韓靜茹

摘 要： 中國民航飛行品質(zhì)監(jiān)控基站匯集了大量快速存取記錄器（ QAR，Quick Access Record）數(shù)據(jù)，雖然QAR數(shù)據(jù)具有很高的應(yīng)用價值，但僅僅基于QAR數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，維度不夠豐富，而QAR數(shù)據(jù)包含敏感信息，因此不能利用傳統(tǒng)的拷貝方式，與其他數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。為解決此問題，本文提出利用虛擬融合技術(shù)，經(jīng)過元數(shù)據(jù)倉庫構(gòu)建和元數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)等過程，構(gòu)建QAR數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)集的融合，以此作為底層數(shù)據(jù)源，在數(shù)據(jù)不做物理搬遷條件下，進(jìn)行多源數(shù)據(jù)綜合分析，深度挖掘QAR等飛行數(shù)據(jù)的價值。經(jīng)過實例驗證，在不復(fù)制拷貝的條件下，通過融合基站數(shù)據(jù)與不安全事件庫，進(jìn)行關(guān)聯(lián)匹配分析，匹配結(jié)果正確。

關(guān)鍵詞： QAR；虛擬融合；飛行品質(zhì)監(jiān)控；元數(shù)據(jù)

1.引言

目前我國要求各運(yùn)輸航空公司按照民航局《飛行品質(zhì)監(jiān)控（FOQA）實施與管理》咨詢通告開展本公司的飛行品質(zhì)監(jiān)控工作。[1]2017年，中國民航飛行品質(zhì)監(jiān)控基站正式運(yùn)行，每日收集中國民航三千余架飛機(jī)的快速存取記錄器（ QAR，Quick Access Record）數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量巨大。QAR數(shù)據(jù)記錄了整個航段的各類飛行參數(shù)的數(shù)值，為航空器操作、維修和設(shè)計以及民航領(lǐng)域的安全管理提供數(shù)據(jù)和信息支持。

擁有如此龐大有價值的數(shù)據(jù)樣本，科研工作者以此為基礎(chǔ)，開展了民航安全、民航運(yùn)行等各個領(lǐng)域的數(shù)據(jù)分析工作。目前，QAR數(shù)據(jù)的利用主要集中在三個方面： 一、飛機(jī)性能監(jiān)控與機(jī)務(wù)維修。如利用QAR 數(shù)據(jù)進(jìn)行航空器性能風(fēng)險評估。[2]二、利用QAR 數(shù)據(jù)對飛行品質(zhì)進(jìn)行分析。局方基站工程師利用QAR數(shù)據(jù)開展了各類飛行品質(zhì)統(tǒng)計分析，如地面滑行時間統(tǒng)計、起降機(jī)場風(fēng)速風(fēng)向分析、沖偏出跑道風(fēng)險分析。三、事故調(diào)查中，利用QAR數(shù)據(jù)進(jìn)行飛行仿真，更直觀的展現(xiàn)事故情形。雖然，QAR數(shù)據(jù)價值廣闊，利用QAR數(shù)據(jù)也已經(jīng)開展了很多相關(guān)分析，但是限于QAR數(shù)據(jù)的特殊性，以上的應(yīng)用分析研究僅僅依靠QAR單一數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)分析維度單一。若想利用QAR數(shù)據(jù)進(jìn)行更深層次的分析，勢必要融合多源數(shù)據(jù)，比如機(jī)組資源數(shù)據(jù)，運(yùn)行數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)等等，而QAR數(shù)據(jù)相對敏感，不允許采用傳統(tǒng)拷貝復(fù)制的方式，與其他數(shù)據(jù)進(jìn)行集成融合。

虛擬融合技術(shù)能夠很好的解決傳統(tǒng)數(shù)據(jù)融合物理遷移的問題。本研究引入元數(shù)據(jù)理念，經(jīng)過倉庫構(gòu)建和元數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)等過程，構(gòu)建QAR數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)集的融合，以此作為底層數(shù)據(jù)源，在數(shù)據(jù)不做物理搬遷條件下，進(jìn)行多源數(shù)據(jù)綜合分析，深度挖掘QAR等飛行數(shù)據(jù)的價值。

2.虛擬融合流程

122.1QAR工程值結(jié)構(gòu)

QAR原始數(shù)據(jù)為二進(jìn)制文件，經(jīng)過譯碼軟件譯碼后，可以生成工程值文件，目前比較通用的譯碼軟件如AGS、AirFase，都可將QAR工程值存儲為CSV格式的文件，下圖所示為某架B737飛機(jī)的部分譯碼參數(shù)的CSV文件：

2.2虛擬融合

元數(shù)據(jù)（Metadata），又稱中介數(shù)據(jù)、中繼數(shù)據(jù)，為描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)（data about data），主要是描述數(shù)據(jù)屬性（property）的信息，用來支持如指示存儲位置、歷史數(shù)據(jù)、資源查找、文件記錄等功能。[3]元數(shù)據(jù)主要應(yīng)用在數(shù)據(jù)倉庫的建立過程中，數(shù)據(jù)倉庫管理系統(tǒng)的重要組成部分，它描述哪些數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)倉庫中，幫助決策分析者對數(shù)據(jù)倉庫的內(nèi)容定位；同時定義數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)倉庫的方式，作為數(shù)據(jù)匯總、映射和清洗的指南。[4]而這些特性可以應(yīng)用到虛擬融合場景。虛擬融合技術(shù)基于元數(shù)據(jù)理念，通過元數(shù)據(jù)倉庫構(gòu)建、元數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，構(gòu)建數(shù)據(jù)的虛擬整合。

虛擬融合框架負(fù)責(zé)建立和存儲元數(shù)據(jù)模型和模型之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，在數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用過程中，根據(jù)元數(shù)據(jù)信息將查詢和計算分解，分解后的子查詢和計算下發(fā)到各個原始數(shù)據(jù)庫或文件管理服務(wù)器，利用原始本地資源進(jìn)行計算和查詢，最后將計算和查詢結(jié)果在返回到虛擬融合框架，進(jìn)行業(yè)務(wù)整合，最終將結(jié)果返回應(yīng)用。整個流程數(shù)據(jù)始終沒有離開原始存儲位置，返回的中間值為計算結(jié)果而非原始記錄，從而保證數(shù)據(jù)安全的同時，進(jìn)行了聯(lián)合查詢計算。

3.應(yīng)用案例

1233.1案例概述

局方基站按照《運(yùn)輸航空承運(yùn)人飛行品質(zhì)監(jiān)控（FOQA）實施與管理》咨詢通告的要求，已經(jīng)建立了飛行品質(zhì)監(jiān)控信息上報的工作程序[5]。每日收集的QAR數(shù)據(jù)，經(jīng)過基站事件程序處理，觸發(fā)超限事件告警，理論上這些超限事件已經(jīng)被各航空公司或機(jī)場經(jīng)航安網(wǎng)上報，但實際存在漏報、瞞報的情況。因此局方基站觸發(fā)的5級超限事件需要和航安網(wǎng)上報事件進(jìn)行對比匹配，如果匹配成功，則說明該事件已正常上報，如果匹配失敗，則表明可能存在漏報情況，應(yīng)啟動事件核查程序。

選取局方基站觸發(fā)超限事件與航安網(wǎng)不安全事件庫進(jìn)行匹配。同時，與CSV文件進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將超限時間前后5秒的監(jiān)控參數(shù)值輸出。

3.2融合機(jī)理

實驗總共涉及三個數(shù)據(jù)源，如下：

1、QAR工程值文件：實驗選取全量參數(shù)CSV文件作為數(shù)據(jù)源之一。

2、局方基站超限事件庫：該事件庫為AGS系統(tǒng)采用的Sybase數(shù)據(jù)庫，存儲了AGS處理QAR原始數(shù)據(jù)生成的超限事件。

3、航安網(wǎng)不安全事件庫：該事件庫為Oracle數(shù)據(jù)庫，存儲了全民航上報的不安全事件。

QAR工程值文件命名規(guī)則為：飛機(jī)號 + FileNo + 譯碼日期，F(xiàn)ileNo為AGS譯碼軟件譯碼后生產(chǎn)的唯一標(biāo)識。因此與局方基站超限事件庫可通過飛機(jī)號與FileNo號關(guān)聯(lián)；局方基站超限事件庫與航安網(wǎng)不安全事件庫匹配原則為：飛機(jī)號相同，事件觸發(fā)時間與事件上報時間相差小于48小時。如滿足匹配原則，則視為匹配成功。

3.3結(jié)果展示

利用上述邏輯，對三個數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，在此基礎(chǔ)上匹配查詢了2018年7月的接地俯仰角超限事件，查詢結(jié)果如下圖所示：

比對結(jié)果列表顯示8條數(shù)據(jù)，其中前4列顯示信息為局方基站超限事件庫，后三列為航安網(wǎng)不安全事件庫，根據(jù)飛機(jī)號和發(fā)生事件核對，匹配結(jié)果正確，但是存在兩條超限事件關(guān)聯(lián)同一條航安網(wǎng)事件的情況，這是由于兩個系統(tǒng)監(jiān)控事件關(guān)注點不同，超限事件同一航班監(jiān)控到兩條事件，而事件發(fā)生原因?qū)儆谖淖置枋觯绻枰M(jìn)一步精準(zhǔn)對比則需利用文本挖掘進(jìn)行匹配，但不屬于本課題關(guān)注點，在此不進(jìn)行詳述。

點擊結(jié)果中某條數(shù)據(jù)，可以查看當(dāng)前事件前后10分鐘的CSV明細(xì)數(shù)據(jù)，如下圖所示，顯示了無線電高度、垂直加速度、低速、空速等信息。

4.結(jié)束語

本文主要討論了一種基于虛擬融合技術(shù)的QAR應(yīng)用分析模式，指出了在數(shù)據(jù)不做物理遷移的情況下，進(jìn)行QAR數(shù)據(jù)與多源數(shù)據(jù)融合的思路，進(jìn)而多維度的挖掘QAR數(shù)據(jù)的應(yīng)用價值。通過事件對比案例，展示了融合后分析結(jié)果，驗證了虛擬融合框架對簡單數(shù)據(jù)運(yùn)算的處理。但對于復(fù)雜模型的數(shù)據(jù)分析，算法可能存在無法有效拆分的情況，因此利用運(yùn)算分解替代數(shù)據(jù)拷貝復(fù)制，無論從運(yùn)算正確率還是運(yùn)算效率上都需進(jìn)一步驗證，可作為下一步研究的方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 俞力玲. 中國民航飛行品質(zhì)監(jiān)控回顧與展望[J].航空安全，2012，8（140）：51-53.

[2] 祁明亮、邵雪焱、池宏. QAR超限事件飛行操作風(fēng)險診斷方法[J]北京航空航天大學(xué)學(xué)報 2011，10 （37）：1207-1210.

[3] 吉文杰、夏小玲. 基于元數(shù)據(jù)的電子政務(wù)發(fā)布系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機(jī)應(yīng)用與軟件，2011，12（28）：175-178.

[4] 余葉蘭. 基于銀行數(shù)據(jù)倉庫的元數(shù)據(jù)管理體系研究[J]. 湖北第二師范學(xué)院學(xué)報，2017，2（34），38-40.

[5] 中國民用航空局.飛行運(yùn)行品質(zhì)監(jiān)控（FOQA）實施與管理（AC-121/135-FS-2012-45）.2012.