jìn)行分析了解，才能進(jìn)行后續(xù)的訓(xùn)練遷移工作，這個工作是整體數(shù)據(jù)遷移中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

2.3 訓(xùn)練數(shù)據(jù)遷移的實現(xiàn)

實現(xiàn)雷達(dá)管制模擬機系統(tǒng)訓(xùn)練數(shù)據(jù)遷移的步驟可分為三個步驟:（1）訓(xùn)練數(shù)據(jù)遷移準(zhǔn)備；（2）新系統(tǒng)訓(xùn)練數(shù)據(jù)遷移；（3）新系統(tǒng)中訓(xùn)練數(shù)據(jù)的校驗。上面具體描述雷達(dá)管制模擬機系統(tǒng)訓(xùn)練數(shù)據(jù)遷移的實現(xiàn)過程。

2.3.1 訓(xùn)練數(shù)據(jù)遷移前的準(zhǔn)備

雷達(dá)管制模擬機系統(tǒng)數(shù)據(jù)遷移的主要工作在準(zhǔn)備階段進(jìn)行，完善充足的準(zhǔn)備工作是完成數(shù)據(jù)遷移的基礎(chǔ)。具體而言，就是要進(jìn)行待遷移的訓(xùn)練數(shù)據(jù)的詳細(xì)解析，包括數(shù)據(jù)的存儲格式、數(shù)據(jù)量，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系、舊系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量分析，新舊系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)差異分析等工作。

（1）舊系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分析，要對舊數(shù)據(jù)進(jìn)行遷移，首先要詳細(xì)的了解舊系統(tǒng)運行的操作平臺、數(shù)據(jù)的存放格式、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)的組成。因為新舊系統(tǒng)是不同時期、不同廠家的產(chǎn)品，因此要花費足夠的時間對舊系統(tǒng)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)的剖析和分揀，來保障數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。對舊系統(tǒng)中數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的分析是后面數(shù)據(jù)抽取的基石。

（2）舊系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量的分析及整理。舊系統(tǒng)在長時間的運行過程中，積累了大量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，如果不對舊系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分揀，整體遷移到新系統(tǒng)中，那么將會增加新系統(tǒng)的負(fù)荷，同時也會影響新系統(tǒng)的性能。通過對數(shù)據(jù)質(zhì)量的分析和整理找出對新系統(tǒng)有用的數(shù)據(jù)是非常必要的。

（3）新舊數(shù)據(jù)差異的分析。區(qū)別新舊系統(tǒng)數(shù)據(jù)差異是一個主要環(huán)節(jié)，在對舊系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析之后，對比新系統(tǒng)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，找出新舊系統(tǒng)數(shù)據(jù)的差異。對于一些新系統(tǒng)需要而老系統(tǒng)不具備的數(shù)據(jù)，需要采取合適的方式處理；一些舊系統(tǒng)具備但是新系統(tǒng)不需要的數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行丟棄。

（4）數(shù)據(jù)的檢查。數(shù)據(jù)的檢查可包含3種，分別是數(shù)據(jù)長度檢查，數(shù)據(jù)格式檢查和數(shù)據(jù)完整性檢查。

（5）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和遷移軟件開發(fā)及部署。轉(zhuǎn)換和遷移工作主要是通過編寫軟件實現(xiàn)，通過前面的數(shù)據(jù)分析工作，逐步編寫這些代碼，代碼需要不斷的完善和測試。

2.3.2 數(shù)據(jù)遷移的實施

數(shù)據(jù)遷移的實施是實現(xiàn)數(shù)據(jù)遷移三個階段中主要的環(huán)節(jié)，遷移的過程可按照上面過程進(jìn)行，具體處理如圖1。

圖1 數(shù)據(jù)的遷移流程圖

數(shù)據(jù)的遷移主要分為兩步完成:（1）由源數(shù)據(jù)通過后臺工具進(jìn)行抽取和轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化為臨時數(shù)據(jù)。（2）由臨時數(shù)據(jù)通過工具將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到目的數(shù)據(jù)源中。其中后臺工具是在對新舊系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的分析調(diào)研的基礎(chǔ)上使用ETL思想自主開發(fā)的程序。

2.3.3 訓(xùn)練數(shù)據(jù)遷移后的校驗

訓(xùn)練數(shù)據(jù)遷移后的校驗是判斷導(dǎo)入到新系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)能有效使用的重要依據(jù)，對遷移工作的確認(rèn)過程。通過使用新建雷達(dá)管制模擬機系統(tǒng)的各功能，確認(rèn)導(dǎo)入訓(xùn)練數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。具體采用在新系統(tǒng)中運行遷移后的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和新老系統(tǒng)數(shù)據(jù)人工抽取校驗的方法，對遷移后的數(shù)據(jù)校驗。

（1）在新系統(tǒng)中運行遷移后的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)運行可能會出現(xiàn)一些問題，比如說計劃不相關(guān)，沒有雷達(dá)航跡等問題，這時只需要沿著這些出現(xiàn)的問題一步步跟蹤查找，就可以找出問題的根源，然后解決它，像這樣反復(fù)運行數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)問題、查找問題，解決問題，那么遷移的數(shù)據(jù)將不斷在完善和改進(jìn)。

（2）新舊系統(tǒng)數(shù)據(jù)的人工比對。隨機抽取一些數(shù)據(jù)，對它進(jìn)行新舊系統(tǒng)的比對，查看遷移到新系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)的有效性，準(zhǔn)確性和一致性。

3 結(jié)束語

綜上所述，不同時期的雷達(dá)管制模擬機訓(xùn)練系統(tǒng)的在更新?lián)Q代過程中，我們既要分析總結(jié)管制訓(xùn)練方面的新需求外，還要站在使用者的角度規(guī)劃重要經(jīng)驗的遷移工作，尤其是舊系統(tǒng)工作數(shù)年，包含大量的的訓(xùn)練腳本數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是教員們多年累積的經(jīng)驗財富，能將它們成功遷移到新系統(tǒng)中，既可以減少教員重復(fù)編輯訓(xùn)練腳本的工作負(fù)擔(dān)，又有助于管制員培訓(xùn)工作的延續(xù)性。經(jīng)過實際運行表明，通過使用上面提到自主開發(fā)的軟件可以很好的完成雷達(dá)管制模擬機系統(tǒng)中歷史數(shù)據(jù)可靠快速的遷移工作，為系統(tǒng)的運行及管制員的培訓(xùn)工作提供了重要的保障。