基于SWIM的對(duì)象化航班數(shù)據(jù)交換與處理

周飛

摘要：當(dāng)前民航各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式之間差異性大，數(shù)據(jù)交換難度高?；诖?，本文跟蹤研究了基于SWIM的對(duì)象化航班數(shù)據(jù)交換與處理技術(shù)，提出了一種通過Web服務(wù)架構(gòu)，設(shè)計(jì)并建立了適配器，完成數(shù)據(jù)對(duì)象化處理，為今后有關(guān)系統(tǒng)的研發(fā)和建設(shè)進(jìn)行了技術(shù)儲(chǔ)備。

關(guān)鍵詞：SWIM;對(duì)象化航班數(shù)據(jù);信息交換

中圖分類號(hào)：V355 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）05-0122-01

0 引言

廣域信息管理（SWIM）作為中國民航新一代空中交通管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間、各個(gè)用戶之間的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問與傳遞。航班信息交換模型（FIXM）是國際民航組織提出的航班信息交換的全球標(biāo)準(zhǔn)。航班信息交換模型用明確的結(jié)構(gòu)和邏輯關(guān)系來統(tǒng)一定義一個(gè)航班的各種飛行數(shù)據(jù)，形成一個(gè)航班數(shù)據(jù)交換的框架，以便在不同的系統(tǒng)間進(jìn)行航班飛行數(shù)據(jù)的交換。本文以SWIM作為技術(shù)背景，設(shè)計(jì)了民航對(duì)象化航班數(shù)據(jù)跨平臺(tái)交換與處理模式。通過使用XML作為數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)以及Web服務(wù)作為接口協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的交換。

1 數(shù)據(jù)交換與處理技術(shù)

1.1 SOAP架構(gòu)

SOAP（簡單對(duì)象訪問協(xié)議）是一種輕量的、簡單的、基于XML的協(xié)議，通常在WEB上交換結(jié)構(gòu)化的和固化的信息。SOAP可以和現(xiàn)存的許多應(yīng)用層傳輸協(xié)議結(jié)合使用，包括超文本傳輸協(xié)議（HTTP），簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）等。

1.2 XML

為了實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間的相互交換，需定義一種由雙方系統(tǒng)共同解析的數(shù)據(jù)格式。同時(shí)，這種數(shù)據(jù)格式應(yīng)獨(dú)立于具體的平臺(tái)和編程語言，這樣才能增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性和復(fù)雜性。使用XML（可擴(kuò)展標(biāo)記語言）標(biāo)準(zhǔn)，客戶可以定義新的標(biāo)簽來識(shí)別數(shù)據(jù)內(nèi)容。由于XML提供一種結(jié)構(gòu)化的一致性描述方法，所以它相對(duì)使用于數(shù)據(jù)定義及傳輸。XML具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如可擴(kuò)展性，內(nèi)容獨(dú)立性和平臺(tái)獨(dú)立性。

1.3 數(shù)據(jù)適配處理

數(shù)據(jù)適配處理實(shí)現(xiàn)的功能是集成當(dāng)前系統(tǒng)與新的功能模塊，從而實(shí)現(xiàn)接口之間的轉(zhuǎn)換。

根據(jù)不同的復(fù)用方法，適配器模式分為類適配器模式和對(duì)象適配器模式。由于類適配器采取多重繼承的方式，這將導(dǎo)致系統(tǒng)間緊耦合。而對(duì)象適配器使用線性組合的方式，具有松耦合的特性，軟件設(shè)計(jì)中一般推薦使用對(duì)象適配器模式。

2 航班數(shù)據(jù)對(duì)象化處理

全球唯一飛行標(biāo)識(shí)符被提出是為了在不同的空中交通管理（ATM）系統(tǒng)間能夠唯一的標(biāo)識(shí)一個(gè)航班飛行，解決在參與航班飛行的各個(gè)系統(tǒng)之間不能統(tǒng)一識(shí)別飛行的問題。要為對(duì)象化處理航班數(shù)據(jù)，涉及到兩個(gè)問題：（1）明確航段與航線的區(qū)別，航空公司一個(gè)航班號(hào)可能包括一個(gè)或多個(gè)航段，但是在實(shí)際的運(yùn)行中，每一個(gè)航段都應(yīng)視為一個(gè)單獨(dú)的飛行;（2）定義唯一的飛行，這里的飛行指的是航空器從機(jī)位推出后經(jīng)過滑行、起飛、空中航行、落地、滑行入位等多個(gè)階段的一個(gè)過程。

2.1 現(xiàn)狀

在全球唯一飛行標(biāo)識(shí)符提出之前，空中交通管理數(shù)據(jù)已經(jīng)在各個(gè)不同的業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間進(jìn)行交換，但是如何唯一的定義一個(gè)飛行卻一直是個(gè)問題。常用的定義方式有幾種：

（1）使用航班號(hào)來識(shí)別飛行，但是同一個(gè)航班號(hào)可以會(huì)對(duì)應(yīng)多個(gè)不同的飛行;（2）使用航空器注冊號(hào)來識(shí)別飛行，但是在實(shí)際運(yùn)行中，臨時(shí)更換航空器是一種常見現(xiàn)象;（3）使用航班號(hào)和起飛機(jī)場、落地機(jī)場來識(shí)別飛行，同樣存在標(biāo)識(shí)信息發(fā)生變化等問題;（4）使用航班號(hào)、起飛機(jī)場、落地機(jī)場和離港時(shí)間來識(shí)別飛行，除了提到過的問題，離港時(shí)間在實(shí)際運(yùn)行中也可能會(huì)發(fā)生變化。

2.2 需求

通過對(duì)航班實(shí)際運(yùn)行過程的分析，國際民航組織提出了GUFI的相關(guān)需求：（1）GUFI是FIXM航班數(shù)據(jù)的必要數(shù)據(jù)項(xiàng);（2）一個(gè)飛行有且只能有一個(gè)GUFI與之對(duì)應(yīng);（3）FIXM應(yīng)該對(duì)其他的經(jīng)過批準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)化飛行標(biāo)識(shí)符提供支持;在空中交通管理數(shù)據(jù)交換向FIXM的過渡時(shí)期中，GUFI應(yīng)能夠兼容現(xiàn)有系統(tǒng)，包括支持現(xiàn)有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，能夠在與不支持FIXM的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互時(shí)，將現(xiàn)有數(shù)據(jù)合并至FIXM數(shù)據(jù)模型中或?yàn)楝F(xiàn)有系統(tǒng)提供兼容數(shù)據(jù)。

2.3 生成

全球唯一飛行標(biāo)識(shí)符將由第一個(gè)ATM服務(wù)提供者或者由某個(gè)指定的接收初始飛行情報(bào)的ATM服務(wù)提供者來提供。對(duì)于在國際民航組織各個(gè)不同地區(qū)之間進(jìn)行的遠(yuǎn)程飛行，需要在不同的SWIM地區(qū)提供此種申請獲取和發(fā)放全球唯一飛行標(biāo)識(shí)符的服務(wù)。

3 SWIM系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換架構(gòu)

SWIM是基于SOA思想架構(gòu)，將應(yīng)用系統(tǒng)通過企業(yè)服務(wù)總線（ESB）連接起來。企業(yè)服務(wù)總線能夠?qū)崿F(xiàn)消息的雙向交互和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，適配器則是應(yīng)用系統(tǒng)之間的接口。需要進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問時(shí)，業(yè)務(wù)系統(tǒng)將通過適配器向ESB發(fā)布相應(yīng)服務(wù)。這樣，其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)可以通過服務(wù)總線調(diào)用服務(wù)并訪問數(shù)據(jù)，而不需要與該業(yè)務(wù)系統(tǒng)建立新的實(shí)際連接。

3.1 數(shù)據(jù)交換端口

結(jié)合民航業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)需求，本文設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)交換端口作為適配器的外部接口。通過該端口，轉(zhuǎn)換平臺(tái)可以接收數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)消息傳送。同時(shí)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口為雙向處理模式，確保業(yè)務(wù)系統(tǒng)服務(wù)的發(fā)布和接收。通過以上設(shè)計(jì)方法，可以提高民航業(yè)務(wù)系統(tǒng)間信息傳輸速率并加強(qiáng)數(shù)據(jù)流動(dòng)性。民航業(yè)務(wù)信息種類繁多，數(shù)據(jù)格式多樣，本文以數(shù)據(jù)傳輸安全作為關(guān)鍵因素將適配器設(shè)計(jì)為支持多重信息交換的模式。端口使用加密套接字協(xié)議層（SSL）協(xié)議，使用公開密鑰加密來進(jìn)行身份驗(yàn)證，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

3.2 數(shù)據(jù)適配器

數(shù)據(jù)適配器的主要功能是報(bào)文格式轉(zhuǎn)化和用戶協(xié)議轉(zhuǎn)換。本文在分析現(xiàn)有民航業(yè)務(wù)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)格式的基礎(chǔ)上，通過建模定義XML文件，作為數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。目前各業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)布數(shù)據(jù)采用不同的協(xié)議傳輸，主要包括HTTP，JMS，MQ、FTP等。本文通過設(shè)計(jì)SOAP綁定這些傳輸協(xié)議，從而確保服務(wù)消費(fèi)者可以從服務(wù)提供者正確獲取服務(wù)[1]。

3.3 ESB模型

在ESB模型中，服務(wù)提供者和服務(wù)消費(fèi)者并不直接交互，而是通過虛擬的具有管理功能的總線來連接，實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展SOA的核心服務(wù)。ESB的主要功能是當(dāng)前路由信息接收、服務(wù)注冊、服務(wù)搜索、系統(tǒng)監(jiān)視等。對(duì)數(shù)據(jù)的處理包括路由器處理、格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)庫讀寫。ESB模型可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)無限制整合，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)格式分析能力，可以支持各種數(shù)據(jù)交互模型[2]。

4 結(jié)語

我國航空運(yùn)輸市場迅猛發(fā)展，航空運(yùn)輸量的快速增長對(duì)民航通信系統(tǒng)提出更高的要求。由于各空管單位之間、空管與航空公司、機(jī)場之間的協(xié)作越來越緊密，跨地域、跨部門的信息交換的需求也越來越強(qiáng)烈。通過使用SWIM和FIXM技術(shù)，本文提供了民航數(shù)據(jù)交換與處理的一種解決方案。通過定義基于XML的標(biāo)準(zhǔn)傳輸數(shù)據(jù)格式，可以實(shí)現(xiàn)更加靈活的服務(wù)組合功能。

參考文獻(xiàn)

[1] 杜軒軒，劉云.基于XML的北京軌道交通信息交換平臺(tái)研究[J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2012（1）：55-57+61.

[2] 葉青，王子榮.基于XML的高校數(shù)據(jù)交換平臺(tái)的研究與設(shè)計(jì)[J].計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化，2012（1）：117-120.