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通用航空飞行数据交换技术*

徐佳1,罗晓艳2

（1. 中国民用航空飞行学院,四川广汉 618307；2. 中国民用航局第二研究所,四川成都 610041）

摘要：面对通用航空大发展态势,我国缺乏有效的通用航空监视和信息交换手段,这个短板将带来严重的飞行安全隐患.针对这个短板问题,运用广域信息管理（SWIM）技术,将通用航空的数据交换整合进入全球统一信息共享终端是一种可行的解决方案,详细阐述了通用航空飞行数据交换技术的实施方案和交换模式,指出该方案能有效解决通用航空飞行计划申报及实时监控的问题,可以为通用航空和运输航空安全发展提供保障.

关键词：通用航空；SWIM；数据交换；飞行数据

中图分类号：V243.1；V247.5文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2017.05.085

2004年国家启动低空空域管理改革工作,这是我国低空开放的第一步,自此开始,我国通用航空发展迅速,2015年通用航空生产达77.93万h,相较2004年翻了10倍,通用航空运输企业增加到281家,运输机队达1 904架[1].面对通用航空如此强劲的发展势头,我国却缺乏相应的有效监管,管理部门无法对飞行状态实行动态监视,通用航空公司也不能便捷地进行飞行计划的报备,“黑飞”情况时有发生,成为飞行安全的一个重大隐患.

面对我国通用航空发展面临的巨大压力和众多亟待解决的问题,本文从实际运用出发,寻求一种可靠、有效、低成本的通用航空数据交换技术.目前,运输航空数据链路众多且数据格式多样,飞行数据交换系统繁杂；而通用航空主要依靠甚高频话音系统和广播式自动相关监视（ADS-B）[2]实现飞行的通信监视,不能有效实现与运输航空的信息共享.因此,本文采用广域信息管理（SWIM）技术解决通用航空数据交换问题.

1 广域信息管理

广域信息管理（SWIM）是美国NextGen的一个重要组成部分,其核心思想是改变原有航空数据系统间端到端直接相连的复杂关系,采用统一的数据格式将航空数据汇聚于一个数据终端,形成各系统按需上传、取用数据的模式.这种模式能够保证航空数据的实时性和一致性[3],因此,利用SWIM技术进行通用航空飞行计划的申报以及通用航空实时飞行动态监视,是解决通用航空飞行数据交换的一种有效手段.

目前通用航空数据SWIM的建设分为3个部分,分别是航空基础数据模型（AIXM）、气象数据模型（WXXM）和飞行数据模型（FIXM）.通用航空飞行数据交换是飞行数据的实时交换,主要涉及FIXM.基于FIXM研究通用航空飞行数据交换技术,可以实现管理部门全天候监控飞行动态、通用航空公司及时申报飞行计划以及通用航空飞机实时获取空中交通信息的目的,有效提高飞行安全.

2 实施方案

基于FIXM实现通用航空飞行数据的交换共享,首先要解决的是通用航空飞行数据的定义问题,定义每个与飞行相关的数据项,并明确数据项之间的关系,即编写通用航空飞行数据字典（FIXM DD）.FIXM DD包含通用航空飞行数据的定义、数据类型和数据项之间逻辑关系的描述,这是保证全球一致飞行信息共享的基础[4].

以FIXM DD作为参考,构建FIXM即有据可依.FIXM的构建由简及繁分为3步,见第86页图1.

第一步是构建通用航空飞行数据概念模型

（FICM）.FICM用统一建模语言（UML）对通用航空飞行数据的内容和结构进行描述,定义了机构、航空器、紧急情况、飞行计划和航路5类模型.

第二步是在FICM的基础上构建通用航空飞行数据逻辑模型FIXM.FIXM是对FICM数据内容、数据类型及数据关系的详细说明,是数据项逻辑关系的进一步描述,UML类图表示更加详细丰富.

第三步是构建通用航空飞行数据物理模型（FIXS）.运用XML Schema对通用航空飞行数据进行精确定义,实现逻辑模型向实际应用模型过渡是构建FIXS的关键.FIXS目标是以XML消息形式进行通用航空数据的传输和交换.为实现通用航空单个飞行目标的计划申报和对飞行目标的实时动态数据监视,FIXS为每个飞行生成一个全球唯一且一致的飞行目标数据（FOD）文件,对FOD文件的传输和交换是FIXS实施的核心.

3 通用航空飞行目标数据

空管、机场和航空公司现阶段使用的飞行数据系统相互独立,不能统筹对飞行进行跟踪和监视,因此实现通用航空飞行数据交换和共享在于生成通用航空FOD文件.将一次飞行作为处理飞行数据的单位,一个FOD文件就是以特定规则组织的一次飞行的飞行数据.通用航空飞行数据交换技术就是在FIXM的基础上围绕FOD文件展开的.FOD文件信息包括一次飞行的所有数据,当通用航空用户申请飞行时,即为其生成一个FOD文件,飞行过程中系统再不断对FOD文件进行更新.各部门都可以通过查询FOD文件获取其关注的飞行信息.通用航空飞行数据交换技术的关键：一是生成FOD文件,也就是解析通用航空飞行数据；二是更新FOD文件,通过实时更新FOD文件达到动态监视飞行的目的,见图2.

4 通用航空飞行数据交换模型

通用航空飞行数据交换模型为最常使用的飞行信息提供通用词汇,并兼容运输航空需求,搭建起一个飞行信息共享和交换的平台,有利于管理部门对通用航空运行的监管.

通用航空飞行数据交换模型收到来自通用航空公司的飞行计划或申请,随即为该飞行生成一个全球唯一的XML Schema FOD文件,文件概括显示飞行的基本流程并根据不同用户需求开放不同的显示模块,直观表达通用航空飞机的实时运行状态,见图3.同时,通用航空飞行数据交换模型实时接收此次飞行的二次雷达、ADS-B等监视信息,按照一定频率对FOD文件进行更新.

5 总结

本文主要阐述了通用航空飞行数据交换的技术关键点,即利用FIXM建立通用航空信息解析和共享模式,为通用航空飞行生成全球唯一的FOD文件,通过FOD文件的交换实现通用航空飞行数据的交换.

中国民用航空局发布的《通用航空发展“十三五”规划》明确了通用航空大发展趋势,大发展也给监管部门带来巨大挑战.本文提出将SWIM应用于通用航空飞行数据交换,与国际航空数据系统接轨的同时,能有效解决通用航空飞行计划申报及实时监控的问题,可以为通用航空和运输航空安全发展提供保障.

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