基于C#的空中交通流量管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

林宇君

摘要： 提出一種基于C#的空中交通流量管理系統(tǒng)，系統(tǒng)通過飛行時(shí)間的計(jì)算以及航班排序?qū)崿F(xiàn)了軟件的智能決策建議。

關(guān)鍵詞： 空中交通流量管理;C#

中圖分類號(hào)： V355.1??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A??? 文章編號(hào)： 1672-9129（2018）09-0140-02

Abstract：? an air traffic flow management system based on C# is proposed. The system realizes the intelligent decision-making Suggestions of software through the calculation of flight time and flight sequencing.

Keywords： air traffic flow management;C #

1 引言

隨著近年民航的發(fā)展，空中交通流量也隨之增加，如若不采取有效的措施，航班準(zhǔn)點(diǎn)率不高以及其他問題將會(huì)越來越突出。其中空中交通流量管理是解決問題的重要一環(huán)。相關(guān)管理部門陸續(xù)出臺(tái)了結(jié)合實(shí)際地面導(dǎo)航能力的嚴(yán)格的條例與準(zhǔn)則，為空中交通流量管理提供了理論支撐。

2 相關(guān)條例與準(zhǔn)則

根據(jù)實(shí)際工作，民航局制定了以下條例及準(zhǔn)則：一是航班的進(jìn)離場(chǎng)時(shí)間應(yīng)以5min為基本單位;二是同一航站不允許兩個(gè)航班同時(shí)進(jìn)離場(chǎng)，時(shí)間間隔最小為5min;三是在任意航站同航向起飛的時(shí)間最小間隔的設(shè)計(jì)上有：當(dāng)前機(jī)飛行高度高于后機(jī)時(shí)為5min，反之為10min;四是任意航站航班流量必須控制在指定的范圍內(nèi);五是某一高空管制區(qū)的航班流量應(yīng)少于規(guī)定的數(shù)量;六是在指定的航路點(diǎn)上同一高度相繼穿過該點(diǎn)，航班間的間隔必須符合規(guī)定。因此軟件設(shè)計(jì)上，如若航班無法滿足上述條件，系統(tǒng)將根據(jù)一定的準(zhǔn)則對(duì)其進(jìn)行優(yōu)先級(jí)設(shè)置并排序，濾除相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)低、不滿足條例的航班，將其定義為非法航班，并羅列出相應(yīng)的原因并給以決策者建議。

3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 飛行時(shí)間的計(jì)算。系統(tǒng)采用C#進(jìn)行程序編寫。在航班的信息處理中，根據(jù)航班記錄所包含的進(jìn)離港次數(shù)分解為多個(gè)航班，每個(gè)航班對(duì)應(yīng)一個(gè)起飛、一個(gè)降落以及一個(gè)巡航。結(jié)合航線信息，系統(tǒng)計(jì)算出每個(gè)航班的飛行時(shí)間。這個(gè)航線信息可以取自航班的領(lǐng)航報(bào)以及自動(dòng)化系統(tǒng)分配的進(jìn)離港航線數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際的起飛時(shí)間和預(yù)計(jì)的降落時(shí)間，通過航線拼接以及數(shù)據(jù)庫(kù)的航線位置數(shù)據(jù)得出相應(yīng)的距離總長(zhǎng)（結(jié)合雷達(dá)航跡進(jìn)行修正）。在報(bào)文中解析出巡航速度結(jié)合機(jī)型的起飛經(jīng)驗(yàn)速度進(jìn)行對(duì)比得出理想狀態(tài)下的飛行時(shí)間。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，航班在起飛降落的速度大約為巡航速度的四分之三，將其進(jìn)行代入計(jì)算即可。這種算法可以得出航空器進(jìn)入某一區(qū)域的具體時(shí)間以及在區(qū)域內(nèi)飛行時(shí)間。為了軟件處理流程的快捷，此處將數(shù)據(jù)信息存放于SQL SERVER數(shù)據(jù)庫(kù)中固定的數(shù)據(jù)表中。

3.2 航班排序。在航班的綜合排序上，飛行時(shí)間信息和流量信息可以作為排序的基礎(chǔ)，軟件首先檢查各個(gè)航站之間的起降時(shí)刻以及流量安排是否符合規(guī)則條例，如果有狀況出現(xiàn)則對(duì)區(qū)域內(nèi)所有航班進(jìn)行相關(guān)處理，通過上述的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，并將后續(xù)超出流量規(guī)定的航班進(jìn)行入庫(kù)處理。非法航班入庫(kù)后可以綜合得到全部非法航班信息，其與合法航班形成的各航站區(qū)域的流量信息形成后續(xù)計(jì)算處理的基礎(chǔ)。

為了能進(jìn)一步提供智能手段，軟件根據(jù)上述的信息進(jìn)行人工智能處理，特別是面對(duì)復(fù)雜問題，系統(tǒng)能夠給予管制員一定的智能建議與數(shù)據(jù)支持。在實(shí)際工作協(xié)同中，如若某一航班無法被接收，系統(tǒng)會(huì)采取以下處理方式：一是不改變飛行時(shí)間和過場(chǎng)時(shí)間的情況下，調(diào)整起落時(shí)間，并錯(cuò)開沖突航班;二是在不改變飛行時(shí)間情況下調(diào)整其他航站相關(guān)的航班的起降時(shí)間，移動(dòng)航班記錄中某一非法航班的起降時(shí)刻，其他的保持不變。因此，可以針對(duì)某一特定的航班向用戶提供兩種建議：一是移動(dòng)具體非法航班;二是整體移動(dòng)相關(guān)航班。當(dāng)然前者的計(jì)算量相對(duì)較小，但是可用性和準(zhǔn)確性沒有后者的優(yōu)勢(shì)。

3.3 具體實(shí)現(xiàn)機(jī)制。為了提供更好的人機(jī)交互功能，系統(tǒng)在上述兩種智能提示過程提供一定的交互功能，例如選定移動(dòng)模式后，用戶可以直接輸入向前和向后搜尋時(shí)間移動(dòng)的具體范圍，在原有的起降時(shí)間基礎(chǔ)上，延后或者提前的最大容差范圍，根據(jù)中南地區(qū)空管的具體情況，可以將該數(shù)值設(shè)置為前后2.5h。此后，系統(tǒng)將自動(dòng)為航班以5min為步長(zhǎng)（根據(jù)條例），在指定的范圍內(nèi)搜尋合法的起降時(shí)刻，檢查數(shù)據(jù)庫(kù)中與該航班相關(guān)的所有航站和區(qū)域，包括空中航線的交接點(diǎn)，判斷其是否滿足條例要求，如若滿足則得出結(jié)果顯示到前臺(tái)終端提出決策建議，如若不滿足則繼續(xù)移動(dòng)搜索直至搜索范圍已超過上述設(shè)定的范圍。當(dāng)然，為了滿足實(shí)際工作情形，此處可以對(duì)搜索進(jìn)行進(jìn)一步的深化設(shè)計(jì)：當(dāng)搜索結(jié)果不能被所屬航空公司采納時(shí)，采用向前搜索;當(dāng)用戶有新的需求搜索時(shí)，系統(tǒng)將立即自動(dòng)返回到搜索初始化，降低計(jì)算負(fù)荷;正常情況下，系統(tǒng)將向前15min進(jìn)行搜索，向后30min進(jìn)行搜索，以體現(xiàn)航班效率排序。

通過C#與SQL SERVER數(shù)據(jù)庫(kù)的交互，系統(tǒng)在數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)和存儲(chǔ)上較為簡(jiǎn)潔，提供了包括航班計(jì)劃信息分類查詢統(tǒng)計(jì)的功能、設(shè)計(jì)出時(shí)間軸形式的飛行動(dòng)態(tài)描述、提供圖形化的排序建議和基于數(shù)據(jù)庫(kù)綜合管理的數(shù)據(jù)輸入及修改等。ado.net提供了豐富的數(shù)據(jù)庫(kù)操作，為設(shè)計(jì)提供了不少便捷，首先使用SqlConnection對(duì)象連接數(shù)據(jù)庫(kù)并建立SqlCommand對(duì)象，該對(duì)象將負(fù)責(zé)SQL語(yǔ)句的執(zhí)行和存儲(chǔ)過程的調(diào)用。在數(shù)據(jù)查詢上，軟件可以用SqlDataReader直接一行一行的讀取數(shù)據(jù)集，而在數(shù)據(jù)顯示與統(tǒng)計(jì)中則主要采用DataSet聯(lián)合SqlDataAdapter的數(shù)據(jù)庫(kù)操作。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文從實(shí)際出發(fā)設(shè)計(jì)一款空中交通流量管理小系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要通過航班的飛行時(shí)間及局方給定的相關(guān)準(zhǔn)則下的等級(jí)排序，對(duì)區(qū)域內(nèi)的航班進(jìn)行合法性判定后進(jìn)行統(tǒng)一的排序與控制，并實(shí)現(xiàn)了智能化決策建議。實(shí)現(xiàn)上主要通過C#與SQL SERVER 數(shù)據(jù)庫(kù)操作，實(shí)效性較好，能滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]空中交通戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)級(jí)流量管理模型[J]. 馬正平，崔德光.清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）. 2003（07）