美国空管大数据应用研究
时间：2021-05-12 16:02:49 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
[摘 要] 空管作为民航重要数据保障中枢，其海量、多元和异构的数据信息资源蕴含丰富价值，大数据开发一直是美国空管技术研究的重点方向。本文概述美国空管大数据应用的基本情况，可为国内空管大数据安全共享机制的建立，关键数据信息垄断的破除，相关部门加快信息化建设提供思路。
[关键词] 空中航行服务；大数据；应用
[中图分类号] V355.1 [文献标识码] A [文章编号] 1671-0037（2017）6-94-3
Research of the Big Data Applications of the American ATM
Zhang Chen Ling Fan
（Strategic Development Department， Huadong Air Traffic Management Bureau CAAC， Shanghai 200335）
Abstract： Air traffic management system （ATM）， as the significant data guarantee center of civil aviation system， owns massive， diversified， heterogeneous and valuable data assets. Therefore， the R&D in terms of big data used to be the important technique research field of American ATM. The paper summarized the current application situations in terms of big data of American ATM， which would provideview points for setting up the ATM big-data safely sharing mechanism， breaking the monopoly of key data information， and speeding up the informatization of relevant departments in China.
Key words： ANSP； big data； application
為应对航空运输系统快速增长挑战，提高空管安全性水平，摆脱航班延误等困境，美国在ICAO公约附件4、10、14和15的框架下，20世纪90年代开始研发空管大数据处理与分析系统。千禧年后，美国更加重视空管大数据的管理和应用。为使用户和服务提供者共享一致的空中交通态势认知，FAA以NextGen计划为框架启动了相关系统的研发和建设，在网络化运行环境下依赖地-地、地-空和空-空通信设施，围绕不同用户及其协同决策的需求提供信息支持。FAA通过成熟的数据管理理念，依据不同需求开发了多种大数据处理系统，并对多种数据进行了二次开发，在空管大数据应用领域处于领先地位。
1 全域信息管理系统（SWIM）
作为空管大数据处理和共享应用的主要系统，SWIM通过采用IP网络技术以及综合利用空、天、地多种通信手段，将所有传感器系统、各级各类空管系统连接成有机的整体，构建一个以网络为中心的信息交换体系，以增强公共态势感知能力，为美国国家空域系统（NAS）的信息共享提供一个开放、灵活和安全的信息管理体系[1]。
SWIM主要包括功能体系结构、系统体系结构和技术体系结构。其中，功能体系结构描述功能实现模块的逻辑关系，包括NAS应用系统功能、服务功能和信息技术基础设施功能（ITI）3个层次。系统体系结构将NAS划分为NAS核心服务、SWIM、应用系统、NAS空管服务、外部接口和运行应用6个层级，并描述层级间关系和各层的系统间关系。技术体系结构针对SWIM不同实施阶段，描述了其传输、消息通讯、数据描述、接口管理、可靠性、安全性和企业级服务管理等方面的标准的关系，确保现阶段各类相关应用系统的互操作能力及可扩展能力。
在SWIM框架下，飞行数据、性能数据、地理数据、交通数据、气象数据和资源数据等信息的共享通过网络化的信息服务方式分3个层级部署实现。其中，NAS层级主要对跨地区空管应用的公共信息进行管理，由部署在空中交通管制系统指挥中心（ATCSCC）的数据处理系统提供NAS数据标准及其相关的数据信息目录、数据存档、信息接口和信息安全等统一服务。地区层级对不同地区的NAS信息进行管理，并确保本层级的数据处理系统与NAS层级的数据处理系统相协调。地区层级数据处理系统部署在航路管制中心（ARTCC）、终端管制中心（TRACON）、塔台管制单位（ATCT）和飞行服务站（FSS），提供地区级信息目录、数据存储、备份与恢复、接口控制和网关安全等地区级信息服务，涉及的空管单位数据处理功能包括数据链控制、监视数据通信与处理、气象数据处理、飞行信息地区级的处理与控制、决策支持系统处理、话音接口、管制员信息接口和交通管理接口等。系统层级主要支持监视数据处理、飞行数据管理、计划辅助决策、管制辅助决策和流量管理辅助决策等功能。
2 FAA运行与效能数据系统
FAA主要通过该系统的历史交通量和航班延误统计功能，以及未来交通量的预测功能，分析美国空管机构的总体效能水平。支撑该系统的主要数据库包括如下几个。
2.1 流量管理系统数据库（TFMSC）
TFMSC包括飞行计划数据或航班的雷达航迹数据，由FAA的空中交通空域实验室（ATA）处理后，提供根据机型或按特定时间条件的机场、城市对航班数据查询功能[2]。其中，机型分类条件包括飞行类型（国内飞行、国际飞行、国内至国际、国际至国内）、空域用户类型（商业航班、商业货运、通用航空、军事航空及其他）、飞机动力类型（活塞式发动机、涡轮式发动机、喷气战斗机、直升机及其他）、飞机的质量类型（重型机、波音757、大型机、中型机、轻型机及其他）、商业航线运输类型及支线飞行类型。TFMSC数据在每个月结束后30天更新。
