民航空地数据链AOC数据处理系统关键技术的研究

摘要

随着技术和计算机技术的发展，新一代民航客机的电子化程度越来越高，更新、更远(如高原航线，越太平洋航线和极地飞行航线)的航线不断被开拓，空域密度越来越大，这一切都对飞机的导航、通讯、监视系统提出了更高的要求。 1989年，ICAO(国际民航组织)对“未来航空导航系统(FANS)”提出了发展规划，FANS勾画了一种民航客机“自由飞行-FreeFlight”的理想场景，以实现高效、经济、快速、安全的旅行。为了适应这种新技术的发展趋势，此后各种新型的机载电子设备不断被加装，航空网络服务供应商和航空公司也投入了大量的基础建设，其中以飞机通讯报文寻址系统(ACARS-机载设备)和空地数据链(空地通讯网络系统)最引人注目。航空公司飞行操控和维修工程中的许多新理念新方法都因此而产生。 本文通过详细分析飞机通讯报文寻址系统(ACARS)的机载设备原理和空地数据链的运作机制，结合航空公司典型的应用需求，展开对ACARSAOC(AirlineOperationControl-航空公司运行控制)报文数据处理系统的设计研究。 本文从结构上分为两部分，第一部(第一、二章)研究数据链的机载硬件环境和空地数据链的网络环境以及数据链服务供应商处理数据链报文的原理；第二部分(第三到第五章)研究应用架构设计方法与应用关键模块的分析与软件实现方法。其中包括： 1.中间件技术的分布式应用架构和商务逻辑组件化(包括组件复用技术)的研究与设计； 2.AOC报文数据结构分析与AOC报文解码器关键进程的设计； 3.关键技术环节分析设计与软件实现方法。 以求探求一种使用成熟计算机软件开发技术建立空地数据链AOC应用的一般方法。最后在第五章，结合中国南方航空公司“飞机远程诊断实时跟踪系统ACRDRTS(R)”的应用开发综合了组件开发策略，并给出真实应用实测数据以检验应用关键性能，以此证明本文的理论研究与实现方法的正确性。

目录

文摘

英文文摘

华南理工大学学位论文原创性声明及版权使用授权书

第一章绪论

1.1背景与理论基础

1.2课题的实际工程意义

1.3国内外文件综述和相关系统简介

1.3.1规范与协议

1.3.2国内外相关系统与应用简介

1.4本研究课题的来源及主要研究内容

1.4.1课题来源

1.4.2主要研究内容

第二章空地数据链系统介绍

2.1飞机通讯寻址报文系统(ACARS)

2.1.1 CMU与ARINC总线系统

2.2.2 CMU软件结构

2.2.3 ARINC总线系统

2.3空地数据链网络环境

2.3.1 ATN网络拓扑结构

2.3.2数据链路由管理

2.4数据链报文体系

2.4.1数据链报文的生成

2.4.2数据链报文规范简介

2.5地面AOC应用系统总体规划

2.5.1飞行运行控制AOC应用

2.5.2机务维修工程AOC应用(Engineering AOC)

2.6本章小结

第三章AOC数据处理系统应用架构分析与设计

3.1企业AOC应用环境分析与性能指标的提出

3.1.1组织结构的广域性

3.1.2企业子网的相对隔离

3.1.3用户的分散性与集中性

3.1.4飞机构型参数的多样性

3.2基于中间件技术的AOC应用架构设计

3.2.1 AOC应用模块划分

3.2.2软件架构分析

3.2.3软件架构设计

3.3本章小结

第四章AOC数据处理系统关键模块分析与软件实现方法

4.1数据链AOC报文典型数据结构分析

4.1.1顺序数据结构化AOC报文

4.1.2循环数据结构化AOC报文

4.1.3数据非结构化AOC报文(FreeText Report)

4.2解码数据库与解码表的建立

4.2.1报头

4.2.2解码表名的定义

4.2.3报头字段的定义

4.2.4源报文的存储

4.2.5顺序数据结构化报文解码表

4.2.6循环数据结构化报文解码表

4.3 AOC报文解码器的进程控制设计

4.3.1 Decoder主进程

4.3.2客户队列池监听进程

4.3.3客户队列池广播

4.3.4报文监视进程

4.4 ACMS飞机状态监控功能关键任务分析与设计

4.4.1总体任务的提出

4.4.2系统启动进程设计

4.4.3基于模板的ACMS报文转换逻辑设计

4.5实时消息跟踪模块中的两个关键算法设计

4.5.1消息剖面逆向检索算法

4.5.2大圆航线(Great Circle Route)的生成算法

4.6本章小结

第五章应用开发分析与综合

5.1系统支撑软件和开发平台的选择

5.1.1系统支撑软件

5.1.2应用开发平台

5.1.3网络通讯协议的选择

5.2开发方案的规划

5.2.1组件开发的协调策略

5.2.2应用的发布协调策略

5.3应用性能评估

5.3.1可扩展性与可维护性

5.3.2数据处理能力

5.4真实应用典型界面截图

5.5本章小节

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文与专利

附录一缩略语表

致谢