一种气象电报辅助系统设计

一种气象电报辅助系统设计

随着民航事业的飞速发展，机场对气象信息依赖性越来越强，现有航空气象电报处理软件效率不高。文章简要论述了一种气象电报辅助系统的方案构想和初步设计，着重论述了涉及到的相關技术。

标签：电报分析民航；辅助系统；设计

在民航领域，管制、情报、气象等各个部门对电报的使用非常频繁。目前，由青岛蓝波公司开发的16路电报处理系统广泛地应用于民航飞行学院各个训练机场，提供基础的电报处理功能。但在日常操作中，气象预报员需要根据报文提示及时发出航路气象报（ROFOR），在每一整点拍发例行天气报（METAR）。同时，预报员还要兼顾日常的天气预报工作，在复杂天气情况下易出现错、漏、忘的情况。为解决这一现象，提高电报操作效率，本文提供一种电报辅助系统，可以根据报文的不同关键字，采用屏幕抖动或语音提示等手段提示预报员及时发送相应报文。

1 设计要求

1.1 可靠性

根据设备使用机场的实际情况，飞行训练全天开展，对本辅助系统的平均故障时间间隔要求很长，因此需要具备非常高的可靠性。

1.2 时效性

该系统处理航空气象报文，涉及机场天气（METAR、TAF）和航路天气报（ROFOR），和飞行训练的指挥工作密切相关，因此要求本辅助系统能够在短时间内及时处理收到的报文，如果未能及时处理会影响正常飞行计划，甚至影响飞行安全。因此，本辅助系统需要具备即时处理能力。

1.3 开放性

本輔助系统为原有的蓝波系统提供了一个开放的接口，后续可以根据该接口对报文进行更多更有效的操作处理，进一步减少人工操作，提高气象报文处理效率和准确率。

1.4 简易性

空管部门的专业气象人员是本辅助系统的使用对象，该系统要求简单易用，这样才方便用户快速上手使用本系统。

2 系统组成

按照上述需求，本辅助系统主要有以下几个功能模块组成：

2.1 参数设置模块

该模块实现定时提醒、关键字、提醒方式等参数的修改控制。

2.2 电报数据读取模块

该模块在不影响主系统的情况下，实现对串口接收到的电报数据的读取，并根据用户设置提取关键字。

2.3 时间显示模块

本模块实现在辅助系统界面上显示日期及时间的功能。

2.4 触发提醒模块

该模块按照用户设定的方式，根据关键字、定时间隔实现提醒的功能。

3 关键技术

3.1 串口数据捕捉

报文实时提取是实现本系统的关键功能，现有电报系统中报文数据通过Modem解调后经DB9串口到终端电脑。常规编程中，串口一旦被占用，其他设备就无法再使用这个串口，串口硬件资源无法共享。要实现串口复用，常用的有两种方法。一是通过硬件焊接实现复用。此方法主要修改电报Modem到终端电脑的数据线，将Modem输出端公头焊接引出另一根数据线接至电脑终端的另一个串口，当收到电报时，两个串口同步接收，辅助系统和主系统各占一个串口，不形成冲突。二是利用虚拟串口软件模拟复制出另一个串口，辅助系统调用虚拟串口实现数据收发。但方法一采用人工焊接，容易出现虚焊，有可能危害电报主系统数据稳定性，同时目前电脑主板只预留一个串口，如增加串口需要增加转接板。方法二在实际使用中，常用的虚拟串口软件并不能直接将某一实际串口接收到的数据同步复制到虚拟串口。在本辅助系统实现过程中，我们利用VxD（Virtual Device Driver，虚拟设备驱动）技术实现了这一功能。

VxD是微软视窗操作系统里对各种硬件资源识别、管理、维护运作的扩展API接口，在Windows95版本中第一次提出。VxD和VMM（虚拟机管理器）一起工作，不可单独调用。随着版本迭代，Windows XP版本中使用了WDM（Win32 Driver Model）整合了VxD和VMM，成为微软全新的驱动程序模式。本辅助系统运行在WIN XP系统下，故采用WDM模式实现串口数据复用。

3.2 报文关键字提取

中国民航航空固定格式电报网AFTN（Aeronautical Fixed Telecommunication Network 航空固定电信网）目前担负着国内与国际航线的空中交通管制，飞行实时动态，航行航路气象以及相关业务部门工作处理等的信息交换业务，是民用航空飞行安全、准点、高效和经济运转的有力保障。根据最新发布的文件《民用航空飞行动态固定电报格式》（MH/T 4007-2006），局方规范了AFTN报文格式的组成构架、关键字类型等相关内容，是AFTN报文拍发、解析的唯一标准。其中，电报种类用三个字母代号表示，具体代号说明如下图：

PLN 飞行预报COR 修订飞行预报

ABS 取消重复与非重复性飞行预报FPL 领航计划报

CHG 修订计划报CNL 取消领航计划报

DEP 起飞报ARR 落地报

DAL 延误报RTN 返航报

ALN 备降报CPL 飞行变更报

EST 预计飞跃报CDN 管制协调报

ACP 管制协调接收报LAM 逻辑确认报

RQP 请求飞行计划报RQS 请求领航计划补充信息报

SPL 领航计划补充信息报ALR 告警报

RCF 无线电通信失效报

图1 电报种类

本辅助系统通过蓝波电报网接入AFTN，根据不同来报类型对应提醒预报员发送相应报文，因此报文类型识别是系统设计重点。按照规范文件的要求，AFTN 标准报文由报头、报体组成。报头包含发报部门、发报时间、接收部门、接收时间等基础数据项，报体包含由固定格式组成的信息内容。据此，报文类型识别工作的主要任务就是：提取报文类型的关键字。通常采用两种数据提取方法。一是“定位分析法”，根据报文类型关键字在报文中特定位置这一特征来提取数据项。“定位分析法”需要以下两个条件来提取数据项：数据项的起始位置和数据项的长度。“定位分析法”代码思路简单明确，代码易于阅读编译，执行效率高。二是“正则分析法”，正则表达式是数學上的一种公式，通常是指一种格式或方程式去匹配一类字符串。按照局方AFTN报文规范，不同的数据项必须有区别于其他数据项的特征，我们通过观察、数学分析，最终提取出各数据项的特征值或特征方