面向WEB的低空飞行动态监视系统
摘 要
传统C/S结构的飞行监视系统在户使用模式、数据共享能力、地理信息精度方面难以满足低空飞行管理者对航空器监视的需要，设计了基于广播式自动相关监视（ADS-B）、以WEBGIS平台构建网络化的低空飞行动态监视系统。研究了ADS-B航迹数据处理的技术方法，提出了面向WEB监视数据分发服务的技术实现及服务架构，结合天地图实现了低空飞行动态监视系统。系统满足对低空飞行的监视管理需求，有较好的应用前景。
【关键词】低空飞行 广播式自动相关监视 监视系统 WebGIS
随着新一代通信导航监视技术的发展，基于机载卫星定位系统的广播式自动相关监视（automatic dependent surveillance-broadcast，简称ADS-B）技术得到了应用验证和推广，为空中交通管理提供了更加精确和实时的监视手段。近年来在军民融合发展的背景下，国内重要城市周边和机场建设了大量ADS-B地面站及配套监视系统，运用空管技术面向低空飞行组织、城市安防、应急搜救、反恐处突提供飞行动态监视服务。传统的监视系统软件均采用“一站一用户”C/S结构，难以实现数据组网与网络共享；同时所使用背景地图均为小比例尺地图，难以满足低空管理者对精细地物信息的需求。
本文研究了ADS-B数据处理的技术方法，设计了面向公共互联网的监视数据分发服务架构，结合国家公共地理信息服务平台开发了面向WEB的低空飞行动态监视系统，实现了低空态势信息的网络服务和共享，为低空空域飞行监视与应急救援提供了有效手段。
1 ADS-B航迹数据处理
目前，我国公共运输航空及低空管理对ADS-B地面站的规划，主要采用EUROCONTROL制定的监视数据交换标准Category 021 ADS-B Messages作为数据传输处理标准。相比传统的雷达数据处理，ADS-B报文数据频率高，数据量更大 。
1.1 ADS-B航迹数据缓存设计
ADS-B报文数据经解析后获得航空器目标的飞行数据信息，经计算机系统处理后形成航空器的航迹对象。为提升数据处理性能，设计了多缓存模式实现数据处理和存储。ADS-B航迹数据处理需要的缓存分为航迹ID缓存、航迹轨迹缓存和航迹对象缓存三级，并以
航迹ID编码为采用“系统时间戳+应答机地址码”（yyMMddHHssmm+6位地址码），以保证航迹的唯一性；航迹轨迹存储基于时间标识的航空器空间位置序列；航迹对象用以记录飞行目标的实时状态信息，航迹属性包括航迹ID、地址码、呼号、经度、纬度、高度、速度、航向、应答机编码等信息。
1.2 ADS-B航迹数据处理
1.2.1 航迹对象建立与维持更新
航迹处理模块收到ADS-B报文后，将根据报文数据建立并维持更新对应飞行目标的航迹对象。航迹对象的建立与维持更新流程如图1所示。
1.2.2 航迹过期清除
航迹目标在持续一段时间未收到对应飞行目标的ADS-B报文后，则判断飞行目标已飞离可监视区域或已降落，需对缓存中的航迹对象进行清除。航迹过期清除的方法为：定期遍历航迹轨迹缓存中的航迹轨迹对象，判断航迹轨迹最后更新时间距系统当前时间是否超过预设阀值T；如果满足，则需同时清除对应的航迹ID缓存、航迹轨迹缓存和航迹对象缓存数据。
1.2.3 航迹动态数据存储
为实现对飞行目标历史飞行轨迹的快速查询，航迹动态数据存储采用数据库存储方式，定期遍历航迹对象缓存中的全部航迹信息，以数据记录的形式存储至航迹数据库中。
2 面向WEB的数据分发服务
2.1 基于Json的数据分发服务
Json是一种轻量级的新型数据交换格式，它与XML一样都是一种可扩展标记语言，在执行相同数据的交换处理时，采用Json数据格式比XML数据流量更小，可有效节省带宽。
ADS-B航迹数据分发采用Json数据格式，根据浏览器请求动态封装数据报告后，响应输出数据内容。提供实时飞行动态报告、定制飞行动态报告和历史飞行动态报告三类服务。航迹数据报告输出的数据格式如下：
{"aircraftList"：[{"Id"："1508241605780469"，"Adr"："780469"，"Cal"："ZH9674"，"Lat"：23.6019854，"Lot"：111.9012606，"Alt"：7292，"Spd"：224，"Vrt"：0.0，"Ang"：132，"Fsn"：1408824319240，"Lsn"：1408824463135，"Cnt"：59，"Alm"：""，"Rfp"：""，"Ifm"：""}，{...}......{...}]，"stm"：1408867676382，"total"：109}
2.2 面向WEB的数据服务架构
面向WEB的监视数据处理服务架构设计需综合考虑WEB用户多、并发访问压力大的特点，同时保证服务运行的安全性和稳定性。本数据处理服务架构的设计采用多线程调度模式，服务架构设计如图2所示。
2.3 WEBGIS目标显示处理
为实现目标的可视化，用户浏览器端采用基于WEBGIS富客户端数据处理显示。主要功能包括地图控制和航迹显示处理两部分。
（1）地图显示控制，基于WEBGIS服务，提供地图服务切换、图层显示控制、放大、缩小、漫游、信息查询等功能，同时提供地图点、线、面等元素的标绘功能。
（2）航迹显示处理，航迹显示处理流程如图3所示。
3 系统实现
系统实现基于J2EE技术体系，构建了面向低空的飞行动态监视系统。整体采用轻量级技术架构SpringMVC构建了集中式的数据处理，实现了WEB模式的数据处理与服务，WEBGIS平台采用国家公共地理信息服务平台“天地图”，可提供交通、卫星影像、地形及混合地图等多种地理信息服务。系统飞行动态监视界面如图4所示。
4 结语
本文介绍了构建面向WEB的低空飞行动态监视系统的技术方法和实现途径，并基于WEBGIS平台构建了原型系统。相比传统C/S模式软件，本系统更适用于实现异地多站点ADS-B数据组网的数据中心平台建设，以实现服务的网络化共享并减少设施的重复建设，为低空飞行监视信息化提供了新的思路。
参考文献
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作者单位
中国电子科技集团公司第十五研究所 北京市 100083
