王忠波，羅喜伶,齊 鳴，張寶江

(1.北京航空航天大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，北京 100191；2.地球空間信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 武漢 430079；3.中國(guó)民用航空局 空中交通管理局技術(shù)中心，北京 100015)

基于UML和XSD的航班信息交換模型研究與實(shí)現(xiàn)

王忠波1,2，羅喜伶1,2,齊 鳴3，張寶江3

(1.北京航空航天大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，北京 100191；2.地球空間信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 武漢 430079；3.中國(guó)民用航空局 空中交通管理局技術(shù)中心，北京 100015)

目前，民航運(yùn)輸業(yè)快速發(fā)展、航班數(shù)量迅猛增加帶來(lái)了海量的航班信息和數(shù)據(jù)。為保障關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行高效、安全、規(guī)范地傳輸和共享，需對(duì)航班信息的內(nèi)容和格式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，以便未來(lái)在廣域信息管理系統(tǒng)(System Wide Information Management,SWIM)中相互協(xié)作的民航業(yè)務(wù)系統(tǒng)間能夠?qū)φ麄€(gè)生命周期中的航班狀態(tài)有共同的態(tài)勢(shì)感知。在介紹SWIM和航班信息交換模型(Flight Information Exchange Model,FIXM)的相關(guān)背景、數(shù)據(jù)字典以及邏輯模型和物理模型之間關(guān)系的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了統(tǒng)一建模語(yǔ)言(UML)和XML模式定義(XSD)等關(guān)鍵技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，研究FIXM核心模型的整體架構(gòu)，以及ATS報(bào)文與FIXM的映射關(guān)系。在實(shí)現(xiàn)方面，以領(lǐng)航計(jì)劃報(bào)(FPL)為例對(duì)報(bào)文轉(zhuǎn)換進(jìn)行演示驗(yàn)證，使其具有靈活、擴(kuò)展性強(qiáng)和易于傳輸?shù)葍?yōu)勢(shì),有助于對(duì)航班信息格式標(biāo)準(zhǔn)化和未來(lái)SWIM系統(tǒng)部署。

民航廣域信息管理；航班信息交換模型；統(tǒng)一建模語(yǔ)言；XML模式定義

0 引 言

目前空中交通管理(Air Traffic Management,ATM)系統(tǒng)接口是根據(jù)具體需求和功能進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、管理和維護(hù)，如機(jī)載系統(tǒng)和管制系統(tǒng)的功能接口，具有不同的傳輸協(xié)議和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，造成接口維護(hù)成本高、安全管理難和信息交換不暢等缺陷。FAA和Eurocontrol將基于SOA的SWIM作為關(guān)鍵技術(shù)[1-2]，通過(guò)接口和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，以服務(wù)的方式實(shí)現(xiàn)ATM信息共享。針對(duì)當(dāng)前空中交通管理和民航其他各業(yè)務(wù)系統(tǒng)內(nèi)關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(如航班動(dòng)態(tài)信息等)存在不完整、不系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)以及格式均不統(tǒng)一等問(wèn)題，F(xiàn)AA和Eurocontrol對(duì)航班信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化建模，即航班信息交換模型(FIXM)[3]，其為目前SWIM三大標(biāo)準(zhǔn)模型之一。FIXM模型的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用將促進(jìn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、高效和安全的信息交換、共同的態(tài)勢(shì)感知和協(xié)同決策等[4]，從而進(jìn)一步提高航班運(yùn)行效率。

近幾年，國(guó)內(nèi)民航運(yùn)輸業(yè)快速發(fā)展、航班數(shù)量迅猛增加，為了高效、安全、規(guī)范地傳輸和共享海量航班信息和數(shù)據(jù)，需要構(gòu)建符合國(guó)內(nèi)實(shí)際的SWIM系統(tǒng)。其中，也需要對(duì)航班信息的數(shù)據(jù)內(nèi)容和格式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化研究。以便未來(lái)在基于SWIM架構(gòu)下相互協(xié)作的各民航航班業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)間能夠?qū)桨嘈畔⒑蛿?shù)據(jù)的特性和狀態(tài)有相同的理解，對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容和格式有歸一化的標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生命周期中的航班狀態(tài)有共同的態(tài)勢(shì)感知[5]。

基于統(tǒng)一建模語(yǔ)言(UML)和XML結(jié)構(gòu)定義(XSD)等技術(shù)，針對(duì)當(dāng)前民航各業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)中存在的航班數(shù)據(jù)信息格式和標(biāo)準(zhǔn)各異、定義方式和數(shù)據(jù)格式紛繁復(fù)雜、各自成規(guī)的瓶頸和障礙問(wèn)題，開(kāi)展符合未來(lái)基于廣域信息管理系統(tǒng)的FIXM的研究、建模與實(shí)例實(shí)現(xiàn)。將現(xiàn)有的ATS報(bào)文表示的航班數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化改造和轉(zhuǎn)換，消除數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一、接口不規(guī)范、內(nèi)容不一致、信息擴(kuò)展難等問(wèn)題，滿(mǎn)足未來(lái)民航運(yùn)行對(duì)航班信息交互的獨(dú)立性、協(xié)作性和互操作性等需求。

1 航班信息交換模型相關(guān)背景

1.1 民航廣域信息管理背景

民航廣域信息管理是一個(gè)國(guó)際通用概念，最初是從美國(guó)和歐洲發(fā)展起來(lái)的。20世紀(jì)90年代，歐美民航高速發(fā)展，F(xiàn)AA和歐控(Eurocontrol)意識(shí)到現(xiàn)存的民航信息系統(tǒng)將不能支持新的需求，有必要建立一個(gè)可促進(jìn)信息共享和管理的現(xiàn)代民航信息系統(tǒng)，以提供高效、安全的信息服務(wù)。隨后，該信息系統(tǒng)(即SWIM)被美國(guó)和歐洲分別列入“下一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)(NextGen)”和“單一歐洲天空實(shí)施計(jì)劃(SESAR)”中，作為系統(tǒng)互聯(lián)和信息共享基礎(chǔ)。同時(shí)，國(guó)際民航組織(ICAO)也將SWIM列入航空系統(tǒng)組塊升級(jí)(ASBU)規(guī)劃，作為改進(jìn)全球民航系統(tǒng)互聯(lián)與數(shù)據(jù)共享的重要支撐[6]。

目前，國(guó)際民航組織對(duì)SWIM的互操作框架定義如圖1所示[7]，自下而上分別是：SWIM支持的應(yīng)用層、信息交換服務(wù)層、信息交換模型層、SWIM基礎(chǔ)設(shè)施層和網(wǎng)絡(luò)連接層，各層分別代表對(duì)應(yīng)互操作機(jī)制和標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 SWIM互操作框架

目前，信息交換模型層主要包括航空信息交換模型(AIXM)、航班信息交換模型(FIXM)和氣象信息交換模型(WXXM)三種數(shù)據(jù)模型[6]，它們已在歐美等國(guó)家的某些系統(tǒng)中進(jìn)行了應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)。為了國(guó)內(nèi)SWIM項(xiàng)目的推進(jìn)，F(xiàn)IXM的研究必不可少。

1.2 FIXM概述

FIXM是一個(gè)對(duì)整個(gè)航班生命周期中的信息進(jìn)行共享的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)[3]。通過(guò)在A(yíng)TM系統(tǒng)、空域用戶(hù)、交通運(yùn)輸部門(mén)、安全和防御部門(mén)、后勤和運(yùn)輸提供者等之間進(jìn)行交互代理，F(xiàn)IXM模型促進(jìn)了所有空中交通利益相關(guān)者之間的互操作。圖2展示了FIXM模型在不同的信息域提供數(shù)據(jù)層面的互操作。

圖2 FIXM促進(jìn)不同域之間的數(shù)據(jù)交換

其實(shí)際應(yīng)用主要集中在互操作架構(gòu)的應(yīng)用層面，用于聯(lián)通協(xié)調(diào)作為數(shù)據(jù)發(fā)布者和作為數(shù)據(jù)訂閱者的ATM系統(tǒng)。其中作為數(shù)據(jù)發(fā)布者的ATM系統(tǒng)包括ATC系統(tǒng)、交通流量管理系統(tǒng)和氣象處理系統(tǒng)等，作為數(shù)據(jù)訂閱者的ATM系統(tǒng)包括空域用戶(hù)航班運(yùn)行中心、機(jī)場(chǎng)和交通部門(mén)、軍隊(duì)命令和控制中心等。

航班信息交換模型主要目的是建立全球統(tǒng)一的航班信息交換的標(biāo)準(zhǔn)格式，在不同的信息域間起橋梁作用，促進(jìn)民航各系統(tǒng)間對(duì)航班信息的共享。FIXM模型能夠進(jìn)行長(zhǎng)期拓展與豐富，取決于其適應(yīng)新的技術(shù)和業(yè)務(wù)變革的能力。FIXM模型強(qiáng)調(diào)對(duì)數(shù)據(jù)元素以一種對(duì)所有利益相關(guān)者有意義并且易懂的方式進(jìn)行文件編制、命名和表示，這種形式將促進(jìn)利益相關(guān)者對(duì)數(shù)據(jù)的快速發(fā)現(xiàn)和使用。

FIXM模型能夠作為SWIM信息交換標(biāo)準(zhǔn)之一，其存在諸多優(yōu)勢(shì)，如簡(jiǎn)單的互操作、可伸縮的技術(shù)、通俗易懂、靈活和適配、促使利益相關(guān)者的采納、增加信息的數(shù)量和質(zhì)量、增加航班操作的動(dòng)態(tài)和分布等。

FIXM模型主要組成包括以下3部分[8-9]：

(1)FIXM概念模型(數(shù)據(jù)字典)。

在FIXM概念早期，存在概念模型，其主要用來(lái)描述FIXM運(yùn)行環(huán)境中航班和流量信息交換方面的場(chǎng)景，以及各個(gè)實(shí)體以及它們之間的關(guān)系。隨著FIXM版本的演進(jìn)，逐漸增大數(shù)據(jù)字典的作用，數(shù)據(jù)字典中詳細(xì)描述了每一個(gè)數(shù)據(jù)元素的概念定義、數(shù)據(jù)類(lèi)型、范圍約束等，其為構(gòu)建FIXM邏輯模型的基礎(chǔ)。

(2)FIXM邏輯模型。

FIXM邏輯模型采用統(tǒng)一建模語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)航班信息間關(guān)系更具體的描述，邏輯模型主要用來(lái)從技術(shù)層面描述航班信息在系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的交換，包括空地之間的交換。該邏輯模型詳細(xì)描述每個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)體、數(shù)據(jù)實(shí)體的屬性以及相互間關(guān)系，同時(shí)能夠準(zhǔn)確定位外界運(yùn)行環(huán)境對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)體的各種限制條件。在此基礎(chǔ)上，F(xiàn)IXM邏輯模型能夠通過(guò)一種拓展機(jī)制將數(shù)據(jù)實(shí)體、數(shù)據(jù)實(shí)體屬性及其相互關(guān)系提供給核心模型以外的環(huán)境。FIXM邏輯模型由概念模型發(fā)展而來(lái)，在層級(jí)劃分上高于物理模型。

(3)FIXM物理模型。

FIXM物理模型是FIXM的物理表述或物理模型實(shí)現(xiàn)，其形式采用XSD定義，是通過(guò)XML語(yǔ)言將FIXM邏輯模型中的結(jié)構(gòu)體進(jìn)行具體描述。物理模型最初主要用于解決地/地間航班信息的交換問(wèn)題，成熟后也可應(yīng)用于地/空間航班信息的交換，從而促進(jìn)空天一體化進(jìn)程。

FIXM邏輯模型是FIXM概念模型(或者數(shù)據(jù)字典)和物理實(shí)現(xiàn)的中間模型，物理實(shí)現(xiàn)包括XSD文件和相關(guān)的文檔等。邏輯模型描述信息的結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)，并以可視的UML類(lèi)視圖表示。UML類(lèi)視圖是模式中立的格式，邏輯模型可以生成對(duì)應(yīng)的XSD文件。

為了與FIXM數(shù)據(jù)字典保持一致，F(xiàn)IXM邏輯模型中的元素分為三類(lèi)：來(lái)源于FIXM DD的元素，邏輯模型中的類(lèi)與一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)字典中的條目直接對(duì)應(yīng)；合成對(duì)象，合成對(duì)象中的類(lèi)由其他類(lèi)共同組成，并不與數(shù)據(jù)字典直接對(duì)應(yīng)；基本對(duì)象，表示基本數(shù)據(jù)類(lèi)型，用于表述FIXM數(shù)據(jù)字典中的數(shù)據(jù)元素，并不與數(shù)據(jù)字典直接對(duì)應(yīng)。

2 航班信息交換模型關(guān)鍵技術(shù)

2.1 統(tǒng)一建模語(yǔ)言

對(duì)于一個(gè)大型數(shù)據(jù)交換共享平臺(tái)或軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、部署和實(shí)際運(yùn)行來(lái)說(shuō)，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的格式、標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)是否合理和成功是整體平臺(tái)和信息系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。

UML是一種定義良好、易于表達(dá)、功能強(qiáng)大且普遍實(shí)用的建模語(yǔ)言[10]。標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言UML由用例圖、靜態(tài)圖、行為圖、交互圖和實(shí)現(xiàn)圖共五類(lèi)圖組成。

其中，靜態(tài)圖包括類(lèi)圖、對(duì)象圖和包圖。類(lèi)圖描述系統(tǒng)中類(lèi)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，不僅定義系統(tǒng)中的類(lèi)，表示類(lèi)之間的聯(lián)系，也包括類(lèi)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)的整個(gè)生命周期都是有效的。對(duì)象圖是類(lèi)圖的實(shí)例，幾乎使用與類(lèi)圖相同的標(biāo)識(shí)。它們的不同點(diǎn)在于對(duì)象圖顯示類(lèi)的多個(gè)對(duì)象實(shí)例。一個(gè)對(duì)象圖是類(lèi)圖的一個(gè)實(shí)例，對(duì)象存在生命周期導(dǎo)致對(duì)象圖只能在系統(tǒng)某一時(shí)間段存在。包圖由包或類(lèi)組成，表示包與包間的關(guān)系，用于描述系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)。

在FIXM模型建立與拓展中，主要采用此種靜態(tài)圖來(lái)描述數(shù)據(jù)元素之間的關(guān)系，根據(jù)航班信息主題的不同進(jìn)行劃分和包定義，并對(duì)數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)類(lèi)型和取值進(jìn)行了定義與限制。

2.2 XML模式定義

XML模式定義[11]是由W3C推薦的通過(guò)在XML文檔中對(duì)數(shù)據(jù)元素進(jìn)行格式化描述，其中主要組成包括元素聲明、屬性聲明，以及簡(jiǎn)單和復(fù)雜類(lèi)型的定義等。

XSD可以用來(lái)描述文檔的內(nèi)容、驗(yàn)證數(shù)據(jù)的正確性、定義數(shù)據(jù)約束、定義數(shù)據(jù)模型(或者數(shù)據(jù)格式)，并使不同數(shù)據(jù)類(lèi)型之間的轉(zhuǎn)換變得容易。其具有靈活、可擴(kuò)展、易交互和平臺(tái)無(wú)關(guān)性等優(yōu)點(diǎn)，比較適合描述FIXM物理模型，能夠促進(jìn)不同的空管系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而促進(jìn)民航信息化。

3 FIXM模型框架研究與開(kāi)發(fā)

3.1 總體框架

FIXM模型的整體架構(gòu)如圖3所示。該模型由Foundation、Base和FlightObject三部分組成。

其中Foundation主要包含定義FIXM核心模型中數(shù)據(jù)元素的基礎(chǔ)類(lèi)型，并與AIXM進(jìn)行共享，其中有些元素是直接依賴(lài)于A(yíng)IXM和GML中的數(shù)據(jù)元素。Foundation主要包括Address、Aerodrome、Aeronautical、Altitude、Location、Measures、Organization和Time等主題。

Base中的元素為FIXM模型低層次元素，除了AIXM和GML外，可被邏輯模型中其他包共享。其主

圖3 FIXM模型的整體架構(gòu)

要包括Aerodrome、Airspace、Extension、Feature、Location、Time和Type等主題。一般情況下，核心包(即FlightObject包)中元素優(yōu)先引用和擴(kuò)展Base中的類(lèi)或元素，其次為Foundation。Base為核心包提供隔離層，以屏蔽Foundation中的變化。

FlightObject主要用來(lái)描述與航班相關(guān)的重要信息，如航班狀態(tài)、航空器狀態(tài)和航班類(lèi)型等，其由Aircraft、Cargo和Flight組成。其中，Aircraft包含航空器描述、通信功能、導(dǎo)航功能、監(jiān)視功能和危險(xiǎn)應(yīng)急功能等；Cargo主要包含航運(yùn)危險(xiǎn)品描述信息；Flight為FIXM模型的核心，用來(lái)描述航班生命周期中的核心信息，包括航班起飛信息、航路信息、航班狀態(tài)信息、航跡信息和航班降落信息等。模型中的元素與數(shù)據(jù)字典中定義的元素相對(duì)應(yīng)，并可以在其基礎(chǔ)上添加一些必需的結(jié)構(gòu)元素。

3.2 ATS報(bào)文與FIXM模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系

航班計(jì)劃高效、實(shí)時(shí)和安全的傳輸是協(xié)同環(huán)境下的航班與流量(FF-ICE)的目標(biāo)之一，F(xiàn)IXM交換格式將替換目前與ATS報(bào)文相關(guān)的航班計(jì)劃，其被認(rèn)為是SWIM的關(guān)鍵數(shù)據(jù)模型。在此過(guò)渡期間，有些利益相關(guān)者采用FIXM發(fā)送和接收航班計(jì)劃信息，其他利益相關(guān)者依然使用ATS報(bào)文的格式。在此混合的環(huán)境中，需要實(shí)現(xiàn)FIXM格式和ATS報(bào)文格式之間的轉(zhuǎn)換，但需要采用相關(guān)技術(shù)和機(jī)制避免丟失關(guān)鍵信息[12]。

ATS報(bào)文是一個(gè)為實(shí)現(xiàn)航班信息通信的消息傳輸格式，定義了一些語(yǔ)法來(lái)表示特殊的含義，比如DLA表示航班起飛的延時(shí)。FIXM是航班信息表示和交換的模型和格式，其僅僅對(duì)航班信息進(jìn)行建模，并沒(méi)有定義消息傳輸格式，其定義了報(bào)文可能出現(xiàn)的信息，而不是信息本身，即FIXM表示了航班信息的內(nèi)容格式，而不像ATS表示信息本身。ATS與FIXM的映射主要對(duì)ATS各編組進(jìn)行。

以一個(gè)民用航空飛行動(dòng)態(tài)固定電報(bào)格式(MH/T 4007-2012)[13]中代表“緊急情況說(shuō)明”的編組5來(lái)對(duì)ATS報(bào)文與FIXM模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及FIXM模型的相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行實(shí)例說(shuō)明。

在A(yíng)TS報(bào)文中，編組5的格式如圖4所示。

圖4 ATS報(bào)文對(duì)應(yīng)的編組5

數(shù)據(jù)項(xiàng)A：危險(xiǎn)等級(jí)，如表1所示。

表1 危險(xiǎn)等級(jí)

數(shù)據(jù)項(xiàng)B：電報(bào)簽發(fā)者。用八個(gè)字母表示，前四個(gè)字母是國(guó)際民航組織分配的地名代碼，后四個(gè)字母的前三個(gè)字母是發(fā)報(bào)的空中交通服務(wù)單位代碼，最后一位為“X”或空中交通服務(wù)單位中的部門(mén)代碼。

數(shù)據(jù)項(xiàng)C：緊急情況的性質(zhì)。根據(jù)需要加上明語(yǔ)短文，以便說(shuō)明緊急情況的性質(zhì)，各詞之間用空格隔開(kāi)。

該編組5報(bào)文與FIXM模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示。

表2 編組5報(bào)文與FIXM模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系

從表2可知，編組5的數(shù)據(jù)項(xiàng)A對(duì)應(yīng)FIXM模型中FlightObject.Flight.Emergency包下的EmergencyPhase類(lèi)，該Emergency包的UML邏輯模型如圖5所示。其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系與此類(lèi)似。

圖5 編組5數(shù)據(jù)項(xiàng)A與FIXM邏輯模型對(duì)應(yīng)關(guān)系

4 FIXM模型的實(shí)現(xiàn)實(shí)例

以領(lǐng)航計(jì)劃報(bào)(FPL)為例，描述ATS報(bào)文向FIXM模型的轉(zhuǎn)換。以下為CSZ9739航班的FPL報(bào)文，儀表飛行，正班。一架A320中型機(jī)，機(jī)上載有標(biāo)準(zhǔn)的通信/導(dǎo)航/監(jiān)視設(shè)備且工作正常。起飛機(jī)場(chǎng)為西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)，預(yù)計(jì)撤輪檔時(shí)間為23:40，第一段航路的巡航速度為0.78MACH，請(qǐng)求的第一個(gè)飛行高度層為8 900 m，經(jīng)過(guò)UGSUT加入航路H11，沿預(yù)定航路到達(dá)目的地。目的機(jī)場(chǎng)為景德鎮(zhèn)羅家機(jī)場(chǎng)，預(yù)計(jì)飛行總時(shí)間為92 min，備降機(jī)場(chǎng)為福州長(zhǎng)樂(lè)國(guó)際機(jī)場(chǎng)。預(yù)計(jì)到達(dá)武漢飛行情報(bào)區(qū)需用19 min，上海飛行情報(bào)區(qū)需用53 min，航空器注冊(cè)號(hào)為B6567，選擇呼號(hào)代碼為RSBD，機(jī)上載有TCAS空中防撞系統(tǒng)。

(FPL-CSZ9739-IS

-A320/M-SDE2E3FGHIRWX/LB1

-ZLXY2340

-M078S0890 DCT UGSUT H11 SHX H14 LRU H103 KAMDA W128 FYG B208 HFE H2 JDZ

-ZSJD0132 ZSFZ

-PBN/A1B1C1D1L1O1 NAV/ABAS REG/B6567 EET/ZHWH0019 ZSHA0053 SEL/RSBD

CODE/78056C PER/C RMK/TCAS)

通過(guò)編寫(xiě)程序?qū)⒃揊PL報(bào)文轉(zhuǎn)換為FIXM格式的數(shù)據(jù)，并為該報(bào)文信息添加全球唯一航班標(biāo)識(shí)符(GUFI)，圖6只包含部分關(guān)鍵信息，包括GUFI、航班號(hào)、航空器數(shù)量、尾流信息、航空器類(lèi)型、航空器性能、機(jī)載設(shè)備(通信、導(dǎo)航和監(jiān)視)、注冊(cè)號(hào)、起飛機(jī)場(chǎng)和預(yù)計(jì)撤輪檔時(shí)間、降落機(jī)場(chǎng)、備降機(jī)場(chǎng)，以及航路等信息。

urn:uuid:6d1e2395-a262-4629-a2df-6bdf11330f02

CSZ9739

1

M

A320

C

……

……

……

B6567

ZLXY

2016-03-03T23:40:000Z

ZSJD

ZSFZ

……

……

IFR

DCT UGSUT H11 SHX H14 LRU H103 KAMDA W128 FYG B208 HFE H2 JDZ

……….

H2

TCAS

SCHEDULED

圖6 報(bào)文程序

5 結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)前民航大力推進(jìn)SWIM系統(tǒng)研究和建設(shè)以實(shí)現(xiàn)空中交通高效安全運(yùn)營(yíng)的背景下，對(duì)FIXM模型進(jìn)行研究，并介紹了該模型的組織架構(gòu)。根據(jù)民航未來(lái)航班數(shù)據(jù)交換從ATS報(bào)文轉(zhuǎn)為FIXM數(shù)據(jù)格式的設(shè)想，對(duì)兩者之間的映射關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)研究。最終實(shí)現(xiàn)了ATS報(bào)文向FIXM數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，并以FPL報(bào)文的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)為例，對(duì)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和實(shí)際使用等研究工作進(jìn)行演示和實(shí)踐。該研究工作將推動(dòng)空管航班信息格式標(biāo)準(zhǔn)化，促進(jìn)空管系統(tǒng)間航班信息的高效交換，并為實(shí)現(xiàn)空管系統(tǒng)高效運(yùn)行和SWIM系統(tǒng)的部署實(shí)施奠定基礎(chǔ)。

[1] Stephens B. System-wide information management (swim) demonstration security architecture[C]//25th digital avionics systems conference.[s.l.]:IEEE,2006:1-12.

[2] International Civil Aviation Organization.Manual on Flight and Flow-Information for a Collaborative Environment (FF-ICE)[M].[s.l.]:International Civil Aviation Organization,2012.

[3] Liang D,Ngo T,Madera E C,et al.Information management-FIXM and mini global[C]//34th digital avionics systems conference.[s.l.]:IEEE,2015.

[4] Zhao Milong，Luo Xiling，Qi Ming，et al.The research synopsis about SWIM in China[C]//Proceedings of IEEE ISADS.[s.l.]:IEEE,2015:171-174.

[5] Wang Z,Luo X,Zhao M,et al.The research of system wide information management based on SOA[C]//6th IEEE international conference on software engineering and service science.[s.l.]:IEEE,2015:837-840.

[6] Wikipedia. System wide information management[EB/OL].2016.https://en.wikipedia.org/wiki/System_Wide_Information_Management.

[7] International Civil Aviation Organization (ICAO) Air Traffic Requirements and Performance Panel (ATMRPP).System Wide Information Management (SWIM) concept document[M].[s.l.]:[s.n.],2009.

[8] FIXM Development Team.Flight information exchange model[EB/OL].2016.https://www.fixm.aero/.

[9] FIXM modeling best practices[M].[s.l.]:FIXM CCB Membership,2014.

[10] Object Management Group (OMG). Unified modeling language[EB/OL].2016.http://www.uml.org/.

[11] Wikipedia.XML Schema (W3C) [EB/OL].2016.https://en.wikipedia.org/wiki/XML_Schema_(W3C).

[12] ATS message content to FIXM logical model map[M].[s.l.]:FIXM CCB Membership,2014.

[13] 民用航空飛行動(dòng)態(tài)固定格式電報(bào)管理規(guī)定[S].出版地不詳：出版者不詳，2012.

Research and Implementation of Flight Information Exchange Model Based on UML and XSD

WANG Zhong-bo1,2,LUO Xi-ling1,2,QI Ming3,ZHANG Bao-jiang3

(1.School of Electronics and Information Engineering,Beihang University，Beijing 100191,China;2.Collaborative Innovation Center of Geospatial Technology,Wuhan 430079,China;3.Technical Centre of Air Traffic Management Bureau of CAAC，Beijing 100015，China)

At present,massive flight information and data are led by the rapid development of civil aviation transport industry and the increase of the flight number.In order to ensure the efficient,safe and standardized transmission and sharing of the key data,the content and format of the flight information need to be standardized.With the state of flight within its whole lifecycle under the System Wide Information Management (SWIM) in the future,the common situational awareness is shared by civil aviation business systems.Firstly,the background of SWIM and Flight Information Exchange Model (FIXM) and the relationship among the data dictionary,the logical model and the physical model are introduced.Then the Unified Modeling Language (UML) and the XML Schema Definition (XSD) are described.And the framework of FIXM core model and the mapping relationship between ATS message and FIXM are searched.In the aspect of implementation,according to the mapping relationship,the message of flight plan as an example is converted to the FIXM format.Based on all that works,the representation of flight plan is more flexible,scalable and easy to transfer.And the foundation of the standardization of flight information and the implementation of SWIM deployment is laid.

SWIM;FIXM;UML;XSD

2016-05-10

2016-09-08

時(shí)間：2017-03-07

中國(guó)民用航空局科技項(xiàng)目(201511001600067x)；北京市科技計(jì)劃項(xiàng)目(D161100005816001)

王忠波(1990-)，男，研究生，CCF會(huì)員(會(huì)員號(hào)：59743D)，研究方向?yàn)槊窈綇V域信息管理；羅喜伶，博士，副教授，研究方向?yàn)楝F(xiàn)代空中交通管理、空管信息化、航空衛(wèi)星通信導(dǎo)航和新航行系統(tǒng)理論與技術(shù)等。

http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1450.TP.20170307.0921.042.html

TP31

A

1673-629X(2017)04-0139-06

10.3969/j.issn.1673-629X.2017.04.031