雷达管制模拟机系统间训练数据的迁移

唐敏敏

引言

随着航空事业的飞速发展，民航空中交通管制任务日渐繁重，对民航管制员的需求逐渐增多。如何高效地培养和训练高技术、有经验的空中交通管制员，已成为各民航管制单位当前急迫需要解决的问题。为了更好地满足管制员的培训要求，各单位分批建设了一批空管雷达管制模拟机系统。空管雷达管制模拟机系统是管制员见习培训、上岗培训、管制复训及管制技能训练的重要设施。在实施培训和日常维护过程中，管制培训单位往往存在不同时期建设的新老管制雷达管制模拟机系统的更新换代，在更新换代过程中，如果能将老系统中重要数据迁移到新系统中，那么将极大地减轻教员工作负担，且提高培训工作的延续性。由于不同时期建设的雷达管制模拟机系统设计思想出入很大，现有文档资料匮乏，迁移数据实施时遇到了大量技术难点。本文基于管制培训单位的实际需求，研究针对不同时期系统的数据格式，提出批量自动迁移数据的软件实现方法，很好解决了实际问题。

1 雷达管制模拟机系统介绍

雷达管制模拟机系统用于培养进近及区调管制员的管制能力，系统按照中国民航交通管理规则有效的完成雷达管制员的基础培训、复训及资格考试等任务。系统通过对管制员的管制规则、管制操作、管制思维等方面进行培训，高效的提升管制员的管制水平。根据培训需求，通过教员预先编辑不同场景的飞行计划，气象信息、训练特情等，设置不同的训练难度及训练强度，雷达模拟机系统实时逼真的展示机场高空地图环境和各种机型的航空器的运行情况，模拟真实的管制工作环境，管制员处于与一线管制场景一致的工作环境中，事半功倍的提高培训效果。雷达管制模拟机系统主要由基础数据管理维护、训练数据模拟仿真、训练数据编辑、主任席控制、模拟机长操作、雷达管制等组成。

雷达管制模拟机系统的训练数据主要由基础地图数据和练习脚本数据组成。基础地图数据包含本地机场数据、报告点导航台数据、航线数据、告警区数据（冲突告警、低高度告警、危险区告警、RVSM告警）、扇区相关数据、管制区相关数据、扇区移交数据、QNH区数据、雷达参数数据等数据组成。练习脚本数据包含多个航班计划数据、气象数据（例如云、风、结冰区、颠簸区等）、跑道数据等；其中航班计划由航班号、二次代码、起降机场、航路（含进离场）、巡航高度、巡航速度、初始出现位置点、出现高度、出现速度、相对出现时间等组成。练习脚本由教员根据培训意图编辑完成，编辑多个计划编辑后，合理调配航班的出现位置和出现时间来规划航班的有序起飞和降落，或者制造一些潜在冲突的特情，大批量的飞行等。

2 雷达管制模拟机系统训练数据迁移

2.1 训练数据迁移的概念

所谓训练数据的迁移，就是将雷达管制模拟机系统使用期间积累的历史数据进行数据抽取、数据转换并加载到新建系统中的过程，主要是用于新旧系统的切换时，将旧系统中的大量珍贵历史数据载入到新系统中。

2.2 训练数据迁移的常用方法

训练数据迁移可以使用不同的方法实现，总结起来主要有三种:一是新旧系统切换前进行手工数据录入，二是系统切换后通过新系统生成数据，三是系统切换前通过专有工具迁移数据。手工录入数据可控性比较强，操作灵活，数据量大的时候消耗人力，物力比较大，同时也存在比较高的出错率；通过新系统生成数据通常是根据已经迁移到新系统中的静态数据生成所需的数据，常适用于生成动态基础数据；工具迁移数据是通过ETL（extract、tansform、load）专有工具把旧系统中的历史数据进行抽取、转换、并加载到新系统中。其中ETL工具可以是购买成熟的产品，也可以使自主研发的产品，主要使用于静态数据的迁移。

由于原雷达管制模拟机系统长期使用，积累的训练脚本数据量比较大，且新老系统不是在同一平台、同一数据库基础上开发，数据的存储逻辑及存储方法大相径庭。且历史经验数据的迁移不是孤立存在的，它涉及到从一个系统到另一个系统，从一个应用模式到另一个应用模式的转变，因此要实现雷达模拟机新老系统中经验数据批量、自动迁移没有经验可以借鉴，需要在第三种方法的基础上，结合数据库工具研发适合本系统的产品，把老系统中的训练数据自动批量迁移到新系统中。

在雷达管制模拟机系统替换过程中，并不是所有的历史数据都可以迁移到新的系统中，要选择有效的历史数据将其迁入到新系统中。通过对原有雷达管制模拟机系统的研究发现，有效地历史经验数据主要有地图数据、进离场航线数据及训练数据上的飞行计划数据、练习数据。地图数据是模拟训练中的训练场景，是其他数据的基础，只有在将原系统中的地图数据完整的迁入到新系统中后，才能进行其他数据的迁移。地图数据包括地标点，航线，各种区域等。计划数据主要由计划名称、航班号、机型、起飞时间、起飞机场、降落机场、计划航路组成。其中计划航路由进离场航线名称及地标点组成。练习数据由练习名称、多个计划及气象信息组成。原有系统中的所有数据使用文件存储，不同的数据存储在不同的文件中。对于不同的数据首先要分析数据的组成，了解这些数据是由哪些数据项组成的，以计划数据为例，通过分析我们知道航班计划由航班号、二次代码、起降机场、航路（含进离场）、巡航高度、巡航速度、初始出现位置点、出现高度、出现速度、相对出现时间等组成，其次分析每个数据项的数据存储类型，数据存储字节长度，只有对老系统中的每个数据进行分析了解，才能进行后续的训练迁移工作，这个工作是整体数据迁移中的关键环节之一。

2.3 训练数据迁移的实现

实现雷达管制模拟机系统训练数据迁移的步骤可分为三个步骤:（1）训练数据迁移准备；（2）新系统训练数据迁移；（3）新系统中训练数据的校验。上面具体描述雷达管制模拟机系统训练数据迁移的实现过程。

2.3.1 训练数据迁移前的准备

雷达管制模拟机系统数据迁移的主要工作在准备阶段进行，完善充足的准备工作是完成数据迁移的基础。具体而言，就是要进行待迁移的训练数据的详细解析，包括数据的存储格式、数据量，数据关联关系、旧系统数据质量分析，新旧系统数据结构差异分析等工作。

（1）旧系统数据的分析，要对旧数据进行迁移，首先要详细的了解旧系统运行的操作平台、数据的存放格式、数据结构，数据的组成。因为新旧系统是不同时期、不同厂家的产品，因此要花费足够的时间对旧系统的训练数据进行反复的剖析和分拣，来保障数据分析的准确性。对旧系统中数据准确的分析是后面数据抽取的基石。

（2）旧系统数据质量的分析及整理。旧系统在长时间的运行过程中，积累了大量的经验数据，如果不对旧系统中的数据进行分拣，整体迁移到新系统中，那么将会增加新系统的负荷，同时也会影响新系统的性能。通过对数据质量的分析和整理找出对新系统有用的数据是非常必要的。

（3）新旧数据差异的分析。区别新旧系统数据差异是一个主要环节，在对旧系统进行准确的分析之后，对比新系统中数据结构，找出新旧系统数据的差异。对于一些新系统需要而老系统不具备的数据，需要采取合适的方式处理；一些旧系统具备但是新系统不需要的数据，可以进行丢弃。

（4）数据的检查。数据的检查可包含3种，分别是数据长度检查，数据格式检查和数据完整性检查。

（5）数据转换和迁移软件开发及部署。转换和迁移工作主要是通过编写软件实现，通过前面的数据分析工作，逐步编写这些代码，代码需要不断的完善和测试。

2.3.2 数据迁移的实施

数据迁移的实施是实现数据迁移三个阶段中主要的环节，迁移的过程可按照上面过程进行，具体处理如图1。

图1 数据的迁移流程图

数据的迁移主要分为两步完成:（1）由源数据通过后台工具进行抽取和转换转化为临时数据。（2）由临时数据通过工具将数据导入到目的数据源中。其中后台工具是在对新旧系统进行详细的分析调研的基础上使用ETL思想自主开发的程序。

2.3.3 训练数据迁移后的校验

训练数据迁移后的校验是判断导入到新系统中的数据能有效使用的重要依据，对迁移工作的确认过程。通过使用新建雷达管制模拟机系统的各功能，确认导入训练数据的准确性。具体采用在新系统中运行迁移后的训练数据和新老系统数据人工抽取校验的方法，对迁移后的数据校验。

（1）在新系统中运行迁移后的训练数据，通过系统运行可能会出现一些问题，比如说计划不相关，没有雷达航迹等问题，这时只需要沿着这些出现的问题一步步跟踪查找，就可以找出问题的根源，然后解决它，像这样反复运行数据、发现问题、查找问题，解决问题，那么迁移的数据将不断在完善和改进。

（2）新旧系统数据的人工比对。随机抽取一些数据，对它进行新旧系统的比对，查看迁移到新系统中的数据的有效性，准确性和一致性。

3 结束语

综上所述，不同时期的雷达管制模拟机训练系统的在更新换代过程中，我们既要分析总结管制训练方面的新需求外，还要站在使用者的角度规划重要经验的迁移工作，尤其是旧系统工作数年，包含大量的的训练脚本数据。这些数据是教员们多年累积的经验财富，能将它们成功迁移到新系统中，既可以减少教员重复编辑训练脚本的工作负担，又有助于管制员培训工作的延续性。经过实际运行表明，通过使用上面提到自主开发的软件可以很好的完成雷达管制模拟机系统中历史数据可靠快速的迁移工作，为系统的运行及管制员的培训工作提供了重要的保障。