航跡復盤研究與應用

戚劍平

（廣州市中南民航空管通信網絡科技有限公司開發部，廣東 廣州510405）

空管運行復盤是空中交通流量管理、飛行沖突仿真、空中運行態勢分析、流量限制效果評估等眾多空管運行決策輔助分析的基礎工作，對空管運行策略制定、流量管理效果評估、管制運行品質評價等具有深遠意義。其中，自動化航跡復盤是空管運行復盤的最重要的組成部分之一，也是對空域流量態勢回顧、航空器繞航、盤旋等間隔措施復現的最為直觀的表現方式。

由于自動化航跡數據量大（如廣州主用自動化系統EuroCat-X每月航跡數量約1.5億條）、數據源繁多（包括廣州及中南12個空管分局站的主用、備用自動化系統）、數據項復雜（CAT062 V7版標準共計285個數據項），使得依靠傳統手段難以對中南地區任意時段、任意空管自動化系統的數據進行復現；加之，管制用戶希望能夠在選取復盤的時間段、數據源、地理范圍等條件后，快速響應并立刻展現，導致其實現難度更加巨大。

本文通過訪問云數據中心提供的標準數據服務接口，利用超圖GIS平臺，實現前臺直觀、便捷的航跡復盤應用。為了用戶使用體驗更加靈活，該應用能夠實現航跡回放速率的隨時調整及播放位置的隨意拖動。

1 實現原理和步驟

1.1 系統總體架構

復盤應用基于前后端分離架構，由前臺應用展示和后端數據調配兩部分組成，其系統架構及數據處理流程如圖1所示。

圖1 系統架構及數據處理流程圖

1.2 后端數據調配

后端的復盤航跡服務實現了向前臺實時調配航跡數據的功能。該服務由任務調度、航跡推送、航跡獲取三個組件構成，并維護了任務和航跡兩個隊列。任務調度組件主要處理前端的航跡回放請求（如圖1中步驟6所示，下文涉及其他步驟的簡稱步驟N），創建由獨立線程執行的航跡回放任務并寫入任務隊列，在任務生命周期內執行前臺發出的倍速回放、前進、后退、暫停、關閉任務等指令（步驟7）；處于回放狀態的任務，通過調用航跡獲取組件從大數據計算和服務獲得相應的航跡數據（步驟8），寫入與該任務相關的航跡隊列；航跡推送組件通過WebSocket向前臺推送電子航圖顯示范圍內的航跡數據（步驟9），當電子航圖縮放比例尺較大時，增加推送顯示范圍內的航班尾跡。

1.3 前端應用呈現

前端應用基于電子航圖，實現了氣象云圖和航跡的融合顯示。前端應用通過超圖的GIS服務提供電子航圖顯示（如圖1步驟1）；通過WEB服務向后臺大數據計算和服務提交復盤回放任務（步驟2、3），并顯示實時任務計算進度（步驟4、5）；當后臺數據準備就緒時，前端應用可向復盤航跡服務發起航跡回放請求（步驟6），并通過單擊開始、暫停按鈕、拖動進度控制條、設定回放倍速向復盤航跡服務發送倍速回放、前進、后退、暫停、關閉任務等狀態控制指令控制回放進度和狀態（步驟7）；在航跡回放的同時，通過氣象接口獲取當時的氣象云圖并疊加顯示（步驟10）。

1.4 關鍵實體和指令說明

在圖1的步驟6和步驟7中，前臺發出回放任務請求和狀態控制指令，具體屬性描述如表1所示。

表1 前臺任務請求和狀態控制指令表

后端任務調度組件處理前臺發出的回放任務請求和狀態控制指令，創建由獨立線程執行的航跡回放任務并寫入任務隊列，任務隊列中的任務實體具體屬性描述如表2所示。

表2 航跡隊列任務實體屬性表

在圖1的步驟8中，航跡獲取組件從大數據計算和服務獲得相應的航跡數據，其實體屬性描述如表3所示。

表3 大數據計算和服務航跡數據實體屬性表

在圖1的步驟9中，航跡推送組件通過WebSocket向前臺推送電子航圖的顯示范圍內的航跡數據，其實體屬性描述如表4所示。

表4 航跡推送數據實體屬性表

2 實現效果

本文提供了一款準確、靈活、高效的自動化航跡復盤工具，能夠在選取復盤的時間段、數據源、地理范圍等條件后，快速響應并立刻展現，并能通過調節速率、拖拉進度條的方式自由控制航跡回放的倍速和進度。自動化航跡復盤應用截圖如圖2。該工具通過融合顯示氣象信息，重現當時的空中運行態勢，有助于流量限制效果評估和管制運行品質評價。之后，將增加融合更多運行信息顯示，例如扇區邊界（已實現）、流量限制信息、受控航班、地理扇區架次（已實現）、指揮扇區架次（已實現）、場面監視數據等，多維度重現當時的空中運行態勢，助力管制安全運行。

圖2 自動化航跡復盤應用截圖

3 結束語

本文從空管運行復盤的需求角度出發，利用大數據和云計算技術提供的航跡標準接口服務，實現了可靠、高效的歷史航跡數據調配服務和復盤應用，解決了復盤速率靈活調整、播放進度精準定位、多用戶并發訪問等多項技術難題，為后期整體空管運行復盤以及在此基礎之上的流量管理效果評估、管制運行品質評價等奠定了重要的技術基礎。同時，該復盤工具已初步應用于管制現場，為空管運行復盤提供了重要的應用工具，得到了管制用戶的認可。