航迹复盘研究与应用

戚剑平

（广州市中南民航空管通信网络科技有限公司开发部，广东 广州510405）

空管运行复盘是空中交通流量管理、飞行冲突仿真、空中运行态势分析、流量限制效果评估等众多空管运行决策辅助分析的基础工作，对空管运行策略制定、流量管理效果评估、管制运行品质评价等具有深远意义。其中，自动化航迹复盘是空管运行复盘的最重要的组成部分之一，也是对空域流量态势回顾、航空器绕航、盘旋等间隔措施复现的最为直观的表现方式。

由于自动化航迹数据量大（如广州主用自动化系统EuroCat-X每月航迹数量约1.5亿条）、数据源繁多（包括广州及中南12个空管分局站的主用、备用自动化系统）、数据项复杂（CAT062 V7版标准共计285个数据项），使得依靠传统手段难以对中南地区任意时段、任意空管自动化系统的数据进行复现；加之，管制用户希望能够在选取复盘的时间段、数据源、地理范围等条件后，快速响应并立刻展现，导致其实现难度更加巨大。

本文通过访问云数据中心提供的标准数据服务接口，利用超图GIS平台，实现前台直观、便捷的航迹复盘应用。为了用户使用体验更加灵活，该应用能够实现航迹回放速率的随时调整及播放位置的随意拖动。

1 实现原理和步骤

1.1 系统总体架构

复盘应用基于前后端分离架构，由前台应用展示和后端数据调配两部分组成，其系统架构及数据处理流程如图1所示。

图1 系统架构及数据处理流程图

1.2 后端数据调配

后端的复盘航迹服务实现了向前台实时调配航迹数据的功能。该服务由任务调度、航迹推送、航迹获取三个组件构成，并维护了任务和航迹两个队列。任务调度组件主要处理前端的航迹回放请求（如图1中步骤6所示，下文涉及其他步骤的简称步骤N），创建由独立线程执行的航迹回放任务并写入任务队列，在任务生命周期内执行前台发出的倍速回放、前进、后退、暂停、关闭任务等指令（步骤7）；处于回放状态的任务，通过调用航迹获取组件从大数据计算和服务获得相应的航迹数据（步骤8），写入与该任务相关的航迹队列；航迹推送组件通过WebSocket向前台推送电子航图显示范围内的航迹数据（步骤9），当电子航图缩放比例尺较大时，增加推送显示范围内的航班尾迹。

1.3 前端应用呈现

前端应用基于电子航图，实现了气象云图和航迹的融合显示。前端应用通过超图的GIS服务提供电子航图显示（如图1步骤1）；通过WEB服务向后台大数据计算和服务提交复盘回放任务（步骤2、3），并显示实时任务计算进度（步骤4、5）；当后台数据准备就绪时，前端应用可向复盘航迹服务发起航迹回放请求（步骤6），并通过单击开始、暂停按钮、拖动进度控制条、设定回放倍速向复盘航迹服务发送倍速回放、前进、后退、暂停、关闭任务等状态控制指令控制回放进度和状态（步骤7）；在航迹回放的同时，通过气象接口获取当时的气象云图并叠加显示（步骤10）。

1.4 关键实体和指令说明

在图1的步骤6和步骤7中，前台发出回放任务请求和状态控制指令，具体属性描述如表1所示。

表1 前台任务请求和状态控制指令表

后端任务调度组件处理前台发出的回放任务请求和状态控制指令，创建由独立线程执行的航迹回放任务并写入任务队列，任务队列中的任务实体具体属性描述如表2所示。

表2 航迹队列任务实体属性表

在图1的步骤8中，航迹获取组件从大数据计算和服务获得相应的航迹数据，其实体属性描述如表3所示。

表3 大数据计算和服务航迹数据实体属性表

在图1的步骤9中，航迹推送组件通过WebSocket向前台推送电子航图的显示范围内的航迹数据，其实体属性描述如表4所示。

表4 航迹推送数据实体属性表

2 实现效果

本文提供了一款准确、灵活、高效的自动化航迹复盘工具，能够在选取复盘的时间段、数据源、地理范围等条件后，快速响应并立刻展现，并能通过调节速率、拖拉进度条的方式自由控制航迹回放的倍速和进度。自动化航迹复盘应用截图如图2。该工具通过融合显示气象信息，重现当时的空中运行态势，有助于流量限制效果评估和管制运行品质评价。之后，将增加融合更多运行信息显示，例如扇区边界（已实现）、流量限制信息、受控航班、地理扇区架次（已实现）、指挥扇区架次（已实现）、场面监视数据等，多维度重现当时的空中运行态势，助力管制安全运行。

图2 自动化航迹复盘应用截图

3 结束语

本文从空管运行复盘的需求角度出发，利用大数据和云计算技术提供的航迹标准接口服务，实现了可靠、高效的历史航迹数据调配服务和复盘应用，解决了复盘速率灵活调整、播放进度精准定位、多用户并发访问等多项技术难题，为后期整体空管运行复盘以及在此基础之上的流量管理效果评估、管制运行品质评价等奠定了重要的技术基础。同时，该复盘工具已初步应用于管制现场，为空管运行复盘提供了重要的应用工具，得到了管制用户的认可。