雷達管制模擬機系統間訓練數據的遷移

唐敏敏

引言

隨著航空事業的飛速發展，民航空中交通管制任務日漸繁重，對民航管制員的需求逐漸增多。如何高效地培養和訓練高技術、有經驗的空中交通管制員，已成為各民航管制單位當前急迫需要解決的問題。為了更好地滿足管制員的培訓要求，各單位分批建設了一批空管雷達管制模擬機系統。空管雷達管制模擬機系統是管制員見習培訓、上崗培訓、管制復訓及管制技能訓練的重要設施。在實施培訓和日常維護過程中，管制培訓單位往往存在不同時期建設的新老管制雷達管制模擬機系統的更新換代，在更新換代過程中，如果能將老系統中重要數據遷移到新系統中，那么將極大地減輕教員工作負擔，且提高培訓工作的延續性。由于不同時期建設的雷達管制模擬機系統設計思想出入很大，現有文檔資料匱乏，遷移數據實施時遇到了大量技術難點。本文基于管制培訓單位的實際需求，研究針對不同時期系統的數據格式，提出批量自動遷移數據的軟件實現方法，很好解決了實際問題。

1 雷達管制模擬機系統介紹

雷達管制模擬機系統用于培養進近及區調管制員的管制能力，系統按照中國民航交通管理規則有效的完成雷達管制員的基礎培訓、復訓及資格考試等任務。系統通過對管制員的管制規則、管制操作、管制思維等方面進行培訓，高效的提升管制員的管制水平。根據培訓需求，通過教員預先編輯不同場景的飛行計劃，氣象信息、訓練特情等，設置不同的訓練難度及訓練強度，雷達模擬機系統實時逼真的展示機場高空地圖環境和各種機型的航空器的運行情況，模擬真實的管制工作環境，管制員處于與一線管制場景一致的工作環境中，事半功倍的提高培訓效果。雷達管制模擬機系統主要由基礎數據管理維護、訓練數據模擬仿真、訓練數據編輯、主任席控制、模擬機長操作、雷達管制等組成。

雷達管制模擬機系統的訓練數據主要由基礎地圖數據和練習腳本數據組成。基礎地圖數據包含本地機場數據、報告點導航臺數據、航線數據、告警區數據（沖突告警、低高度告警、危險區告警、RVSM告警）、扇區相關數據、管制區相關數據、扇區移交數據、QNH區數據、雷達參數數據等數據組成。練習腳本數據包含多個航班計劃數據、氣象數據（例如云、風、結冰區、顛簸區等）、跑道數據等；其中航班計劃由航班號、二次代碼、起降機場、航路（含進離場）、巡航高度、巡航速度、初始出現位置點、出現高度、出現速度、相對出現時間等組成。練習腳本由教員根據培訓意圖編輯完成，編輯多個計劃編輯后，合理調配航班的出現位置和出現時間來規劃航班的有序起飛和降落，或者制造一些潛在沖突的特情，大批量的飛行等。

2 雷達管制模擬機系統訓練數據遷移

2.1 訓練數據遷移的概念

所謂訓練數據的遷移，就是將雷達管制模擬機系統使用期間積累的歷史數據進行數據抽取、數據轉換并加載到新建系統中的過程，主要是用于新舊系統的切換時，將舊系統中的大量珍貴歷史數據載入到新系統中。

2.2 訓練數據遷移的常用方法

訓練數據遷移可以使用不同的方法實現，總結起來主要有三種:一是新舊系統切換前進行手工數據錄入，二是系統切換后通過新系統生成數據，三是系統切換前通過專有工具遷移數據。手工錄入數據可控性比較強，操作靈活，數據量大的時候消耗人力，物力比較大，同時也存在比較高的出錯率；通過新系統生成數據通常是根據已經遷移到新系統中的靜態數據生成所需的數據，常適用于生成動態基礎數據；工具遷移數據是通過ETL（extract、tansform、load）專有工具把舊系統中的歷史數據進行抽取、轉換、并加載到新系統中。其中ETL工具可以是購買成熟的產品，也可以使自主研發的產品，主要使用于靜態數據的遷移。

由于原雷達管制模擬機系統長期使用，積累的訓練腳本數據量比較大，且新老系統不是在同一平臺、同一數據庫基礎上開發，數據的存儲邏輯及存儲方法大相徑庭。且歷史經驗數據的遷移不是孤立存在的，它涉及到從一個系統到另一個系統，從一個應用模式到另一個應用模式的轉變，因此要實現雷達模擬機新老系統中經驗數據批量、自動遷移沒有經驗可以借鑒，需要在第三種方法的基礎上，結合數據庫工具研發適合本系統的產品，把老系統中的訓練數據自動批量遷移到新系統中。

在雷達管制模擬機系統替換過程中，并不是所有的歷史數據都可以遷移到新的系統中，要選擇有效的歷史數據將其遷入到新系統中。通過對原有雷達管制模擬機系統的研究發現，有效地歷史經驗數據主要有地圖數據、進離場航線數據及訓練數據上的飛行計劃數據、練習數據。地圖數據是模擬訓練中的訓練場景，是其他數據的基礎，只有在將原系統中的地圖數據完整的遷入到新系統中后，才能進行其他數據的遷移。地圖數據包括地標點，航線，各種區域等。計劃數據主要由計劃名稱、航班號、機型、起飛時間、起飛機場、降落機場、計劃航路組成。其中計劃航路由進離場航線名稱及地標點組成。練習數據由練習名稱、多個計劃及氣象信息組成。原有系統中的所有數據使用文件存儲，不同的數據存儲在不同的文件中。對于不同的數據首先要分析數據的組成，了解這些數據是由哪些數據項組成的，以計劃數據為例，通過分析我們知道航班計劃由航班號、二次代碼、起降機場、航路（含進離場）、巡航高度、巡航速度、初始出現位置點、出現高度、出現速度、相對出現時間等組成，其次分析每個數據項的數據存儲類型，數據存儲字節長度，只有對老系統中的每個數據進行分析了解，才能進行后續的訓練遷移工作，這個工作是整體數據遷移中的關鍵環節之一。

2.3 訓練數據遷移的實現

實現雷達管制模擬機系統訓練數據遷移的步驟可分為三個步驟:（1）訓練數據遷移準備；（2）新系統訓練數據遷移；（3）新系統中訓練數據的校驗。上面具體描述雷達管制模擬機系統訓練數據遷移的實現過程。

2.3.1 訓練數據遷移前的準備

雷達管制模擬機系統數據遷移的主要工作在準備階段進行，完善充足的準備工作是完成數據遷移的基礎。具體而言，就是要進行待遷移的訓練數據的詳細解析，包括數據的存儲格式、數據量，數據關聯關系、舊系統數據質量分析，新舊系統數據結構差異分析等工作。

（1）舊系統數據的分析，要對舊數據進行遷移，首先要詳細的了解舊系統運行的操作平臺、數據的存放格式、數據結構，數據的組成。因為新舊系統是不同時期、不同廠家的產品，因此要花費足夠的時間對舊系統的訓練數據進行反復的剖析和分揀，來保障數據分析的準確性。對舊系統中數據準確的分析是后面數據抽取的基石。

（2）舊系統數據質量的分析及整理。舊系統在長時間的運行過程中，積累了大量的經驗數據，如果不對舊系統中的數據進行分揀，整體遷移到新系統中，那么將會增加新系統的負荷，同時也會影響新系統的性能。通過對數據質量的分析和整理找出對新系統有用的數據是非常必要的。

（3）新舊數據差異的分析。區別新舊系統數據差異是一個主要環節，在對舊系統進行準確的分析之后，對比新系統中數據結構，找出新舊系統數據的差異。對于一些新系統需要而老系統不具備的數據，需要采取合適的方式處理；一些舊系統具備但是新系統不需要的數據，可以進行丟棄。

（4）數據的檢查。數據的檢查可包含3種，分別是數據長度檢查，數據格式檢查和數據完整性檢查。

（5）數據轉換和遷移軟件開發及部署。轉換和遷移工作主要是通過編寫軟件實現，通過前面的數據分析工作，逐步編寫這些代碼，代碼需要不斷的完善和測試。

2.3.2 數據遷移的實施

數據遷移的實施是實現數據遷移三個階段中主要的環節，遷移的過程可按照上面過程進行，具體處理如圖1。

圖1 數據的遷移流程圖

數據的遷移主要分為兩步完成:（1）由源數據通過后臺工具進行抽取和轉換轉化為臨時數據。（2）由臨時數據通過工具將數據導入到目的數據源中。其中后臺工具是在對新舊系統進行詳細的分析調研的基礎上使用ETL思想自主開發的程序。

2.3.3 訓練數據遷移后的校驗

訓練數據遷移后的校驗是判斷導入到新系統中的數據能有效使用的重要依據，對遷移工作的確認過程。通過使用新建雷達管制模擬機系統的各功能，確認導入訓練數據的準確性。具體采用在新系統中運行遷移后的訓練數據和新老系統數據人工抽取校驗的方法，對遷移后的數據校驗。

（1）在新系統中運行遷移后的訓練數據，通過系統運行可能會出現一些問題，比如說計劃不相關，沒有雷達航跡等問題，這時只需要沿著這些出現的問題一步步跟蹤查找，就可以找出問題的根源，然后解決它，像這樣反復運行數據、發現問題、查找問題，解決問題，那么遷移的數據將不斷在完善和改進。

（2）新舊系統數據的人工比對。隨機抽取一些數據，對它進行新舊系統的比對，查看遷移到新系統中的數據的有效性，準確性和一致性。

3 結束語

綜上所述，不同時期的雷達管制模擬機訓練系統的在更新換代過程中，我們既要分析總結管制訓練方面的新需求外，還要站在使用者的角度規劃重要經驗的遷移工作，尤其是舊系統工作數年，包含大量的的訓練腳本數據。這些數據是教員們多年累積的經驗財富，能將它們成功遷移到新系統中，既可以減少教員重復編輯訓練腳本的工作負擔，又有助于管制員培訓工作的延續性。經過實際運行表明，通過使用上面提到自主開發的軟件可以很好的完成雷達管制模擬機系統中歷史數據可靠快速的遷移工作，為系統的運行及管制員的培訓工作提供了重要的保障。