基于飞行计划集中处理的FIXM模型的应用研究

向征

摘要：随着民航运输产业的飞速发展，航班数量越来越多，飞行计划信息和数据的空前扩大，为保证这些信息和数据能够进行高效、規范、安全地传输和共享，需要对飞行数据交换模型（FIXM）与飞行计划进行应用创新，以便在未来更好地发挥广域信息系统相互协同工作的能力。在基于飞行计划集中处理的基础下，对FIXM模型展开应用研究，FIXM模型与飞行计划集中处理有机的结合起来，通过XML格式文件实现用户、公司、机场、空管之间的信息传递与共享，从而提高空管自动化水平，提高航迹的可预测性，提升整个网络的容量。为未来民航的发展新模式提供了理论依据。

关键词：飞行计划集中处理;FIXM;扩展飞行计划;应用研究

Abstract： With the civil aviation transportation industry rapid development， the flight number is increasing， the flight information and data are increasing. In order to ensure that the information and data can be efficient， standardized， safe transmission and sharing， it needs to apply Flight Information Exchange Model （FIXM） with the flight plan， in order to better play to the Wide-area Information System in the future ability to work with each other. Under the basis of centralized processing based on flight plan， the application study of the FIXM is carried out， and the FIXM and the flight plan centralized processing are organically combined to realize the transmission and sharing of information between users， companies， airports and air traffic controllers through XML format files， and by extending the sample analysis of flight plans. The result is that by using the extended flight plan， the flight safety can be enhanced， air traffic automation can be improved， the workload of the computer can be reduced， the predictability of the track can be improved， and the capacity of the entire network can be improved. It provides a theoretical basis for the development of new models of civil aviation in the future.

0  引言

2012年，FAA将广域信息系统的概念层次从的三个层次（NextGen应用层、SWIM信息传递基础设施层、FTI IP backbone）增加到四层次，新增的层面是数据交换标准。数据交换标准包括飞行数据交换模型（FIXM）、航空情发展报交换模型（AIXM）、气象数据交换模型（WXXM）。三个子项目均在有条不紊地持续发展中。同年，SESAR开始实施第一步计划原型验证，主要包括飞行目标数据（FOD）的分配、网络服务的发布和订阅、拓展NOP B2B的网络服务[1]。

为切实提高民航信息化水平，国际上优先发展的是广域信息系统。其中，数据交换模型（FIXM）尤为突出，其主要包括飞行计划、飞行性能、航空器空中动态位置、航空器运行的4D信息等数据。与此同时，飞行计划集中处理也迎来了新的研究发展。其中FIXM包含了飞行计划，两者之间必然存在着联系。所以，我国亟需在原有的模式基础上进行创新研究，将两者有机的结合。

本文主要是将FIXM模型与飞行计划集中处理有机结合，在FIXM模型中，将电报的相关信息内容通过XML格式在广域信息系统中进行传递，实现民航相关单位之间的信息共享。

1  飞行计划集中处理概述

飞行计划是指航空器重复性飞行数据和非重复性飞行计划的统称[2]，飞行计划处理是现如今空中交通管理的核心任务。飞行计划的集中处理主要是为了实现飞行计划的统一申请、生成、更新，以及解决飞行计划带来的一致性和完整性问题，为区域内提供精确统一的信息传递服务[3]。

我国飞行计划集中处理主要依托是所建立“1个中心、5个系统”的民航信息网，它在民航信息网中扮演着重要的角色，它是保证航班运行全流程安全和确保民航单位之间重要信息交流的的主要支撑[4]。目前，我国已建立了北京、上海两个飞行计划处理中心，统一进行全国的飞行计划业务管理。在全国民航空域的指定所有飞行任务，航空器营运人将飞行计划通过领航计划报提交给指定的电报收发单位，其中这些飞行计划必须先由全国两个飞行计划处理中心来按照分工进行审核处理，然后再按照航空器营运人或其代理人要求发送到指定的管制单位。

2  FIXM模型概述

2.1 FIXM的组成部分

2.1.1 FIXM概念模型

FIXM概念模型使用统一建模语言（UML）来描述FIXM在使用中航班信息和空中交通流量信息交換所涉及的场景。概念模型最主要的作用就是描述运行环境中的各因素之间的关系，与此同时，FIXM概念模型必须保持与FF-ICE之间紧密联系和对应关系。

2.1.2 FIXM逻辑模型

FIXM逻辑模型较于概念模型更为具体，逻辑模型主要通过从技术层面角度描述航班信息在系统之间的交换，例如空—地交换。FIXM逻辑模型的强大之处便是它能够准确定位外部运行环境对信息数据实体的各种限制条件。

2.1.3 FIXM XML范式

FIXM XML范式是通过XML语言将FIXM逻辑模型中的结构体具体描述出来，又称FIXM 物理模型。FIXM物理模型是FIXM逻辑模型的扩展，通过FIXM逻辑模型扩展而来的FIXM物理模型将可以支持空—地之间的数据交换，其内容和格式将遵照FIXM管理中有关规则以确保其各方面的安全性和效率。

2.2 XML概述

XML全称是Extensible Markup Language，中文可翻译为可扩展标记语言。XML是一种语言，其主要用于传输数据。它不仅能够提供关于数据内容自身的信息，而且能偶对数据的结构进行描述，XML数据库还额外提供了数据存储和分析能力。简而言之，XML具有使用简单、可自定义标记等特点，应用范围十分宽阔。

XML格式非常适合作为飞行数据模型的格式是因为它是一种能兼容各系统的数据格式，并且它还能够简化数据传输、共享，从而达到跨平台交流等特点。其中，FIXM是以XML格式为数据传输为基础。

2.3 飞行目标数据

FIXM简而言之，其实就是一种飞行信息交换模型，用于捕获全球标准化的飞行和流量信息，其目的是为了对组成一个航班的所有信息进行统一的定义，并且是数据的结构更加明确。FIXM模式能够使得与飞行相关的各部门单位能够在统一的飞行数据模式下进行无缝的工作管理。FIXM体系结构主要有以下三种：①ISO 19100系列标准;②“核心数据+拓展数据”模式;③基于FIXM的飞行数据管理系统的体系结构。

基于FIXM的飞行数据管理系统围绕飞行目标数据（FOD）展开，飞行数据的共享和交换实际上是FOD的传输。FOD是运用XML对每个航班生成一个符合标准的飞行目标数据文件块。系统根据空中交通管理部门提交的飞行计划，按照全球统一标准对每一架次的航班生成FOD;根据空管AFTN网络、二次雷达、ADS-B、场监雷达信息、航空公司的ACARS系统信息、机场的地面机位运行控制系统等信息，对每架次飞行FOD进行实时更新、修订和管理，实现对每架次飞行的整个飞行动态的全过程监控[5]。

3  扩展飞行计划的应用研究

3.1 扩展飞行计划概述

当前航空器基于4D航迹的运行需要一种新型的飞行计划，因此网络管理系统需要自动访问越来越多有关飞行计划的数据，并将其集成到网络管理计算机计划和实时航迹追踪系统中。因此需要一种最好的飞行计划格式并且能够将飞行计划集成到当前的飞行计划设施中。为解决上述问题，提出了扩展飞行计划方案，将4D飞行计划数据集成到网络管理计算机的飞行计划接收和分发系统中，从而实现了空域用户和网络管理系统之间的4D航迹信息交换。

扩展飞行计划是领航计划报（FPL）的延伸，在FPL的基础上需要添加空域用户的新信息，包括：①由飞行运控中心飞行计划系统计算的4D航迹（已提交的航迹），用于支持运行飞行计划的生成。4D航迹信息不局限于4D航路点，它包含航迹上每个航路点的附加元素，如航空器的速度和重量，以及特定飞行性能数据，包括预测的航空器飞行时的爬升和下降剖面;②航空器的性能数据：航空器的爬升和下降性能。

3.2 飞行计划集中处理的FIXM模型应用

FIXM模型是航班信息表示格式和交换模型，它主要是对航班信息进行建模，但没有给出规定的信息交换的传输格式。即FIXM只能表示航班信息的内容。

FIXM模型应用主要是：航空器营运人或其代理人通过内容格式将FIXM模型中的航班信息直接提交给指定电报收发单位，其中这些飞行计划必须先由全国两个飞行计划处理中心来按照分工进行审核处理，然后再按照航空器营运人或其代理人要求发送到指定的管制单位。飞行计划集中处理与FIXM模型有机结合能够大大提高传递和交换相关的航班信息及报文信息的效率，从减少资源浪费。

3.3 扩展飞行计划样例分析

本文通过扩展飞行计划数据（XML格式）中的部分内容进行样例分析。通过扩展飞行计划数据得到：扩展飞行计划的中心对象是FIXM逻辑模型，关于航班的所有信息组包含那些邀请扩展飞行计划遵循的规范内容。选取的扩展飞行计划包含航班类型，其中分为：目的地类型的机场;航机航路的类型;飞行性能数据类型;其他信息类型。其他信息类型又包含了：扩展飞行计划特殊处理代码类型、ID类型;总预计持续时间类型。例如：总预计经过时间，对于仪表飞行规则（IFR）飞行，经过时间要求从起飞至到达的制定位置航路点，由涉及的导航辅助装置规定，从一个仪表进近程序开始，或如果没有导航辅助设备与目的地机场相关。

扩展飞行计划主要就是依靠FIXM模型中逻辑模型的这些特殊能力将飞行计划集中处理更好地应用于我国民航事业的发展，通过使用扩展飞行计划能够增强航班运行的安全性，提高空管自动化程度，减少计算机的工作量，提高航迹的可预测性，提升整个网络的容量。为未来民航的发展新模式提供了理论依据。

4  结束语

通过在飞行计划集中处理下的FIXM模型应用研究，将FIXM模型与飞行计划集中处理有机的结合起来，从而得到使用扩展飞行计划能够增强航班运行的安全性，提高空管自动化水平，减少计算机的工作量，提高航迹的可预测性，提升整个广域信息系统网络的容量，为未来民航的发展新模式提供了借鉴作用。

参考文献：

[1]徐佳.基于SWIM的飞行数据交换模型研究[D].中国民用航空飞行学院，2015.

[2]Air Traffic Management. ICAO. DOC4444-ATM/501（15th Edition）-2007. 2007.

[3]张明伟.民航华北地区飞行计划一体化处理系统的设计与实现[D].南京：南京理工大学，2006.

[4]赵凤娟.飞行计划集中处理在空管的应用分析[J].民航管理，2017（6）：65-66.

[5]徐佳.基于FIXM的飞行数据管理系统研究[J].科技创新与生产力，2017（01）：94-96.