流量统计预测系统在民航空管中的应用

胡 洋

（民航中南空管局网络中心，广东 广州 510405）

自20世纪初，中国民航局已经意识到建立空中交通流量管理系统的重要性，目前正着手组织立项筹建具有中国特色的空中交通流量管理系统，但由于全国性的流量管理系统建设工作是一项长期而艰巨的任务，功能由简到繁，时间跨度长，因此初期的全国空中交通流量管理系统从功能和时间上均难以满足中南地区流量增长的迫切需要。为此，中南空管局通信网络中心根据辖区内流量增长的特点和管制运行的需要，借鉴国外成功建设经验，遵循“近期（2015年前）先行研制，远期与全国空中交通流量管理系统相融合”的原则，研发了流量统计预测系统，对指定时间范围和空间范围的空中交通流量进行有效的统计实现，结合历史数据对空域范围内的宏观长期和对微观短期流量进行预测，为空管系统的建设发展提供科学的量化依据。

1 系统功能

流量统计预测工具的功能，一是实现对指定时间范围和空间范围的空中交通流量进行有效的统计；二是结合历史数据对空域范围内的宏观长期和对微观短期流量进行预测。对上述各类数据的综合分析将为空管系统的建设发展提供科学的量化依据。主要功能包括以下方面。

（1）统计分析处理指定时间段内各种空域（管制区域、管制扇区、航路、航路点、终端区）、机场的历史流量数据。

（2）预测指定时间段内各种空域（管制区域、管制扇区、航路、航路点、终端区）、机场的飞行流量。

（3）根据飞行计划（包括长期计划和临时计划）提供机场起降时刻以及航路点到达时刻列表，管制区之间以及扇区之间交接点的进出航班时刻列表。

（4）提供发布的统计和预测信息。

（5）可以采取两种方式界定流量统计和预测的范围，一是通过选定地图上的范围和输入时间范围的方式（这种选定不是任意的图形和范围，而是选择航图上的图素，包括情报区、高空（中低空）管制区、终端/进近管制区、扇区、机场、航路点、航路（航线）、航段），二是完全通过输入空间范围和时间范围的方式。

（6）流量统计和预测数据经用户确认后将保存在数据库中，统计入库数据包含以下几种。按空间范围分：高空（中低空）管制区、终端/进近管制区、机场；按时间范围分：日、月、年。数据类型为：流量架次，日高峰架次，高峰流量的日期，小时高峰架次，小时高峰时段；预测入库数据空间范围同统计入库数据，时间范围为：年，数据类型为年流量、小时高峰流量和日高峰流量。因此，必须有效地规划数据库中流量统计和预测数据表的结构，将统计和预测的各类数据严格标注属性，避免出现混淆，方便用户查询。

（7）对于数据库中的统计和预测数据应能够实现比较分析。修正预测算法的参数，即预测的数据一旦得到真实的验证数据后，系统提供用户比较分析的工具，并给出修正预测算法参数的建议；同时，经用户同意后可以将真实数据覆盖预测数据。

（8）流量统计和预测的结果数据用户既可以通过本程序组进行任意的查询、浏览和打印，也可以通过数据库管理程序组进行任意的查询、浏览和打印；除统计与预测程序外，其余程序均不能对统计和预测结果数据进行写操作。

（9）流量统计的结果中包含使用原始数据的精度信息（雷达航迹、ACARS航迹、AFTN航迹、航班时刻航迹数据所占比例）供用户参考，以便明确统计数据的误差。

（10）流量统计的数据源来自于数据库中前端预处理模块航迹融合后的数据。

（11）对统计预测结果可采用多种查询与显示方式（包括柱状图、点状图、饼状图、折面图等，以及二维和三维显示）；支持统计预测结果的打印输出；界面设计人性化，系统操作简便快捷。

2 实现方案

2.1 整体架构

本系统在功能上分为3个模块，分别为数据接口与传输、核心处理、综合显示及应用。数据接口与传输负责完成各种数据源的采集和初步处理，为核心处理模块提供基础数据；核心处理模块负责完成各数据源的融合处理与计算，生成用户所需的统计预测数据；综合显示及应用则重点解决与用户之间的人机界面，为用户提供丰富的应用工具和便利的操作方式。系统模块整体架构示意如图2所示。

图1 流量统计预测系统界面

图2 系统模块整体架构示意

2.2 数据接口与传输模块

该模块主要功能是建立与FIPS，TOMS，中南飞行计划集中处理系统，自动化系统之间的数据和传输接口，采集飞行计划、动态、综合雷达航迹数据，为核心处理模块提供所需的数据来源。

2.3 核心处理模块

本模块的主要功能是对数据接口采集的数据进行存储、融合、处理和计算，生成用户所需的统计、预测等流量管理数据。核心处理模块功能结构示意如图3所示。

图3 核心处理模块功能结构示意

3 结语

研发流量统计预测系统为更好地使空域流量与容量匹配，减轻管制员的工作负荷，提高空域利用率及运行安全性，在后续的研究工作中，将会继续完善流量统计预测系统的各项功能。