航空數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析平臺(tái)開發(fā)與應(yīng)用

　　摘要：當(dāng)前我國(guó)空管系統(tǒng)缺少航空數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析平臺(tái)，對(duì)航班架次、正常性、延誤情況無(wú)法統(tǒng)計(jì)，難以科學(xué)宏觀的了解空管工作效率和階段性工作成果，無(wú)法制作統(tǒng)計(jì)報(bào)表，對(duì)高峰時(shí)段航班量也無(wú)法預(yù)測(cè)。因此需要建立航空數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過(guò)各類數(shù)據(jù)整合和梳理，對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，為空管電子服務(wù)平臺(tái)提供精細(xì)化數(shù)據(jù)支撐。本平臺(tái)以珠海空管站為例，運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)軟件編程建立珠海空管站本地航空數(shù)據(jù)平臺(tái)，運(yùn)用按方向、正常性統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)航班架次，延誤性正常性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，開發(fā)網(wǎng)站建立珠海空管站本地電子信息平臺(tái)窗口(電子公告欄)�；�于航空數(shù)據(jù)對(duì)航班高峰架次進(jìn)行預(yù)測(cè)。

　　關(guān)鍵詞：平臺(tái)開發(fā);C/S;B/S混合模式;空管數(shù)據(jù)

　　1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1.1系統(tǒng)功能需求

　　AFTN報(bào)文是供空中交通管制部門使用的航空?qǐng)?bào)文，其中包含航空器及其相關(guān)航班任務(wù)所具有的全部信息，系統(tǒng)需要從AFTN報(bào)文中的FPL(領(lǐng)航計(jì)劃報(bào))，DEP(離場(chǎng)報(bào))，ARR(著陸報(bào))中提取航班編號(hào)，起落時(shí)間等相關(guān)信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，并對(duì)航班架次，航班正常性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)高峰時(shí)段航班量進(jìn)行預(yù)測(cè)。并且需要開發(fā)網(wǎng)頁(yè)，即建立電子公告欄，讓用戶可以在網(wǎng)頁(yè)上獲取需要的信息。

　　1.2系統(tǒng)層次架構(gòu)設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)開發(fā)目的是為了更高效的解讀AFTN報(bào)，利用解析后的數(shù)據(jù)完成一定的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)工作，為用戶提供可視化數(shù)據(jù)，滿足用戶的需求，因此系統(tǒng)自上而下分為5層，分別是數(shù)據(jù)源層、解析層、數(shù)據(jù)層、分析層、界面層。原始數(shù)據(jù)通過(guò)解析層處理后存入數(shù)據(jù)層后，分析層利用數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最后在界面層呈現(xiàn)給用戶。

　　1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程分析

　　航空情報(bào)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)由報(bào)文解析及提取模塊，開發(fā)接口模塊，數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模塊，平臺(tái)交互模塊，統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模塊五個(gè)模塊組成。其中報(bào)文解析與提取模塊匹配報(bào)文中的關(guān)鍵信息并將其提取出來(lái)，再通過(guò)開發(fā)接口模塊建立數(shù)據(jù)庫(kù)與服務(wù)器之間的鏈接，通過(guò)socket通信將解析之后的報(bào)文發(fā)送至數(shù)據(jù)庫(kù)端，數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)

　　模塊分析數(shù)據(jù)格式，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)匹配編寫程序通過(guò)sql語(yǔ)句存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，然后通過(guò)ASP.NET，技術(shù)，C#語(yǔ)言的網(wǎng)頁(yè)開發(fā)，建立航空信息查詢系統(tǒng)，使得用戶能在網(wǎng)頁(yè)上查詢所需信息。最后統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)功能。

　　1.3.1 報(bào)文解析及提取模塊

　　解析報(bào)文的目的在于提取其中有用信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)，為數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)提供原始數(shù)據(jù)。VB.NET是面向?qū)ο缶幊蹋瑩碛胸S富的類庫(kù)，可以減少編程難度，故本模塊采用VB.NET編程，主要運(yùn)用正則式的有關(guān)知識(shí)，從諸多報(bào)文中分揀出FPL、DEP與ARR報(bào)，并從中提取出 目標(biāo)信息。為了銜接下一階段的數(shù)據(jù)庫(kù)部分，方便數(shù)據(jù)庫(kù)的識(shí)別存儲(chǔ)，報(bào)文解析之后，要將提取的有用信息按固定格式來(lái)輸出，以滿足統(tǒng)計(jì)分析工作的需要。

　　1.3.2開發(fā)接口模塊

　　數(shù)據(jù)中心與數(shù)據(jù)源的接口是指將解析后的報(bào)文發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)端的程序，由客戶端和服務(wù)器組成�？蛻舳耸前l(fā)送端，服務(wù)器是接收端。它們之間用socket通信進(jìn)行發(fā)送和接收。

　　首先啟動(dòng)服務(wù)器，開始監(jiān)聽，再啟動(dòng)客戶端與服務(wù)器建立連接�？蛻舳藦膱�(bào)文解析時(shí)生成的txt文件中讀取，若打不開文件則返回文件打開失敗信息，否則每讀完一行就通過(guò)socket將該行的內(nèi)容發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器每收到一條消息就將它分類處理并存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，如圖四所示。圖4 數(shù)據(jù)中心與數(shù)據(jù)源接口

　　1.3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模塊

　　數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模塊主要完成服務(wù)器程序數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互，從而完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)或更新。服務(wù)器每接收到客戶端的一條報(bào)文，就將接收到的報(bào)文數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別和分割，獲得每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)表達(dá)式，并將得到的每個(gè)表達(dá)式用正則式進(jìn)行匹配，獲得一條消息中每個(gè)屬性的值，再根據(jù)得到的source值判斷報(bào)文類型，對(duì)不同類型的報(bào)文(FPL、DEP、ARR)分別處理，構(gòu)造相應(yīng)的SQL語(yǔ)句，進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，從而完成數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)更新。

　　1.3.4平臺(tái)交互模塊

　　平臺(tái)交互模塊主要完成網(wǎng)頁(yè)的開發(fā)、布局設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)綁定，建立前端與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，實(shí)現(xiàn)與用戶的交互，根據(jù)不同的規(guī)則，使用戶能夠按照不同條件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和統(tǒng)計(jì)，并可根據(jù)用戶要求將查詢結(jié)果導(dǎo)出到excel中，供分析預(yù)測(cè)使用。開發(fā)中將需要統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)分類寫入xml文件，實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)分離，方便項(xiàng)目用戶對(duì)統(tǒng)計(jì)條件的添加和功能擴(kuò)展。

　　1.3.5統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模塊

　　由于珠海機(jī)場(chǎng)日航班量較小，基于改進(jìn)的灰色模型預(yù)測(cè)方法并不適用，計(jì)算波動(dòng)值過(guò)大，故我們選擇采用統(tǒng)計(jì)平均與指數(shù)平滑預(yù)測(cè)的相結(jié)合的方法對(duì)后續(xù) 1h 每 30min 的實(shí)時(shí)進(jìn)出港航班量進(jìn)行預(yù)測(cè)。該方法將統(tǒng)計(jì)平均與一次指數(shù)平滑結(jié)合，更加貼切進(jìn)出港航班量符合航班時(shí)刻表的實(shí)際情況，且隨著該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的增加、數(shù)據(jù)量的提升，預(yù)測(cè)結(jié)果將更為準(zhǔn)確。

　　一次指數(shù)平滑：

　　(1)

　　一次指數(shù)平滑只能延伸至實(shí)際序列的后一項(xiàng)(30min)，為了使得指數(shù)平滑預(yù)測(cè)可以延伸至實(shí)際序列后兩項(xiàng)(1h)，我們選取了兩種數(shù)據(jù)采樣間隔，分別為 30min 與 1h(即每天按30min 分為 48 個(gè)時(shí)間段)，平滑系數(shù)為 0.8。使用單日已知的數(shù)據(jù)序列可以計(jì)算出已知序列預(yù)測(cè)值與后兩位的預(yù)測(cè)數(shù)值，即 30min 間隔數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)值以及 1h 間隔數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)值與 30min 間隔數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)值之差，計(jì)算方法如下圖。

　　2.研究成果

　　航空數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析平臺(tái)包括報(bào)文解析與提取模塊，開發(fā)通信接口模塊，數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模塊，平臺(tái)交互模塊，統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模塊。實(shí)現(xiàn)了解析原始航班數(shù)據(jù)，提取航班編號(hào)、起落時(shí)間等相關(guān)信息發(fā)送給服務(wù)器;服務(wù)器程序?qū)�接收到的航班信息進(jìn)行分析和存入數(shù)據(jù)庫(kù);按不同需要對(duì)航班架次，航班正常性等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)高峰時(shí)段航班量進(jìn)行預(yù)測(cè);實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)開發(fā)，即建立電子公告欄，讓用戶可以在網(wǎng)頁(yè)上獲取需要的信息。研究的成果主要有將原始航班數(shù)據(jù)解析為自己設(shè)定格式的數(shù)據(jù)報(bào);將數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行分析并轉(zhuǎn)化為sql語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫(kù)交互;實(shí)現(xiàn)對(duì)航班數(shù)據(jù)按不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并綁定網(wǎng)頁(yè);對(duì)高峰時(shí)段航班量進(jìn)行預(yù)測(cè)。

　　3.結(jié)語(yǔ)

　　針對(duì)當(dāng)前空管系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題，即空管工作人員，統(tǒng)計(jì)部門無(wú)法對(duì)航空數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，預(yù)測(cè)，無(wú)法了解空管工作效率和當(dāng)前航班相關(guān)信息，該平臺(tái)基于B/S，C/S混合架構(gòu)，使用ASP.NET，VS.NET等技術(shù)和開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)了讀取報(bào)文，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，開發(fā)網(wǎng)頁(yè)，進(jìn)行航班高峰架次戰(zhàn)術(shù)預(yù)測(cè)等目標(biāo)，具有可靠性，簡(jiǎn)潔性，安全性，可管理性等特點(diǎn)，對(duì)航班數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和處理，使航班數(shù)據(jù)更為公開，從而為空管專業(yè)人士排班、航班預(yù)測(cè)等提供更有效快捷的信息支持。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]張文哲.基于安卓系統(tǒng)的教學(xué)管理平臺(tái)開發(fā)[J].江蘇科技信息，2018，35(34)：50-52.

　　[2]王東新，李歡歡.基于JSP的教育信息化平臺(tái)開發(fā)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2018，26(20)：27-32.

　　[3]廖加澤.基于三明市統(tǒng)計(jì)信息共享平臺(tái)設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2014(12)：171-172.

　　[4]沈宏偉. 航空公司航班數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2013.

　　[5]胡皓月. 航班延誤預(yù)測(cè)的大數(shù)據(jù)方法研究[D].南京航空航天大學(xué)，2017.

　　推薦閱讀：《西安航空學(xué)院學(xué)報(bào)》是陜西省教育廳主管、西安航空學(xué)院主辦的學(xué)術(shù)性刊物，國(guó)內(nèi)外公開發(fā)行，雙月刊(單月20日出版)。

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自發(fā)表學(xué)術(shù)論文網(wǎng)：http://m.liangshanbai.cn/jzlw/19110.html