基于AIMS系統(tǒng)后臺程序?qū)笪奶幚頇C(jī)制的研究分析

賀龍周

摘要：隨著民航事業(yè)的快速發(fā)展，各區(qū)域之間的空中交通也越來越繁忙，而每一個航班的飛行的背后都對應(yīng)著相應(yīng)的報文內(nèi)容，這些年我國民航行業(yè)的迅速發(fā)展，隨之產(chǎn)生的民航電報數(shù)量也應(yīng)運而生，文章針對大量報文具體處理方式及后臺隊列的運行模式、AIMS后臺報文處理服務(wù)之間的關(guān)系進(jìn)行具體研究分析[1]。

關(guān)鍵詞：空中交通;報文處理;AIMS服務(wù)

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）17-0219-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Research and Analysis of Message Processing Mechanism based on AIMS System Background Program

HE Long-zhou

（Communication Network Center， Southwest Air Traffic Management Bureau， Chengdu 610000， China）

Abstract： With the rapid development of civil aviation， the air traffic between regions has become more and more busy， and the contents of the corresponding messages are behind each flight. The rapid development of the civil aviation industry in my country has followed The number of civil aviation telegrams generated by this has also emerged. The article conducts specific research and analysis on the specific processing methods of a large number of messages， the operation mode of the background queue， and the relationship between the AIMS background message processing services [1].

Key words： air traffic; message processing; AIMS service

1 背景

民航數(shù)據(jù)通信網(wǎng)也稱為民航平面通信網(wǎng)，是民航兩大通信網(wǎng)（平面和地空）之一，其主要作用就是為民航各單位提供生產(chǎn)、運行及管理相關(guān)的信息業(yè)務(wù)處理、傳輸及交互等通信服務(wù)。而自動轉(zhuǎn)報系統(tǒng)是提供所有服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)備，它主要是將系統(tǒng)所在機(jī)場范圍內(nèi)的客戶部門之間進(jìn)行電報信息的交互中心，也是本區(qū)域所屬管理局范圍內(nèi)電報交互中心，同時還具備將本地區(qū)與其他地區(qū)進(jìn)行電報交互作用的樞紐節(jié)點。

AIMS系統(tǒng)也稱航管信息自動化處理系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)報文的解析生成和航班計劃的修改，從而實現(xiàn)對航班信息的實時監(jiān)控[2]。用戶可以通過該系統(tǒng)的FDM模塊完成具體航班信息的查詢及對應(yīng)動態(tài)信息的處理。此系統(tǒng)對報文信息的高效處理及關(guān)鍵信息的提取功能，有效地緩解了使用用戶的管制壓力，極大地提升了軟件所使用部門的工作效率。

2 系統(tǒng)原理及用戶界面

該系統(tǒng)始終按照民航局空管標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行設(shè)計，不僅具備各類信息網(wǎng)絡(luò)的連接處理能力，還可以高效地實現(xiàn)空管各系統(tǒng)業(yè)務(wù)之間的互聯(lián)作用。

AIMS系統(tǒng)主要依據(jù)數(shù)據(jù)庫為核心，進(jìn)而提供三層業(yè)務(wù)方面的服務(wù)。結(jié)構(gòu)如下。

第一層：主要作用是對系統(tǒng)的定期維護(hù)、用戶訪問以及數(shù)據(jù)的更新等特點，在整個數(shù)據(jù)庫運行過程中基于業(yè)務(wù)服務(wù)之上。

第二層：主要是對各類報文信息進(jìn)行提前處理，進(jìn)而滿足報文傳輸過程中對于各類接口特性的要求。針對用戶的需求進(jìn)行實時性的響應(yīng)并及時返還有效數(shù)據(jù)。

第三層：主要是針對用戶端進(jìn)行一個可視化界面，對于用戶的需求能夠及時采集，并把需求信息及時傳遞給上一層服務(wù)，從而實現(xiàn)需求的有效應(yīng)答。

2.1 針對不同用戶進(jìn)行劃分VLAN的操作

劃分VLAN的目的：隔離廣播風(fēng)暴，減小廣播域，為了可以不同VLAN之間的通信，在核心交換機(jī)上配置VLAN對應(yīng)的網(wǎng)關(guān)地址。

1）對于系統(tǒng)的安全性有一定程度的保障提升;例如沒有劃分VLAN區(qū)域之前，可被攻擊的范圍較大，受威脅程度也較大;但是通過劃分成若干小區(qū)域即可實現(xiàn)可被攻擊范圍的縮小，有利于信息的傳輸更加安全穩(wěn)定。

2）系統(tǒng)的性能方面也可以得到一定程度的提升;劃分不同區(qū)域的網(wǎng)段有利于信息多段傳送，同時對于傳輸帶寬具有一定利用效率的提高作用。

大多數(shù)系統(tǒng)接口正常情況下都認(rèn)為沒有做三層接口ACL訪問控制的前提下各個網(wǎng)段是可以相互之間進(jìn)行互相訪問的，如若需要訪問控制則需要加入ACL。

ACL：訪控列表，保證網(wǎng)絡(luò)資源不會被非法使用和訪問。當(dāng)配置ACL后可以限制不同VLAN之間的互通。

2.2 用戶界面客戶端作用

1）飛行數(shù)據(jù)管理器是用戶每天查看和處理航班AIMS主要工具。

2）系統(tǒng)使用者可以在數(shù)據(jù)管理器端對某些需要操作的航班記錄進(jìn)行相應(yīng)內(nèi)容的增刪改查以及后續(xù)計劃聯(lián)程等操作。

3）系統(tǒng)提供有多種操作功能;用戶根據(jù)需要可以進(jìn)行航班計劃的統(tǒng)計、機(jī)場航司代碼的查詢、消息實時彈窗都進(jìn)行了不同顏色的區(qū)分，用戶操作更加便捷。

4）在系統(tǒng)的值班處理模塊，用戶可以對無法入值班得報文信息進(jìn)行人工干預(yù)的方式進(jìn)行處理。

5）該系統(tǒng)通過采納用戶建議進(jìn)行相應(yīng)功能調(diào)整操作，可以進(jìn)行進(jìn)程單的自動或手動打印，針對一些信息也可進(jìn)行高級查詢。

3 AIMS系統(tǒng)對報文計劃的倒庫機(jī)制

AIMS計劃倒庫是將長期計劃表和非定期計劃表中的航班計劃信息導(dǎo)入到動態(tài)計劃表中，將表中的航班信息導(dǎo)入到歷史計劃表中[3]。比如當(dāng)前時間為T：

1）將長期和非長期中的航班計劃信息導(dǎo)入到動態(tài)表機(jī)制：系統(tǒng)每隔一定時間會對寫入信息進(jìn)行一次導(dǎo)庫，將動態(tài)表在固定時間內(nèi)的航班信息導(dǎo)入至動態(tài)表中;

2） 將動態(tài)表數(shù)據(jù)導(dǎo)庫至歷史計劃表的機(jī)制：系統(tǒng)也是每隔一定時間進(jìn)行一次導(dǎo)庫操作，將表中航班計劃中所有時間在一定范圍內(nèi)的航班信息導(dǎo)入至歷史計劃表。

具體流程如圖1所示：

4 AIMS系統(tǒng)AFTN網(wǎng)關(guān)及后臺服務(wù)的作用

1）AFTN網(wǎng)關(guān)：（1）為AIMS提供與外界數(shù)據(jù)交互的接口;（2）自動進(jìn)行收發(fā)電報;（3）對報文進(jìn)行切分，添加流水號等過程的處理;（4）對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行讀寫等過程的操作;

2） 數(shù)據(jù)庫：包括了數(shù)據(jù)服務(wù)、消息隊列服務(wù)及業(yè)務(wù)服務(wù)，（1）數(shù)據(jù)庫是主要主程序;（2）消息服務(wù)用于除網(wǎng)關(guān)外的系統(tǒng)內(nèi)部消息隊列通信;（3）業(yè)務(wù)服務(wù)主要用于數(shù)據(jù)庫虛擬機(jī)之間的檢測及資源接管;

3） 客戶端：作為用戶查看及處理航班信息的主要手段，（1）對報文信息的解析處理;（2）產(chǎn)生最新的航班計劃信息;（3）對歷史信息進(jìn)行存儲;（4）對航班飛行信息進(jìn)行自動實時更信息處理操作;

4） AIMS后臺應(yīng)用虛擬機(jī)：包含網(wǎng)關(guān)連接處理服務(wù)、處理服務(wù)、任務(wù)服務(wù)及集群服務(wù)四個應(yīng)用服務(wù)程序。

網(wǎng)關(guān)連接處理服務(wù)：主備方式運行，可看作一個客戶端與網(wǎng)關(guān)之間的中間件程序。用于從下行報文的消息隊列中接收AFTN網(wǎng)關(guān)收到的報文并通過輪詢方式分發(fā)給處理服務(wù)部分進(jìn)行處理。

處理服務(wù)：Aims系統(tǒng)的核心應(yīng)用服務(wù)，功能和AIMS前期的版本功能類似。提供重復(fù)報文判斷、原始報文入庫、報文消息分類三個報文預(yù)處理服務(wù);提供舊報文判斷、拆分結(jié)果入庫、黑名單、超前FPL報文緩存、航路拆分、相關(guān)性判定、更新動態(tài)、進(jìn)程單打印八個報文處理服務(wù);提供入值班、二次應(yīng)答機(jī)分配回收、提醒與告警消息發(fā)送、內(nèi)部消息處理四個結(jié)果處理服務(wù)。

任務(wù)服務(wù)：該程序主要功能為定時任務(wù)服務(wù)，提供計劃導(dǎo)動態(tài)、動態(tài)導(dǎo)歷史、飛行狀態(tài)設(shè)置、值班處理四個任務(wù)。

定期、非定期導(dǎo)入動態(tài);

動態(tài)、報文收、報文發(fā)導(dǎo)入歷史表;

修改動態(tài)表中飛行狀態(tài)標(biāo)志（根據(jù)動態(tài)計劃時間設(shè)置標(biāo)志為結(jié)束）;

刪除過期值班信息;

集群服務(wù)：用于主用AIMS后臺虛擬機(jī)宕機(jī)時，備機(jī)自動接管。

5 AIMS系統(tǒng)引接轉(zhuǎn)報數(shù)據(jù)及后臺處理邏輯

5.1 系統(tǒng)引接轉(zhuǎn)報數(shù)據(jù)流程

AIMS系統(tǒng)共引接兩路轉(zhuǎn)報異步信號，通過協(xié)轉(zhuǎn)設(shè)備將RS232信號轉(zhuǎn)換成IP信號，從而實現(xiàn)與后臺網(wǎng)關(guān)的通信。通過將從轉(zhuǎn)報系統(tǒng)獲取的飛行動態(tài)電報，從報文信息中提取出相應(yīng)的計劃，進(jìn)而生成對應(yīng)計劃的航班飛行信息，具體邏輯過程如圖2、圖3所示。

AIMS V系統(tǒng)引接自動轉(zhuǎn)報系統(tǒng)的民航電報數(shù)據(jù)，作為其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，并加以解析，主要解析的報文和相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯如下：

1）解析FPL電報，生成或更新航班計劃，獲取機(jī)號、動態(tài)時間、動態(tài)ETA時間、備降機(jī)場、FPL航路等數(shù)據(jù);

2）解析DEP、ARR電報，更新ATD、ATA時間;

3）解析CHG、CNL電報，更新相關(guān)航班計劃信息;

4）查詢NOTAM等其他類型報文。

5.2 AIMS后臺程序消息隊列的種類和作用

AIMS V系統(tǒng)后臺應(yīng)用程序主要分為三部分，分別也對應(yīng)三個虛擬機(jī)。分為網(wǎng)關(guān)虛擬機(jī)、AIMS后臺應(yīng)用虛擬機(jī)、數(shù)據(jù)庫虛擬機(jī)。

網(wǎng)關(guān)由GS網(wǎng)關(guān)主應(yīng)用程序及服務(wù)構(gòu)成。服務(wù)包含Redis數(shù)據(jù)庫和用于網(wǎng)關(guān)與客戶端交互數(shù)據(jù)的后臺隊列服務(wù)構(gòu)成。GS為接收發(fā)送報文主程序，通過應(yīng)用程序界面顯示數(shù)據(jù)的發(fā)送接收。

1）列隊類型：其中分為上行與下行兩類，主要用于網(wǎng)關(guān)連接處理服務(wù)、處理進(jìn)程服務(wù)之間的報文信息交互[4]。當(dāng)報文下行時，DOWN用于網(wǎng)關(guān)和處理進(jìn)程服務(wù)之間，主要進(jìn)行報文信息上的傳遞作用;當(dāng)報文上行時，UP用于網(wǎng)關(guān)與服務(wù)處理、網(wǎng)關(guān)服務(wù)之間，也進(jìn)行報文業(yè)務(wù)方面的信息傳遞。

2）組播類型：各個后臺服務(wù)之間，當(dāng)報文下行時，用于網(wǎng)關(guān)服務(wù)及處理進(jìn)程之間的報文信息交互作用;報文上行時，用于客戶端系統(tǒng)與處理進(jìn)程之間進(jìn)行報文信息的交互。

3）客戶端：主要用于客戶端發(fā)送報文信息給網(wǎng)管連接處理服務(wù)模塊。

4）topic類型：用于處理進(jìn)程向客戶端推送更新報文信息。

5）任務(wù)服務(wù)（主備運行）：

工作方式：定期執(zhí)行任務(wù);

時間窗任務(wù);

二次應(yīng)答機(jī)分配;

進(jìn)程單打印;

發(fā)報提示;

計算定期計劃執(zhí)行率;

自動發(fā)送RQP報文;

自動清理失效的定期和非定期計劃;

空軍計劃明日轉(zhuǎn)今日，空軍計劃今日轉(zhuǎn)歷史。

6 總結(jié)

通過對各個消息隊列以及程序間數(shù)據(jù)交互的分析，可以看出最終呈現(xiàn)的客戶端可以提供各種報文信息的直觀顯示，用戶也可以對某些信息進(jìn)行編輯、排序、打印等操作[5]。利用各個消息隊列自身的特性，將接收到轉(zhuǎn)報系統(tǒng)的報文信息充分解析，提高了信息的安全可靠性及統(tǒng)一管理性。

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