基于SWIM的空管分析型信息资源交换平台建设初探

徐丹

摘 要：2003年航行大会提出了到2025年前后建立一个可交互性、无缝隙、全球一体化的空中交通管制系统（CNS/ATM）。2005年国际民航组织决定采用其作为国际航空信息发布系统。近年来伴随着民航空管行业信息化的快速推进，一大批业务系统间的数据引接及协同决策需求日益增长，因此必须采取技术手段，实现空管资源的高效共享和交换。本文旨在研究SWIM的先进技术理念上，以最大限度的综合集成地空数据通信、地地数据通信以及空管信息化系统为主旨，对建立空管分析型信息资源交换平台进行初步探索。最终实现为空管用户提供一体化和无缝隙的综合信息服务。

关键词：空管分析；信息资源；总体功能

1 潮流之势

SWIM（广域信息管理）的概念是在1997年由欧洲航行安全组织向联邦航空局提出，其核心理念是依托统一的信息平台实现资源共享。民航空管通过SWIM，可以实现不同应用系统之间数据交换，确保空管内部及与机场、航空公司等相关单位的相关数据能安全、有效和及时地共享和交换。其最终目标是搭建统一、灵活、高效的信息共享架构。SWIM的提出为构建新一代空中交通管理系统奠定了信息共享基础。

空管的“十二五”规划中制定了中国民航在未来20年SWIM技术的发展战略、技术框架和实施计划，通过这些战略计划，解决中国民航运行信息集成和运行治理问题。华东空管局已建成了华东空管航班信息一体化管理系统，该系统将华东地区各机场及空域的信息通过DDN专线汇集到上海数据中心，虹桥分中心。数据中心能从AFTN和SITA 电报接口、机场信息系统桥位接口、情报接口等收集各类信息，最终生成可供塔台使用的航班等待、推出、开车、放行的时刻，非常有利于空管调配航班以及机场的运行保障能力，提高航班正常率。

其他地区空管局建立了大量的分析型应用系统，如CDM系统、不安全事件快速检测系统等，这些系统大多彼此独立，功能需求上相似度高。在借鉴成果的同时，亟待解决结合本地区飞行保障实际的信息资源统一交换平台。基于以上几点，我们亟需打通信息交互瓶颈，朝着建设分析型应用的破局之路大步向前。

2 破局之路

相比传统的业务模式，由业务给出业务需求，在由对应的应用系统给出数据反馈给业务部门不同，SWIM是一个面向网络化分布式应用系统，同时支持各种应用包括各类基本的ATM数据，也支持各种应用如航班运行管理、飞行计划管理、地空通信、地基通信和气象服务等。最终目的是支持空管各类应用系统的开发，确保新系统的建设不受软硬件和数据格式等技术上的限制。将空管应用系统的开发与IT基础设施的开发相互独立，降低新系统开发的费用和风险，保持可扩展性、灵活性和可维护性。因此，它并不以数据管理中心的形式体现，而是一种虚拟的信息池，通过与应用系统的连接和信息交互来对不同来源的异质数据进行汇聚和派发，实现空管业务信息的共享与交换。

SWIM几大优势：

SWIM的目的是面向服务架构的。为支持现代和下一代应用程序服务的工具。例如基于航迹管理的评估器、4D轨迹模式、协作决策过程等；降低了开发成本，开发人员避免需要独特的点对点通信而专注于业务逻辑和用户界面的开发；SWIM通过现有的硬件和软件，利用SOA（Service Oriented Architecture）面向服务的系统架构技术降低运行和维护成本；SWIM基于现有的ATC系统和网络的一定的可用性，实现与空管和其他决策机构连接，风险和成本很低。由SWIM提供相关的核心设施和标准；SWIM平台可完成广域信息共享，向各方提供及时准确的信息。同时，它还提供了一个共通的平台，完成新的系统和原有系统之间的交互；SWIM平台的出现，正是符合空管行业数据融合的系统向智能化、集成化发张的趋势，实现不断开拓新的领域，产生新的增长点；SWIM平台的建立势必对工作流程进行重新梳理的过程。是重塑管理的一个好的办法。

3 建设探索

3.1 基于SWIM的平台技术架构

在SWIM平台中，每个子系统通过“松耦合”协作关系，采用SOA架构、ESB总线进行数据交互，企业服务总线（ESB）完成集成各子系统服务、对外或子系统间相互提供服务的目的。各个系统作为服务注册在平台上进行信息交互。每个应用系统有自己的服务接口。完成特定的功能。其他系统通过SWIM服务功能调用相关服务。这些服务是符合SWIM规范可以被识别的标准方式。

3.2 总体功能结构设计

空管SWIM平台要实现信息交互的目的，首先必须依靠各区域空中交通管制信息网络基础设施平台作为基本环境，由其进行IP网络连接及安全管理、入侵探测与响应、身份认证管理、命名与地址服务。平台以服务总线技术（ESB）及面向服务体系结构的结构（SOA）为框架构建。完成服务功能包括：边界保护、信息服务、安全服务、企业服务及接口管理。信息服务通过服务接口与空管用户和非空管用户进行交互。

3.4 ESB设计方案

ESB 是一个实现了通信、互连、转换、可移植性和安全性标准接口的企业基础软件平台。完成的主要功能是通信和消息处理、消息路由、交互服务和建模等。

SWIM平台采用松散耦合的应用程序体系结构SOA架构，将原来各自为政的空管系统整合，实现数据共享和复用。将每个应用系统作为独立的信息服务，可以独立完成特定的服务，每个系统的服务接口可以实现服务功能的相互调用，对已建立的连接无影响。从而适应应用程序需求的变化。Web Service 是SOA 架构中的基本单元，在此基础上应用Hibernate，Spring 和Struts2 框架技术进行业务逻辑开发。

3.5 平台架构

SWIM平台由连接层、传输层、转换层、监控管理层构成。实现的功能如下：

连接层：负责为异构系统提供适配器，在不改动其应用系统的前提下，依据某种策略进行数据抽取并发布到信息总線。

傳输层：负责在所有系统之间传输路由数据和消息，实现数据、服务命令的上传和下达。

转换层：负责将信息总线获取的数据进行统一的数据处理，包括对异构数据进行转换、对数据的有限性进行校验和分析

监控管理层：负责提供功能强大的监控工具、实现SWIM平台集中、远程、统一的监控管理。

3.6 接入设计

SWIM平台可以满足数据信息在接入的各个业务系统中顺畅流动的需求。各业务系统数据信息需打包成XML文件。可以送至前置机服务器某一文件目录下，并对平台开放前置机目录，平台通过FTP文件适配器交换数据。或者对平台直接开放前置机的接口数据库，

送到通过前端适配器接入SWIM平台，平台将技术服务层（提供核心服务）和数据访问层（提供业务数据访问接口）封装为“SWIM网关”。最终实现平台可以获取各系统的信息，解析、分类、封装、发布给其他需要信息的系统。

4 平台实现的功能

经过各类信息包括CDM系统、气象、航行情报和设备保障的引接，SWIM平台可承担全国民航空管运行数据中心的功能，必将成为最全最大的航行综合信息平台，为各项应用功能的开发夯实了基础。

空管大数据借由SWIM平台可以使信息整合和利用充分发挥作用，为空管各单位及航空公司、机场相关运行系统提供数据支持，真正让数据做到来自于运行，最终用之于运行。最终实现对各类关键业务数据的深度分析和信息交换，为现场协调指挥、公开信息发布、领导层提供决策支持等功能，同时提供为其他相关单位机场、航空公司、军方和社会公众发布信息的服务。

关于分析型资源整合的几点思考：

分析型资源平台主要承担实时空管运行态势的监控、协调运行、流量辅助决策、航班延误的应急处置、数据实时统计并大屏显示。

4.1 机场场面活动引导控制

平台通过引接处理雷达（SSR或PSR/SSR）及场面监视雷达、多点监视（MDS）等输出的目标监视数据，对覆盖范围内的场面航空器和车辆进行连续的定位标示，使管制员监视界面及时掌控跑道场面运动目标的运行态势、环境等因素，这一功能的实现必将大幅提高机场低能见度等天气条件下运行标准。

4.2 空中交通态势监控和流量管理

作为平台核心功能板块，提供一个信息全方位的高效联动的运行态势监控、流量预测、协调决策机制、信息集成显示、信息多维统计分析等功能。在空管内部以及关系单位间建立功能完善、高效联动的信息平台。

4.3自动化系统功能

平台集成的数据按照功能设置功能席位，信息功能与现有塔台自动化相同，待条件成熟后，可替代现用塔台空管自动化，有利于提高自动化系统数据的一致性，可以实现系统数量和人机界面的减少，进而减轻管制员的工作负荷和压力。

4.4 AIDC服务功能

AIDC服务功能最为航管重要的一项技术，为跨区航班移交提供了比较快捷、高效的平台，利用SWIM平台可以实现全面共享的模式，脱离现有的点到点的形式，对于今后的AIDC的发展具有里程碑式的意义。应用好AIDC，可以实现一定程度的自动化操作，降低了管制移交的工作强度。当然在共享之前，各管制区域必须对管制工作协议方面做大量的研讨，对一些参数、必要的协议格式标准进行明确，增强AIDC技术的运行范围和准确度。

4.5 航班动态的实时排序

根据航班的动态信息和机场各种运行条件，以及CDM系统推算出的撤轮档时间和计算出的起飞时间，对起飞的飞机进行排序，根据放行系统DCL的管制信息实现流量管理，确定航空器的放行、滑行、起飞等时间控制。

4.6 航班由于空管原因的正常性统计系统

为空管保障单位提供用于统计的数据平台，实时记录、整理然后分析由于空管原因导致航班不正常的统计。使其在多元环境下进行，保证公开透明。

4.7大屏显示

管制员是最想得知场地运行动态和当日空中态势的群体，在各类生产信息中，挑选出那些最能反映航班、空域、机场场地的几类信息并合理组合，以最直观、吸引眼球的方式呈现到LED屏幕。

5 结语

SWIM技术是新一代空中交通管理系统的关键技术，为满足我国空管业务高速发展的需求，必须改善技术手段，找到一种高效联动、协同决策能力的途径。SWIM应用于民航是大势所趋，适时开展相关研究和建设探索，必将推动空管信息共享和交换，实现各部门决策数据在应用层面的互通和信息共享。

参考文献：

[1] 余晓青.信息资源共享组织与共享平台建设[J].现代情报.2008（05）：87-89.

[2] 苏冬梅.论科技信息资源建设与服务[J].甘肃科技.2007（11）：163-164.