基于SWIM的对象化航班数据交换与处理
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摘要：当前民航各业务系统数据格式之间差异性大，数据交换难度高。基于此，本文跟踪研究了基于SWIM的对象化航班数据交换与处理技术，提出了一种通过Web服务架构，设计并建立了适配器，完成数据对象化处理，为今后有关系统的研发和建设进行了技术储备。
关键词：SWIM;对象化航班数据;信息交换
中图分类号：V355 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）05-0122-01
0 引言
广域信息管理（SWIM）作为中国民航新一代空中交通管理系统的关键技术和基础平台，可以实现各个业务系统之间、各个用户之间的统一的数据访问与传递。航班信息交换模型（FIXM）是国际民航组织提出的航班信息交换的全球标准。航班信息交换模型用明确的结构和逻辑关系来统一定义一个航班的各种飞行数据，形成一个航班数据交换的框架，以便在不同的系统间进行航班飞行数据的交换。本文以SWIM作为技术背景，设计了民航对象化航班数据跨平台交换与处理模式。通过使用XML作为数据交换标准以及Web服务作为接口协议，实现了异构系统间数据的交换。
1 数据交换与处理技术
1.1 SOAP架构
SOAP（简单对象访问协议）是一种轻量的、简单的、基于XML的协议，通常在WEB上交换结构化的和固化的信息。SOAP可以和现存的许多应用层传输协议结合使用，包括超文本传输协议（HTTP），简单邮件传输协议（SMTP）等。
1.2 XML
为了实现不同系统间的相互交换，需定义一种由双方系统共同解析的数据格式。同时，这种数据格式应独立于具体的平台和编程语言，这样才能增强系统的灵活性和复杂性。使用XML（可扩展标记语言）标准，客户可以定义新的标签来识别数据内容。由于XML提供一种结构化的一致性描述方法，所以它相对使用于数据定义及传输。XML具有很多优点，例如可扩展性，内容独立性和平台独立性。
1.3 数据适配处理
数据适配处理实现的功能是集成当前系统与新的功能模块，从而实现接口之间的转换。
根据不同的复用方法，适配器模式分为类适配器模式和对象适配器模式。由于类适配器采取多重继承的方式，这将导致系统间紧耦合。而对象适配器使用线性组合的方式，具有松耦合的特性，软件设计中一般推荐使用对象适配器模式。
2 航班数据对象化处理
全球唯一飞行标识符被提出是为了在不同的空中交通管理（ATM）系统间能够唯一的标识一个航班飞行，解决在参与航班飞行的各个系统之间不能统一识别飞行的问题。要为对象化处理航班数据，涉及到两个问题：（1）明确航段与航线的区别，航空公司一个航班号可能包括一个或多个航段，但是在实际的运行中，每一个航段都应视为一个单独的飞行;（2）定义唯一的飞行，这里的飞行指的是航空器从机位推出后经过滑行、起飞、空中航行、落地、滑行入位等多个阶段的一个过程。
2.1 现状
在全球唯一飞行标识符提出之前，空中交通管理数据已经在各个不同的业务系统之间进行交换，但是如何唯一的定义一个飞行却一直是个问题。常用的定义方式有几种：
（1）使用航班号来识别飞行，但是同一个航班号可以会对应多个不同的飞行;（2）使用航空器注册号来识别飞行，但是在实际运行中，临时更换航空器是一种常见现象;（3）使用航班号和起飞机场、落地机场来识别飞行，同样存在标识信息发生变化等问题;（4）使用航班号、起飞机场、落地机场和离港时间来识别飞行，除了提到过的问题，离港时间在实际运行中也可能会发生变化。
2.2 需求
通过对航班实际运行过程的分析，国际民航组织提出了GUFI的相关需求：（1）GUFI是FIXM航班數据的必要数据项;（2）一个飞行有且只能有一个GUFI与之对应;（3）FIXM应该对其他的经过批准的标准化飞行标识符提供支持;在空中交通管理数据交换向FIXM的过渡时期中，GUFI应能够兼容现有系统，包括支持现有系统的数据接口，能够在与不支持FIXM的系统进行数据交互时，将现有数据合并至FIXM数据模型中或为现有系统提供兼容数据。
2.3 生成
全球唯一飞行标识符将由第一个ATM服务提供者或者由某个指定的接收初始飞行情报的ATM服务提供者来提供。对于在国际民航组织各个不同地区之间进行的远程飞行，需要在不同的SWIM地区提供此种申请获取和发放全球唯一飞行标识符的服务。
3 SWIM系统数据交换架构
SWIM是基于SOA思想架构，将应用系统通过企业服务总线（ESB）连接起来。企业服务总线能够实现消息的双向交互和数据转换，适配器则是应用系统之间的接口。需要进行数据访问时，业务系统将通过适配器向ESB发布相应服务。这样，其他业务系统可以通过服务总线调用服务并访问数据，而不需要与该业务系统建立新的实际连接。
3.1 数据交换端口
结合民航业务系统产业需求，本文设计了数据交换端口作为适配器的外部接口。通过该端口，转换平台可以接收数据并实现消息传送。同时，数据转换接口为双向处理模式，确保业务系统服务的发布和接收。通过以上设计方法，可以提高民航业务系统间信息传输速率并加强数据流动性。民航业务信息种类繁多，数据格式多样，本文以数据传输安全作为关键因素将适配器设计为支持多重信息交换的模式。端口使用加密套接字协议层（SSL）协议，使用公开密钥加密来进行身份验证，保证数据传输的安全性。
3.2 数据适配器
数据适配器的主要功能是报文格式转化和用户协议转换。本文在分析现有民航业务系统中数据格式的基础上，通过建模定义XML文件，作为数据格式的统一标准。目前各业务系统发布数据采用不同的协议传输，主要包括HTTP，JMS，MQ、FTP等。本文通过设计SOAP绑定这些传输协议，从而确保服务消费者可以从服务提供者正确获取服务[1]。
3.3 ESB模型
在ESB模型中，服务提供者和服务消费者并不直接交互，而是通过虚拟的具有管理功能的总线来连接，实现和扩展SOA的核心服务。ESB的主要功能是当前路由信息接收、服务注册、服务搜索、系统监视等。对数据的处理包括路由器处理、格式转换和数据库读写。ESB模型可以实现服务无限制整合，具有较强的数据格式分析能力，可以支持各种数据交互模型[2]。
4 结语
我国航空运输市场迅猛发展，航空运输量的快速增长对民航通信系统提出更高的要求。由于各空管单位之间、空管与航空公司、机场之间的协作越来越紧密，跨地域、跨部门的信息交换的需求也越来越强烈。通过使用SWIM和FIXM技术，本文提供了民航数据交换与处理的一种解决方案。通过定义基于XML的标准传输数据格式，可以实现更加灵活的服务组合功能。
参考文献
[1] 杜轩轩，刘云.基于XML的北京轨道交通信息交换平台研究[J].铁路计算机应用，2012（1）：55-57+61.
[2] 叶青，王子荣.基于XML的高校数据交换平台的研究与设计[J].计算技术与自动化，2012（1）：117-120.
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