民航空地数据链AOC数据处理系统技术要点分析.doc

民航空地数据链AOC数据处理系统技术要点分析摘要：AOC数据处理系统在民航空地数据链中发抨着秉要作川，首先介绍了空地数据链的定 义和构成，然后分析了 AOC数据处理系统的几项关键技术关键词：空地数裾链；AOC数裾处理系统；AOC报文典型数裾结构 0引言民航运输业在经济的推动下迅速发展巾于多方而的需要，业务持续増多，航线U益密 集，距离也越來越远，安全性更受关注为此，必须加强空中与地面的朕系，实时保持通信 畅通以往飞机在空中飞行时，多以通讯的方式与地而联系，地而总控制台获取飞机飞 行过程中的信息的途径较少，且精确度低随着计算机网络技木和无线电通讯技术的发展普 及，航空领域逐步实现了屯子化、信息化和数字化，为航空安全提供了技术上的保障在当 前各种高新技术相继出现的背景K,空地数据链的作用更加突出，相关研究也不断增加1空地数据链民航运输中需要和地而吋刻保持联系，受技术限制，仏统6行时主要依赖于高频和甚高 频的语音通信此方法易受干扰，导致航班被耽误，K至发生安全事故在不断改善中，引 进了多种高新技术，尤其是网络、通讯和计算机技术的成用，将空中和地凼连在一起，形成 了一张密集的数据网这便是空地数据链，利川无线网络通讯技术，将航空器和地血信息管 理系统连接，实现彼此间的数据信息交换。

从时有效提高了飞行效率，安伞程度也有所好转当前航线密集、运输任务较多，空地数裾链系统更加复杂它涉及范广，如地面通讯 网格、航空电子技术、飞机硬件系统、数字通讯技术等从现状來看，空地数据链中的地面 计算机软件系统比较薄弱，需加大相关研究力度站在工程应用的角度，空地数据链的构成 部分乜括机载硬件设备、ATN网络环境、报文生成体系、地面AOC应用系统2空地数据链的组成部分2.1硬件系统机载设备系统其实是一组设备群，以通讯寻址报文系统的通讯管理组件为核心，具体包 括ARING总线系统、数据采集和输!11、信号发送和接收等① 通讯管理组件作为系统的核心，其稳定性直接决定卷数据链的稳定性，主要负责搜索信道、接收消息 等工作该系统有3个层次，其功能多通过软件实现，且软件分介于不同的层次中核心层 的软件直接关系到组件的通信构型，即在通讯中选择什么ARING协议H前冇两种协议占椐 着主异地位，一是而14分段比特流的协议，二是面14分段字符流的协议应用层的软件直接 关系到组件搜索信道的次序，频率也受苁影响较大用P层的软件直接决定若•地囬AOC应用， 这些软件可按照实际需耍进行更改② ARING总线系统AK1NG协议簇在机载设备数据通信中占据着重要地位，冇两部分，一是设备间总线，二 是设备内总线。

2.2空地数据链网络环境① 八TN网络拓扑结构整个数拋链是以航空电信网（即ATNM络）为网络载体的，包括空地通讯链路层和地地 通讯链路层在该网络中，包括飞机在内的终端设备，只要与飞机信息进行无线交互，均被 当做一个研究的节点② 路由管理通信载体在传输数据的过程中都会奋一定的覆盖区域，超出此区域往往会影响到正常通信而路由管理则是如何解决这一问题，确保信息数据能够通畅的传递管现过程较为复杂, 冇两部分组成一是组件的逻辑通道管理，二是DSP地而路巾管理前者十分关键，当组件 发送一个乜含了指定子网地址的下行消息，通过确认应答的上行消息可建立一个逻辑通道， 此时，全部信息中都有这个发送的子网地址2.3报文体系报文牛.成主要有3种生成方式：一足定吋触发生成，其种类较少，POS （飞机位H报文） 在当前较为常用，航班号、风向风速、飞行高度、所处位置等信息都属于位置报文的内容 在实际飞行中，为实时监控飞机状态，设置位置报文时常设为每30min—次苦30minp报 文信总没奋更新，飞机极奋可能发牛.通讯异常，或所在区域通讯质景较差二足事件触发牛. 成，W种类最多飞机飞行中存在着很人风险，为确保M:安全，实时掌握飞行状态，常将-K 状态变化事件和特定的报文生成逻辑绑定。

如此出现异常时，可获得更多的性能参数在机 载设备发生故障时，维护系统能够A动检测，并生成飞行故障报文，以方便及时采取措 施救援三是人工触发牛.成通常是应急组向地面系统请求或报告某信息吋，通过操作MCDU 而生成的，其中，气象谞求报及舱单请求报在实际中应川较多2.4地而AOC应用系统① 飞行运行控制AOC应用在飞行中，为保证飞机的安全飞行，需要运行控制机构实时和飞机保•持联系同时根据 监测状况提供各种信息和情报支援，调整飞行计划，或对其性能加以优化气象对航班有着 直接影响，因此在飞行前，必须掌握途中及n的地的气象情况机组通过AOC贝而会发送一 个气象请求报文，经DSP转发后最终被航空公司的AOC网关接收，然P转发至气象俺用服务 器中服务器接收后会tl动进行相应的分析，外得出相关数据，以上行报文的形式提交AOC 网关服务器，由DSP上行到FI标飞机另外，飞机飞行前需对舱单进行检验，具体内容毡括 机载人数、客舱介局、油量、餐饮分配等在空地数据链中，只需将航班号输入舱单请求页 面即可，系统会接收后1动对所含信息进行读取，然后同样以上行报文的形式提交AOC网关 服务器，由DSP上行到H标飞机② 机务维修工程AOC应用该部分包含大量信息，数据结构较为复杂，彼此之间的交互性最强。

在实际利用或分析 数裾信息时，通常耑要经历报文解码和再解析此部分主要由解码服务器、远程终端服务器、 工程应川服务器以及报文监视终端、web数据检索应用等模块构成3民航空地数据链AOC数据处理系统的关键技术分析 3.1 AOC报文典型数据结构关于AOC报文，通常有以下两种：3.1.1数据结构化AOC报文 ①顺序数据结构化报文AOC报文的结构科报头和正文两部分ARINC620规范的地/地标准格式报文（即SMT） 由报文和正文共同组成正文是其主要内容,和报头多用“_

SM1是必须的， 且由3个字符数组成，但IMI在此方面没有限制另外，SMI可表示多种报文，IMI则负责 这些报文不同类型的标识如部分供应商在编写AOC时，飞机的起飞报和滑出报均选择相同 的SMI—DEP,但使用不同的HI （滑出报:OUT,起飞报:OFF）标识不同的报文②循环数据结构化报文从有故障报文一种，K报文头结构和顺序数裾结构相同，但正文不同IMIPLF在循环 数据结构化报文中表示当前的航段故障报（Present Leg Fault,飞机发动机关车前出发， 同时注意到IEI FDE和MSG可能成对出现或MSG循环出现，而且每个FDE行或MSG行具有相 同的数裾结构根据这些特点，将此结构的AOC报文称为循环数据结构化AOC报文3. 1.2数据非结构化AOC报文这类报文比较少见，如自由文木通讯报K报文头结构与结构化报文相同，正文却具科 任意性下面是一样本：QU CANXMCZ.QXSXMXS 291137A80El CZ0331/AN B-6056DT QXT I0R2 291137 M34A-FREE TEXT REPWE HAVE GOT THE WX 3Q从中可知，其疋文的随意性体现在皿讨有町无，难以解码。

3.2解码数裾库和解码表的建立经常将为保存报文数据结构而定义的规则库称作解码表，包括对数据库表名、控制符、 字长度、字段名等的定义解码表主要有两类，即顺序数据和循环数据结构化报文解码表 对于标准ARTNC620格式的ACARS报文來说，因报头数据结构和同，所以两类解码表的报头 字段也应一致① 报头报头的格式往往比较固定，无较人变化而且，报头数据结构较为简单，在处理吋，采 用普通的方法加以处理即可② 解码表名从上述分析中可知，SM1及1M1的主要川于标识报文的种类，所以可将其RI于定义解码 表名机型不同，生成的报文也各有差异，为了能够较好的区分，SMI +机型或IMI +机 型就可以唯一定义一个解码表名③ 报头字段系统较为复杂，随卷数据挖掘技术的深入，为满足实际工程中的需要，解码表的报头字 段通常包拈以下信息：RAW_ID表示由ORACLE生成的唯一顺序序列号；ACNO表示由ANTEL 解析出的飞机号；FLIGHTNO表示由FITEL解析出的航班号；TIMESTAMP表示由DSP处理时闽 戳解析出的DSP处理时间戳④ 源报文的存储ACARS报文被接收后可能会解码成功，也可能不成功，促只要与ARTNC620规范相符， RAW_D.SG表均会将其进行保留。

该表在分析ACARS报文中非常重耍，工程师为掌握飞机状 态，就必须分析ACARS的通讯状况，包括某一飞机报文通讯的连续性、某个DSP的通讯朵以 及某吋段内的通讯量等，获取这些信息都需要依赖于RAW_DWMSG表3.3 AOC报文解码器的进程控制设计当数裾链网关将下行报文传输至AOC报文解码器时，由解码器接收，并自动对报文进行 分类、解码，然后）行归捫、发出广播，并进行客户管理等任务① Decoder主进程该住进程经常和其他三个了•进程同时启动，分别是：第一，客户队列池监听进程加载 成功后，Decoder便监听在系统指定的UDP端口，当有远程川户接入时，系统会启动另一个 WRegisterClient,用以用户注册第二，客户队列池广播进程一旦Decoder解码成功, 会发送“解码消息广播”给用户，客户接收后进行相应的处理第三，源报文监视进程K 作川主要在于扫描报文0录和进程的启动关闭过程② 客户队列池监听进程从客户方曲来讲，Decoder可接收多种客户机，为区别其类型，经常会用不同的状态字 进行标识在客户注册吋，Client对象和ClientList对象较为重要监听进程启动后， ClientList便被装入内存，随着客户机不断被注册，K成员Client也不断增加。

③ 客户队列池广播发送消息广播吋，对客户机活动状态的判断十分重耍当监听进程接收广播状态字后， 若客户机为老客户则更新迟滞吋间所以，一旦lastRevPOLLTIME与系统当前的时钟时间差 值超出规定范围，则该Client为非活动，否则就是活动④ 报文监视进程主要任务包拈 Report Scanning 和 Report Decoding3.4实时消息跟踪模块中的两个关键算法设计① 消息剖面逆向检索算法逆昀检索是桁通过给定的一条解码数据库中确定的解码报文，反叫定位到能够确定该报 文的条件集实时消息跟踪剖而定义表中的字段包括必选字段和可选字段两种，K中参与数 据库检索的侖4个字段，所以逆向检索的关键在于如何判断-个给定的消息符合定义表结果 集中的哪个记录，在此介绍一种模仿实P小评选过程的“投票法”将评委当做是参勾检索的 4个字段，评选对象为所有数据集，评选标准相当于一条ACARS报文原理为：评委依据评 选鉍准对所奋评选对象进行投票，持票数多者获胜，否则淘汰该方法的处理速度和执行效 率较商，位得推广使用② 人圆航线的生成算法动态矢量地图是实时消息追踪模。