基于SWIM的空管分析型信息資源交換平臺建設初探

徐丹

摘 要：2003年航行大會提出了到2025年前后建立一個可交互性、無縫隙、全球一體化的空中交通管制系統（CNS/ATM）。2005年國際民航組織決定采用其作為國際航空信息發布系統。近年來伴隨著民航空管行業信息化的快速推進，一大批業務系統間的數據引接及協同決策需求日益增長，因此必須采取技術手段，實現空管資源的高效共享和交換。本文旨在研究SWIM的先進技術理念上，以最大限度的綜合集成地空數據通信、地地數據通信以及空管信息化系統為主旨，對建立空管分析型信息資源交換平臺進行初步探索。最終實現為空管用戶提供一體化和無縫隙的綜合信息服務。

關鍵詞：空管分析；信息資源；總體功能

1 潮流之勢

SWIM（廣域信息管理）的概念是在1997年由歐洲航行安全組織向聯邦航空局提出，其核心理念是依托統一的信息平臺實現資源共享。民航空管通過SWIM，可以實現不同應用系統之間數據交換，確保空管內部及與機場、航空公司等相關單位的相關數據能安全、有效和及時地共享和交換。其最終目標是搭建統一、靈活、高效的信息共享架構。SWIM的提出為構建新一代空中交通管理系統奠定了信息共享基礎。

空管的“十二五”規劃中制定了中國民航在未來20年SWIM技術的發展戰略、技術框架和實施計劃，通過這些戰略計劃，解決中國民航運行信息集成和運行治理問題。華東空管局已建成了華東空管航班信息一體化管理系統，該系統將華東地區各機場及空域的信息通過DDN專線匯集到上海數據中心，虹橋分中心。數據中心能從AFTN和SITA 電報接口、機場信息系統橋位接口、情報接口等收集各類信息，最終生成可供塔臺使用的航班等待、推出、開車、放行的時刻，非常有利于空管調配航班以及機場的運行保障能力，提高航班正常率。

其他地區空管局建立了大量的分析型應用系統，如CDM系統、不安全事件快速檢測系統等，這些系統大多彼此獨立，功能需求上相似度高。在借鑒成果的同時，亟待解決結合本地區飛行保障實際的信息資源統一交換平臺。基于以上幾點，我們亟需打通信息交互瓶頸，朝著建設分析型應用的破局之路大步向前。

2 破局之路

相比傳統的業務模式，由業務給出業務需求，在由對應的應用系統給出數據反饋給業務部門不同，SWIM是一個面向網絡化分布式應用系統，同時支持各種應用包括各類基本的ATM數據，也支持各種應用如航班運行管理、飛行計劃管理、地空通信、地基通信和氣象服務等。最終目的是支持空管各類應用系統的開發，確保新系統的建設不受軟硬件和數據格式等技術上的限制。將空管應用系統的開發與IT基礎設施的開發相互獨立，降低新系統開發的費用和風險，保持可擴展性、靈活性和可維護性。因此，它并不以數據管理中心的形式體現，而是一種虛擬的信息池，通過與應用系統的連接和信息交互來對不同來源的異質數據進行匯聚和派發，實現空管業務信息的共享與交換。

SWIM幾大優勢：

SWIM的目的是面向服務架構的。為支持現代和下一代應用程序服務的工具。例如基于航跡管理的評估器、4D軌跡模式、協作決策過程等；降低了開發成本，開發人員避免需要獨特的點對點通信而專注于業務邏輯和用戶界面的開發；SWIM通過現有的硬件和軟件，利用SOA（Service Oriented Architecture）面向服務的系統架構技術降低運行和維護成本；SWIM基于現有的ATC系統和網絡的一定的可用性，實現與空管和其他決策機構連接，風險和成本很低。由SWIM提供相關的核心設施和標準；SWIM平臺可完成廣域信息共享，向各方提供及時準確的信息。同時，它還提供了一個共通的平臺，完成新的系統和原有系統之間的交互；SWIM平臺的出現，正是符合空管行業數據融合的系統向智能化、集成化發張的趨勢，實現不斷開拓新的領域，產生新的增長點；SWIM平臺的建立勢必對工作流程進行重新梳理的過程。是重塑管理的一個好的辦法。

3 建設探索

3.1 基于SWIM的平臺技術架構

在SWIM平臺中，每個子系統通過“松耦合”協作關系，采用SOA架構、ESB總線進行數據交互，企業服務總線（ESB）完成集成各子系統服務、對外或子系統間相互提供服務的目的。各個系統作為服務注冊在平臺上進行信息交互。每個應用系統有自己的服務接口。完成特定的功能。其他系統通過SWIM服務功能調用相關服務。這些服務是符合SWIM規范可以被識別的標準方式。

3.2 總體功能結構設計

空管SWIM平臺要實現信息交互的目的，首先必須依靠各區域空中交通管制信息網絡基礎設施平臺作為基本環境，由其進行IP網絡連接及安全管理、入侵探測與響應、身份認證管理、命名與地址服務。平臺以服務總線技術（ESB）及面向服務體系結構的結構（SOA）為框架構建。完成服務功能包括：邊界保護、信息服務、安全服務、企業服務及接口管理。信息服務通過服務接口與空管用戶和非空管用戶進行交互。

3.4 ESB設計方案

ESB 是一個實現了通信、互連、轉換、可移植性和安全性標準接口的企業基礎軟件平臺。完成的主要功能是通信和消息處理、消息路由、交互服務和建模等。

SWIM平臺采用松散耦合的應用程序體系結構SOA架構，將原來各自為政的空管系統整合，實現數據共享和復用。將每個應用系統作為獨立的信息服務，可以獨立完成特定的服務，每個系統的服務接口可以實現服務功能的相互調用，對已建立的連接無影響。從而適應應用程序需求的變化。Web Service 是SOA 架構中的基本單元，在此基礎上應用Hibernate，Spring 和Struts2 框架技術進行業務邏輯開發。

3.5 平臺架構

SWIM平臺由連接層、傳輸層、轉換層、監控管理層構成。實現的功能如下：

連接層：負責為異構系統提供適配器，在不改動其應用系統的前提下，依據某種策略進行數據抽取并發布到信息總線。

傳輸層：負責在所有系統之間傳輸路由數據和消息，實現數據、服務命令的上傳和下達。

轉換層：負責將信息總線獲取的數據進行統一的數據處理，包括對異構數據進行轉換、對數據的有限性進行校驗和分析

監控管理層：負責提供功能強大的監控工具、實現SWIM平臺集中、遠程、統一的監控管理。

3.6 接入設計

SWIM平臺可以滿足數據信息在接入的各個業務系統中順暢流動的需求。各業務系統數據信息需打包成XML文件。可以送至前置機服務器某一文件目錄下，并對平臺開放前置機目錄，平臺通過FTP文件適配器交換數據。或者對平臺直接開放前置機的接口數據庫，

送到通過前端適配器接入SWIM平臺，平臺將技術服務層（提供核心服務）和數據訪問層（提供業務數據訪問接口）封裝為“SWIM網關”。最終實現平臺可以獲取各系統的信息，解析、分類、封裝、發布給其他需要信息的系統。

4 平臺實現的功能

經過各類信息包括CDM系統、氣象、航行情報和設備保障的引接，SWIM平臺可承擔全國民航空管運行數據中心的功能，必將成為最全最大的航行綜合信息平臺，為各項應用功能的開發夯實了基礎。

空管大數據借由SWIM平臺可以使信息整合和利用充分發揮作用，為空管各單位及航空公司、機場相關運行系統提供數據支持，真正讓數據做到來自于運行，最終用之于運行。最終實現對各類關鍵業務數據的深度分析和信息交換，為現場協調指揮、公開信息發布、領導層提供決策支持等功能，同時提供為其他相關單位機場、航空公司、軍方和社會公眾發布信息的服務。

關于分析型資源整合的幾點思考：

分析型資源平臺主要承擔實時空管運行態勢的監控、協調運行、流量輔助決策、航班延誤的應急處置、數據實時統計并大屏顯示。

4.1 機場場面活動引導控制

平臺通過引接處理雷達（SSR或PSR/SSR）及場面監視雷達、多點監視（MDS）等輸出的目標監視數據，對覆蓋范圍內的場面航空器和車輛進行連續的定位標示，使管制員監視界面及時掌控跑道場面運動目標的運行態勢、環境等因素，這一功能的實現必將大幅提高機場低能見度等天氣條件下運行標準。

4.2 空中交通態勢監控和流量管理

作為平臺核心功能板塊，提供一個信息全方位的高效聯動的運行態勢監控、流量預測、協調決策機制、信息集成顯示、信息多維統計分析等功能。在空管內部以及關系單位間建立功能完善、高效聯動的信息平臺。

4.3自動化系統功能

平臺集成的數據按照功能設置功能席位，信息功能與現有塔臺自動化相同，待條件成熟后，可替代現用塔臺空管自動化，有利于提高自動化系統數據的一致性，可以實現系統數量和人機界面的減少，進而減輕管制員的工作負荷和壓力。

4.4 AIDC服務功能

AIDC服務功能最為航管重要的一項技術，為跨區航班移交提供了比較快捷、高效的平臺，利用SWIM平臺可以實現全面共享的模式，脫離現有的點到點的形式，對于今后的AIDC的發展具有里程碑式的意義。應用好AIDC，可以實現一定程度的自動化操作，降低了管制移交的工作強度。當然在共享之前，各管制區域必須對管制工作協議方面做大量的研討，對一些參數、必要的協議格式標準進行明確，增強AIDC技術的運行范圍和準確度。

4.5 航班動態的實時排序

根據航班的動態信息和機場各種運行條件，以及CDM系統推算出的撤輪檔時間和計算出的起飛時間，對起飛的飛機進行排序，根據放行系統DCL的管制信息實現流量管理，確定航空器的放行、滑行、起飛等時間控制。

4.6 航班由于空管原因的正常性統計系統

為空管保障單位提供用于統計的數據平臺，實時記錄、整理然后分析由于空管原因導致航班不正常的統計。使其在多元環境下進行，保證公開透明。

4.7大屏顯示

管制員是最想得知場地運行動態和當日空中態勢的群體，在各類生產信息中，挑選出那些最能反映航班、空域、機場場地的幾類信息并合理組合，以最直觀、吸引眼球的方式呈現到LED屏幕。

5 結語

SWIM技術是新一代空中交通管理系統的關鍵技術，為滿足我國空管業務高速發展的需求，必須改善技術手段，找到一種高效聯動、協同決策能力的途徑。SWIM應用于民航是大勢所趨，適時開展相關研究和建設探索，必將推動空管信息共享和交換，實現各部門決策數據在應用層面的互通和信息共享。

參考文獻：

[1] 余曉青.信息資源共享組織與共享平臺建設[J].現代情報.2008（05）：87-89.

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