张正东

摘 要：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。

关键词：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

本辅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”，正则表达式是数学上的一种公式，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程，通过正则表达式表现出来，然后在报文解析时调用此正则表达式寻找相应数据项，提取报文关键字。

报文在拍发、传输以及接收整个过程中受到的偶然因素影响较大，常常导致报文各个数据项的前后顺序、字符长度发生交叉、错误，此时采用“定位分析法”提取关键字难度较大，甚至容易出现错误。“正则分析法”完全根据数据项的特征来提取数据项，故而即便数据项由于某种原因在原报文中出现不规则顺序，利用“正则分析法”也能够准确地将之提取出来，但是，准确分析出数据项的表达式比较困难，这一点是“正则分析法”的缺点。

“定位分析法”和“正则分析法”都能对AFTN报文进行有效解析，“定位分析法”执行效率较高，但网络传输环境要求严格；“正则分析法”可用于相对较差的网络传输环境，但执行效率比较低。由于项目所在机场气象台原有电报线路采用固定电话铜芯线传输数据，部分线路老化，环境差，故本系统采用“正则分析法”提取报文类型关键字。

4 可靠性分析

4.1 系统可靠性分析

（1）系统稳定性。电报的收发读取工作是本辅助系统正常工作的先决条件，它决定了整个系统的可靠性。在设计方案中，此功能通过调用系统底层服务来实现，保证了电报读取的可靠性，将系统的不稳定性降到最低。

（2）信号稳定性。根据所在机场实际情况，转报系统是基于固定电话网络构架建设的，电话信号的稳定性直接影响着系统的正常运转。如果信号中断或者断续，影响到收发服务的正常工作，也会影响本辅助系统的使用。

（3）终端稳定性。终端包括处理终端电脑和调制解调器

（Modem），终端对整个系统的稳定性影响相对较小，不会影响报文的接收和数据的存储，但是会影响到用户收发报文。

4.2 提升可靠性的措施

（1）操作系统定时重启，根据微软公司的建议，这一点可有效减少系统假死的概率，若采用服务器版的操作系统，可靠性会更高。根据运行机场实际运行时间的要求，在程序中编写一个自动重启的模块，设定在每日凌晨5点钟时执行重启操作。

（2）开发遥控程序，升级本系统，增加远程提醒功能。本辅助系统本身可以不断检测系统的工作状态，可以设置为出现特殊情况时发送远程提醒，值班人员可以通过根据提醒内容及时采取处理措施。

（3）相关设备备份，例如Modem，相关线路也要备份，做到一主一备。

（4）配置不间断电源（UPS）保障供电稳定。

5 结束语

本系统实现了自动、及时、准确地对航空气象报文关键字的抓取，并根据对应关键字提示用户进行相应操作，对目前的电报操作程序进行了简化，解决了原先软件中存在的一些缺陷，提高了工作效率，给用户工作带来了方便。另外，本系统采用模块化编程设计，在以后的实际运行中，会隨着用户的要求不断的完善增加，满足用户的不同需求。相信随着本系统的投入使用，预报人员的工作效率会进一步提升，成为适合相关单位使用的电报辅助提示系统。

参考文献

[1]智俊平.中国民航AFTN报文解析方法探究[J].内蒙古科技与经济，2011（09）：94-95.

[2]李宗琦.关于我国航空机务维修成本管理信息化的思考[J].计算机工程，2005（S1）：15-16+19.