一種通用航空飛行管理軟件的需求分析

四川九洲空管科技有限責(zé)任公司 李涵文 張 江 索 宇

隨著航空業(yè)的不斷發(fā)展，我們對(duì)空域的使用方式，應(yīng)用領(lǐng)域，利用效率都在逐漸發(fā)生轉(zhuǎn)變。通用航空作為未來(lái)航空業(yè)發(fā)展趨勢(shì)之一，更多類(lèi)型的飛行器，更大眾化的低空飛行活動(dòng)，更廣闊的空域使用程度都將成為未來(lái)航空業(yè)需要面臨的挑戰(zhàn)，新技術(shù)的革新也將成為航空業(yè)發(fā)展的迫切需求。成熟、先進(jìn)、智能的有關(guān)通航服務(wù)及航空安全的技術(shù)成果可以加快通航開(kāi)放的步伐，推動(dòng)通用航空業(yè)的發(fā)展。

通用航空服務(wù)站項(xiàng)目旨在建設(shè)一套專(zhuān)業(yè)的通用航空管理單元，作為項(xiàng)目軟件研發(fā)的一部分，對(duì)通用航空飛行管理軟件的需求及功能進(jìn)行分析研究可為后續(xù)軟件設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 背景介紹

我國(guó)自1986年頒布《中國(guó)民用航空專(zhuān)業(yè)飛行工作細(xì)則》將通用航空定義為“專(zhuān)業(yè)飛行”以來(lái)，先后針對(duì)通用航空領(lǐng)域制定了多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)以及頒布了多種管理?xiàng)l例。通用航空業(yè)是以通用航空飛行活動(dòng)為核心，涵蓋通用航空器研發(fā)制造、市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)、綜合保障以及延伸服務(wù)等全產(chǎn)業(yè)鏈的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)體系，具有產(chǎn)業(yè)鏈條長(zhǎng)、服務(wù)領(lǐng)域廣、帶動(dòng)作用強(qiáng)等特點(diǎn)。作為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)之一，不斷出臺(tái)的低空空域管理改革政策，為通航業(yè)發(fā)展提供了動(dòng)力和保障，通航產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)需求已經(jīng)逐漸加大并將迅速發(fā)展。

2 系統(tǒng)概述

2.1 通用航空服務(wù)站定義

通用航空服務(wù)站是為通用航空飛行提供飛行計(jì)劃服務(wù)、航空氣象服務(wù)、航空情報(bào)服務(wù)、告警服務(wù)、飛行支援、應(yīng)急救援及其他相關(guān)支持的空中交通服務(wù)系統(tǒng)，其目的是保證通用航空飛行的安全、快捷、高效，提高通用航空飛行安全保障水平。通用航空服務(wù)站與低空空域?qū)毡O(jiān)視、低空通信系統(tǒng)共同組成我國(guó)通用航空飛行服務(wù)保障體系。

2.2 建設(shè)目標(biāo)

通用航空服務(wù)站建設(shè)目標(biāo)：為目標(biāo)地區(qū)低空空域和相關(guān)航線(xiàn)開(kāi)展通用航空飛行活動(dòng)提供必要的航空飛行服務(wù)，滿(mǎn)足各單位的低空空域飛行需求。

2.3 系統(tǒng)組成

通用航空服務(wù)站系統(tǒng)由通用航空飛行服務(wù)終端、通用航空飛行監(jiān)視終端、語(yǔ)音接入設(shè)備、語(yǔ)音記錄和轉(zhuǎn)播服務(wù)器、超短波電臺(tái)、數(shù)據(jù)記錄設(shè)備、聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及供配電設(shè)備等組成。

通用航空服務(wù)站的組成示意圖如圖1所示，硬件設(shè)備清單如表1所示。

通用航空飛行服務(wù)終端：通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)接入通用航空服務(wù)網(wǎng)站，獲取航行情報(bào)、氣象信息，報(bào)備或報(bào)批飛行計(jì)劃。

通用航空飛行監(jiān)視終端：通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接分區(qū)ADS信息綜合處理服務(wù)器，獲取相關(guān)空域監(jiān)視信息。

話(huà)音接入設(shè)備：配備電話(huà)、傳真機(jī)、打印機(jī)、電報(bào)收發(fā)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、專(zhuān)用的無(wú)線(xiàn)電臺(tái)等通信設(shè)備。

話(huà)音記錄和轉(zhuǎn)播服務(wù)器：存儲(chǔ)記錄話(huà)音信息，包括氣象通播、航行咨詢(xún)信息等，根據(jù)通航用戶(hù)和飛行員請(qǐng)求通過(guò)電話(huà)、超短波電臺(tái)播發(fā)話(huà)音服務(wù)信息。

圖1 通用航空服務(wù)站系統(tǒng)組成示意圖

表1 硬件設(shè)備清單

超短波電臺(tái)：用于對(duì)空聯(lián)絡(luò)，或根據(jù)飛行員的請(qǐng)求，向飛行員提供航行服務(wù)、飛行支援、應(yīng)急救援，必要時(shí)向空中轉(zhuǎn)發(fā)空管部門(mén)的管制、告警信息。

數(shù)據(jù)記錄設(shè)備：記錄并保存航跡數(shù)據(jù)、飛行計(jì)劃信息數(shù)據(jù)、航空情報(bào)信息數(shù)據(jù)、航空氣象信息數(shù)據(jù)、飛行情報(bào)信息數(shù)據(jù)、告警和協(xié)助救援信息。

UPS電源：向通用航空服務(wù)站系統(tǒng)提供不間斷電源（UPS）。

3 軟件需求

3.1 功能需求

（1）監(jiān)視與告警

系統(tǒng)可持續(xù)接收覆蓋區(qū)域內(nèi)航空器的ADS-B監(jiān)視信息并進(jìn)行處理顯示，實(shí)現(xiàn)對(duì)空中目標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)視，并在航空器危險(xiǎn)接近時(shí)產(chǎn)生告警或警示。

（2）話(huà)音通信

系統(tǒng)通過(guò)對(duì)空電臺(tái)可以飛行員和管制中心進(jìn)行話(huà)音通信。

（3）飛行動(dòng)態(tài)通報(bào)

系統(tǒng)具有本地編輯飛行計(jì)劃和航空器起降時(shí)刻通報(bào)的功能。

（4）信息發(fā)布功能

系統(tǒng)具備將編輯的飛行通告、航行資料和氣象等信息以話(huà)音方式向航空器播發(fā)的能力。

（5）話(huà)音記錄和回放功能

系統(tǒng)能夠記錄對(duì)空話(huà)音呼叫信息，并可根據(jù)組合條件進(jìn)行快速檢索，在指定位置回放。

（6）數(shù)據(jù)記錄和統(tǒng)計(jì)分析功能

系統(tǒng)能夠記錄ADS-B監(jiān)視數(shù)據(jù)、飛行通告、航行資料和氣象數(shù)據(jù)，并能夠根據(jù)組合條件對(duì)ADS-B信息快速檢索，在指定位置回放。

（7）人機(jī)界面

系統(tǒng)應(yīng)能夠顯示：

a)飛行器的航跡；

b)背景圖（空域邊界、地標(biāo)、障礙物、高山、河流、道路、機(jī)場(chǎng)、導(dǎo)航臺(tái)、禁區(qū)、限制區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)等）顯示與控制，包括放大，縮小，偏心，測(cè)距等；

c)告警信息；

d)航空器短信；

e)時(shí)間。

系統(tǒng)應(yīng)能提供如下編輯功能：

a)航行資料；

b)飛行通告；

c)氣象信息；

d)飛行計(jì)劃。

（8）系統(tǒng)時(shí)間同步

系統(tǒng)應(yīng)接收GNSS接收機(jī)送出的UTC（GNSS）時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)設(shè)備時(shí)間同步。系統(tǒng)應(yīng)以UTC時(shí)間（GNSS時(shí)間）為系統(tǒng)基準(zhǔn)時(shí)間，具備將基準(zhǔn)時(shí)間轉(zhuǎn)換為本地時(shí)間并進(jìn)行顯示的能力。

（9）維護(hù)管理功能

a)ADS-B地面站（1090ES地面站）參數(shù)設(shè)置；

b)參數(shù)設(shè)置，包括背景地圖、通信參數(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及回放參數(shù)；

c)告警參數(shù)設(shè)置，包括航空器最近距離參數(shù)；

d)系統(tǒng)設(shè)備工作狀態(tài)（正常、故障）和用戶(hù)設(shè)置（名稱(chēng)、密碼、權(quán)限）。

3.2 軟件平臺(tái)需求

（1）Windows操作系統(tǒng)

系統(tǒng)在Windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行，版本為Windows7 32/64bit。

（2）Java

系統(tǒng)擬采用Java1.7版，用于完成如下功能：

a)各組件的國(guó)際化（多國(guó)語(yǔ)言）；

b)OpenGL繪圖支持；

c)文件和數(shù)據(jù)流處理；

d)GUI用戶(hù)界面。

（3）SNMP庫(kù)（net-snmp）

SNMP庫(kù)擬采用net-snmp開(kāi)源庫(kù)，該庫(kù)支持SNMP v1、v2c和v3.0三個(gè)版本，主要包括以下功能模塊：

a)提供用于二次開(kāi)發(fā)的net-snmp動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)；

b)用于執(zhí)行SNMP查詢(xún)、設(shè)置等的應(yīng)用程序和工具程序。

該庫(kù)可實(shí)現(xiàn)與SNMP Agent端的連接、SNMP報(bào)文收發(fā)、SNMP報(bào)文解析、SNMP TRAP報(bào)文接收等SNMP協(xié)議功能。

結(jié)束語(yǔ)：在通用航空服務(wù)站項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，本文介紹了通用航空服務(wù)站項(xiàng)目系統(tǒng)組成，以及對(duì)本系統(tǒng)的配套通用航空飛行管理軟件進(jìn)行了分析研究，完成了功能需求分析分解，系統(tǒng)建議采用java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，以具備良好的可移植性，便于工程上的應(yīng)用。依據(jù)本系統(tǒng)的分析研究，目前該軟件已完成設(shè)計(jì)與實(shí)際應(yīng)用，功能項(xiàng)基本覆蓋了使用要求。