關(guān)于航空氣象的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通信分系統(tǒng)基本理論與設(shè)計(jì)詳解

通信分系統(tǒng)作為航空氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)重要組成部分之一，其中系統(tǒng)氣象資料接收、處理、發(fā)送、應(yīng)答方面發(fā)揮著重要的作用。因此有必要對(duì)航空氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通信分系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究探討分析，對(duì)于促使系統(tǒng)功能作用價(jià)值發(fā)揮，推動(dòng)我國(guó)航空事業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1民航氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通信系統(tǒng)原理

1.1通信主機(jī)進(jìn)程間的通信

對(duì)于通信主機(jī)進(jìn)程之間的通信而言，實(shí)際應(yīng)用內(nèi)容非常復(fù)雜，主要內(nèi)容可包括內(nèi)存共享、數(shù)據(jù)源統(tǒng)一、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。通信系統(tǒng)在組成上雖然由多進(jìn)程加以上實(shí)現(xiàn)，并且數(shù)據(jù)源具有能夠保持統(tǒng)一，但對(duì)于其中每一個(gè)進(jìn)程來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)都有著對(duì)應(yīng)的排隊(duì)。進(jìn)程在對(duì)排隊(duì)內(nèi)容訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，主要是通過(guò)輪詢(xún)或觸發(fā)相關(guān)機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)，在進(jìn)行排隊(duì)讀寫(xiě)時(shí)，遵循的是先進(jìn)先出的原則。排隊(duì)的本質(zhì)即是根據(jù)記數(shù)和數(shù)據(jù)地址，按照順序進(jìn)行序存儲(chǔ)，與數(shù)據(jù)本身無(wú)關(guān)。對(duì)于共享全程區(qū)而言，他是各個(gè)進(jìn)程控制信息排隊(duì)與交換的位置，結(jié)合實(shí)際處理任務(wù)，能夠分為八個(gè)子分區(qū)，并且這些分區(qū)能夠調(diào)節(jié)大小，由起始程序完成全程區(qū)的生成，有著特殊的內(nèi)存管理與組織方式。

1.2操作終端與主機(jī)間通信

一般情況下，通信主機(jī)會(huì)直接與操作終端相連，二者之間的通信，主要是在跨平臺(tái)C/S架構(gòu)基礎(chǔ)之上，借助Socket技術(shù)和AIX進(jìn)程調(diào)度技術(shù)來(lái)完成。在通信系統(tǒng)中。針對(duì)發(fā)出的電報(bào)或其他信息，計(jì)算機(jī)能夠“代勞”一部分，還有很多通信操作需要由通信人員來(lái)手工操作完成。具體手工操作內(nèi)容包括預(yù)報(bào)編發(fā)、錯(cuò)報(bào)訂正等，在具體通信商，屬于人機(jī)交互通信方式。具體而言，通常在在通信主機(jī)之上，會(huì)始終有一個(gè)并發(fā)監(jiān)聽(tīng)主服務(wù)進(jìn)程在運(yùn)行，該進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)循環(huán)調(diào)用fork，能夠派生一個(gè)子進(jìn)程，該子進(jìn)程能夠關(guān)閉主服務(wù)端口，并能夠?qū)γ總€(gè)連接（客戶(hù)）進(jìn)行處理，還能夠?qū)Ρ敬芜B接的認(rèn)證、請(qǐng)求、應(yīng)答等信息，做出排隊(duì)處理。在這種機(jī)制下，賦予了服務(wù)器更多的靈活性，從而使其能夠在同一時(shí)間，同時(shí)為多個(gè)客戶(hù)提供通信服務(wù)，從而也更加有利于通信人員在同一時(shí)間，完成多項(xiàng)監(jiān)控，并作出相應(yīng)的操作處理。但對(duì)于服務(wù)客戶(hù)在具體數(shù)量上，其會(huì)受到AIX操作系統(tǒng)分配資源限制，以保障整體通信的穩(wěn)定性。在具體限制上內(nèi)容上，可包括進(jìn)程建立的數(shù)量，以及fork子進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)，CPU的時(shí)間消耗。例如當(dāng)通信操作員需要在錯(cuò)報(bào)排隊(duì)之中進(jìn)行電報(bào)調(diào)取時(shí)，首先主服務(wù)進(jìn)程會(huì)發(fā)揮作用，要先進(jìn)行行安全認(rèn)證，并做好審計(jì)記錄，同時(shí)接受服務(wù)的請(qǐng)求，并進(jìn)行命令解釋?zhuān)芍鞣?wù)進(jìn)程創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程，專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)該任務(wù)的完成，即從指定類(lèi)型的錯(cuò)報(bào)排隊(duì)之中，依照先進(jìn)先出原則，調(diào)取一份錯(cuò)誤電報(bào)，然后將該份電報(bào)發(fā)送到操作員終端操作區(qū)，隨后將該子進(jìn)程關(guān)閉，本次通信即可結(jié)束。與此同時(shí)，針對(duì)一些持久時(shí)間較長(zhǎng)的任務(wù)，例如報(bào)文監(jiān)測(cè)、狀態(tài)報(bào)告等，子進(jìn)程也會(huì)隨著任務(wù)的持續(xù)進(jìn)行，同時(shí)持續(xù)存在。

1.3 AFTN異步線(xiàn)路的通信

這對(duì)于這種系統(tǒng)通信，主要是在數(shù)據(jù)C/S架構(gòu)基礎(chǔ)之上，借助TCP/IP Socket流技術(shù)來(lái)完成。AFTN異步通信在進(jìn)行信息接收與發(fā)送時(shí)，首先會(huì)啟動(dòng)航空氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通信分系統(tǒng)，然后在異步主服務(wù)進(jìn)程與運(yùn)行下，以各個(gè)異步線(xiàn)路讀寫(xiě)屬性為依據(jù)，并結(jié)合實(shí)際的線(xiàn)路類(lèi)型、速率、控制位等，完成每條線(xiàn)路的收/發(fā)服務(wù)子進(jìn)程創(chuàng)建。例如對(duì)于其中的某一條線(xiàn)路而言，當(dāng)自身存在讀寫(xiě)兩種屬性時(shí)，那么線(xiàn)路就會(huì)進(jìn)行兩個(gè)子進(jìn)程創(chuàng)建，分別是接收子進(jìn)程與發(fā)送子進(jìn)程，如果某一條線(xiàn)路只有一條屬性，無(wú)論是何種屬性，均會(huì)只創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)線(xiàn)路屬性的子進(jìn)程，并且會(huì)專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)該條線(xiàn)路的信息接收或發(fā)送服務(wù)，一般線(xiàn)路在接收到子進(jìn)程后，會(huì)圍繞收到的數(shù)據(jù)信息，先對(duì)其進(jìn)行緩存處理，將一些無(wú)用的控制符與空格去掉后，然后分批向電報(bào)格式檢測(cè)進(jìn)程進(jìn)行信息排隊(duì)和控制排隊(duì)。對(duì)于發(fā)送子進(jìn)程而言，其主要是通過(guò)其它進(jìn)程在本條線(xiàn)路的排隊(duì)信息，而進(jìn)行激活，來(lái)完成發(fā)送數(shù)據(jù)的獲取，最終獲得AFTN相應(yīng)的發(fā)送地址，實(shí)現(xiàn)報(bào)文異步線(xiàn)路發(fā)送。

2航空氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通信分系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1航空氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通信分系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)在整體結(jié)構(gòu)之上，主要由兩部分組成，一是氣象數(shù)據(jù)收集處理，二是信息應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，用戶(hù)會(huì)在局域網(wǎng)的幫助下，借助web網(wǎng)頁(yè)或飛行文件綜合方式，完成航空中氣象情報(bào)信息的獲取。在業(yè)務(wù)處理模塊，主要由兩部分組成，一是氣象數(shù)據(jù)庫(kù)，二是通信分系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，能夠在通信系統(tǒng)的幫助下，完成民航報(bào)告、自動(dòng)觀測(cè)資料（AWOS）、常規(guī)報(bào)告、自動(dòng)站資料等資料的分析處理，然后，借助預(yù)報(bào)綜合平臺(tái)，通過(guò)網(wǎng)頁(yè)展示的方式，完成氣象信息業(yè)務(wù)的展示。對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)而言，它可以通過(guò)采用客戶(hù)機(jī)服務(wù)器方式，不僅能夠?qū)ο鄳?yīng)資料進(jìn)行統(tǒng)一的處理，還能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行監(jiān)控與管理。

2.2航空氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通信分系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)分析

航空氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通信分系統(tǒng)在需求設(shè)計(jì)上，主要包含以下內(nèi)容，一是在通信分系統(tǒng)之中，需要進(jìn)行一個(gè)通信前置機(jī)的配備，并且在數(shù)據(jù)傳輸方面，能夠支持多種格式的網(wǎng)絡(luò)傳輸模式，例如AFTN、PSTN等。二是系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上，應(yīng)首要確保安全可靠性，并且需要構(gòu)建監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常狀況時(shí)，會(huì)通過(guò)多種方式發(fā)出告警，例如以聲音、閃爍等方式。三在針對(duì)氣象資料的處理方面，應(yīng)能夠滿(mǎn)足準(zhǔn)確、及時(shí)、可靠需求，從而在中心通信主機(jī)與中心數(shù)據(jù)交換服務(wù)器進(jìn)行信息數(shù)據(jù)通信時(shí)，能夠確保相應(yīng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、可靠、完整、一致性。四是在進(jìn)行通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)能夠充分滿(mǎn)足操作簡(jiǎn)便性需求，通過(guò)以通信系統(tǒng)為基礎(chǔ)，將監(jiān)控和操作與其完成整合統(tǒng)一，在具體操作設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)上，可以以鼠標(biāo)為主，以鍵盤(pán)為輔，從而更好的完成圖形化界面的操作。與此同時(shí)，像相應(yīng)聯(lián)機(jī)操作手冊(cè)內(nèi)容要詳盡，軟件操作界面設(shè)計(jì)要科學(xué)合理，符合人體工學(xué)，有著清晰的界面表達(dá)邏輯，顏色搭配要大方美觀，整體界面操作要方便自如。五是在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)對(duì)通信中間件的開(kāi)放性加以利用，在與其他分系統(tǒng)進(jìn)行信息傳輸時(shí)，應(yīng)盡量采用通信中間件。六是對(duì)于通信分系統(tǒng)而言，自身所應(yīng)用的軟件應(yīng)有安全保護(hù)程序，確保通信應(yīng)用軟件在運(yùn)行時(shí)，能夠有效保護(hù)主進(jìn)程安全，使其能夠不間斷運(yùn)行。七是對(duì)于與其他分系統(tǒng)間接口而言，在具體設(shè)計(jì)上，應(yīng)盡量保證設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)潔性、獨(dú)立性，一旦分系統(tǒng)發(fā)生故障問(wèn)題時(shí)，保證不會(huì)對(duì)其他分系統(tǒng)造成不利影響，并且更加方便于故障點(diǎn)的界定。

2.3航空氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通信分系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

針對(duì)于航空氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通信分系統(tǒng)設(shè)的設(shè)計(jì)，應(yīng)落實(shí)好如下設(shè)計(jì)內(nèi)容，一是針對(duì)系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行通信分系統(tǒng)業(yè)務(wù)處理部分設(shè)計(jì)時(shí)，需要做好通信主機(jī)上的通信軟件設(shè)計(jì)，并完善系統(tǒng)監(jiān)視、維護(hù)和操作等功能，對(duì)于業(yè)務(wù)處理而言，作為一個(gè)實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)收集不同氣象要素，進(jìn)行缺漏報(bào)文發(fā)送，并處理一些圖形文件，在MQ管道技術(shù)的幫助下，依托于多個(gè)進(jìn)程，促使數(shù)據(jù)處理效率得到有效提升。與此同時(shí)，在內(nèi)消息隊(duì)列管理的幫助下，系統(tǒng)還具備如下子功能，例如促使進(jìn)程間信息及參數(shù)完成交換，能夠?qū)崿F(xiàn)異步線(xiàn)路資料發(fā)送與接收，與此同時(shí)，針對(duì)氣象資料，也能夠進(jìn)行檢查與處理。針對(duì)一些電報(bào)公報(bào)報(bào)告信息，也能夠及時(shí)進(jìn)行處理，并且在系統(tǒng)監(jiān)控、維護(hù)方面，能夠?qū)⑵溥M(jìn)行綜合化;在MQ通道之中，管理報(bào)文的處理與發(fā)送，還能夠生成數(shù)據(jù)庫(kù)落地文件。

通信業(yè)務(wù)處理部分功能如下，一是系統(tǒng)起始程序，程序文件名為inimss，主要根據(jù)該文件，完成整個(gè)通信分系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境搭建。二是異步線(xiàn)路處理，程序文件名為asyn，主要負(fù)責(zé)接收或發(fā)送異步線(xiàn)路。三是公報(bào)處理，程序文件名為mfc，主要負(fù)責(zé)報(bào)告格式的接收處理。具體來(lái)說(shuō)，例如對(duì)于系統(tǒng)起始程序而言，該程序主要負(fù)責(zé)整個(gè)分系統(tǒng)使用全程區(qū)起始，并根據(jù)相應(yīng)的起始表格文件，能夠在全程區(qū)之中，完成所有表格的自動(dòng)生成，生與此同時(shí)，本程序還能夠起始作為信息交換的各子分區(qū)，在該系統(tǒng)之中，針對(duì)于大部分進(jìn)程而言，都需要使用全程區(qū)，完成信息排隊(duì)叫交換控制。為了使得全程區(qū)使用更加方便，在每個(gè)使用全程區(qū)的程序之中，需要一個(gè)程序頭生成，并主要負(fù)責(zé)全程區(qū)各個(gè)表格的指針存放。針對(duì)于表格的生成，本分系統(tǒng)提供一個(gè)函數(shù)xmapse.c，在該函數(shù)中，輸入?yún)?shù)為全程區(qū)名字，能夠?qū)⒊绦蝾^進(jìn)行起始，而該程序頭的指針是pgl。

在監(jiān)控導(dǎo)航設(shè)計(jì)上。主要是以航空氣象用戶(hù)實(shí)際需求為依據(jù)，為更好的滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，需要從監(jiān)控維護(hù)入手，不斷提升其直觀性，提升監(jiān)控維護(hù)的高效性，與此同時(shí)，在實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要圍繞運(yùn)行狀態(tài)、維護(hù)維修界面等，做好對(duì)其的圖形化設(shè)計(jì)，例如在設(shè)計(jì)監(jiān)控部分的導(dǎo)航條時(shí)，他的主要作用是提供監(jiān)控功能的總導(dǎo)航，具體功能較為復(fù)雜，包含內(nèi)容眾多，例如有進(jìn)程狀態(tài)、線(xiàn)路狀態(tài)、文件系統(tǒng)狀態(tài)等，需要加載并完成相關(guān)界面的顯示，并將通過(guò)通信鏈路，接收到的后臺(tái)程序，實(shí)現(xiàn)發(fā)監(jiān)視信息定時(shí)發(fā)送，并在相關(guān)界面上進(jìn)行集中地顯示。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，航空氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通信分系統(tǒng)在航空運(yùn)行中發(fā)揮著重要的作用，其作為通信系統(tǒng)以及監(jiān)控維護(hù)操作平臺(tái)。能夠支持一個(gè)數(shù)據(jù)源，同時(shí)向多個(gè)本地相同數(shù)據(jù)庫(kù)提供數(shù)據(jù)。通過(guò)圍繞通信系統(tǒng)，對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行深入探討分析，能夠促使整體系統(tǒng)運(yùn)行更加安全流暢，使得系統(tǒng)功能作用得到更有效的發(fā)揮，從而有效推動(dòng)我國(guó)航空事業(yè)的實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展與進(jìn)步。