基于正则表达式的飞行情报解析的研究与实现

摘要

情报解析系统是整个航管系统的重要组成部分，对飞行器的飞行安全有着至关重要的作用。文章旨在实现一个基于正则表达式的情报解析系统，以往的情报解析系统都是直接调用正则引擎库来实现正则匹配，这种方法的缺点在于每次调用正则匹配函数都必须历经从自动机的构造到正则匹配的过程，而文章中将自己构建基于DFA（Deterministic Finite Automata）的高效正则引擎来实现情报解析，因为表示所有情报字段的正则表达式是固定的，因此，这样的DFA只需构造一次，这比直接利用正则引擎库要高效。
　　为了创建一个高效的DFA，文章首先扩展了Thompson算法以满足系统需要的所有正则元字符，然后利用扩展的Thompson算法创建NFA（Nondeterministic Finite Automata）、将NFA确定化得到DFA。为了压缩DFA的使用空间，文章从状态数量和状态转移数量两个角度考虑，为了压缩DFA状态数量，文章通过消除不可达状态和合并不可区分状态两方面，实现了一个DFA状态最小化算法；而为了压缩DFA的状态转移数量，文章基于一个状态在不同激励字符作用下可能到达相同的后继状态这一思考，并结合默认边路径长度优化策略，提出了一个经过二次优化的D2FA算法，测试数据表明，相对于原始的D2FA算法，经过二次优化后的D2FA算法在DFA的状态转移边的压缩率上的提升最大达到了4.3％。最后，在最优化DFA的基础上，文章针对每种气象报文、航情通告都设计了基于正则表达式的解析算法；特别地，针对AFTN报文，文章提出了一种基于上下文无关文法和正则表达式相结合的解析算法，使得所有的AFTN报文共用一个解码函数，大大减少了AFTN报文解析代码量，同时也保证了解析结果的正确性。
　　文章研究成果已用于某单位的实际航管系统，设计的情报解析子系统运行良好。

目录

声明

1绪论

1.1选题背景

1.2选题意义

1.3国内外研究现状

1.4论文研究内容

1.5论文章节结构

2飞行情报解析系统架构

2.1三维航管系统的逻辑结构

2.2情报解析系统总体架构

2.3情报接收和发送模块

2.4情报解析模块

2.5本章小结

3正则匹配引擎的研究与实现

3.1正则匹配引擎的算法研究

3.2扩展的Thompson NFA构造算法

3.3 DFA状态最小化算法研究

3.4本章小结

4 DFA空间优化算法研究与实现

4.1 DFA空间优化技术

4.2 D2FA算法思想及实现

4.3 D2FA算法的优化

4.4实验结果与分析

4.5本章小结

5情报解析算法的设计与实现

5.1 航空气象报文解析

5.2飞行计划报文解析

5.3航情通告解析

5.4本章小结

6总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献