航空气象数据库系统通信分系统设计研究

郭颖杰

摘 要：文章以航空气象数据库系统通信分系统设计为研究对象，首先从多个角度，对民航气象数据库系统通信系统原理进行了分析，随后立足于航空气象数据库系统通信分系统各个环节，对其设计内容进行了分析探讨，以供参考。

关键词：航空气象数据库系统;通信分系统;设计

中图分类号：V351.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）13-0035-02

0 前言

通信分系统作为航空气象数据库系统重要组成部分之一，其中系统气象资料接收、处理、发送、应答方面发挥着重要的作用。 因此有必要对航空气象数据库系统通信分系统设计进行研究探讨分析，对于促使系统功能作用价值发挥，推动我国航空事业实现可持续发展有着重要的现实意义。

1 民航气象数据库系统通信系统原理

1.1 通信主机进程间的通信

对于通信主机进程之间的通信而言，实际应用内容非常复杂，主要内容可包括内存共享、数据源统一、数据存储等。通信系统在组成上虽然由多进程加以上实现，并且数据源具有能够保持统一，但对于其中每一个进程来说，在进行数据处理时都有着对应的排队。进程在对排队内容访问时，主要是通过轮询或触发相关机制来实现，在进行排队读写时，遵循的是先进先出的原则。排队的本质即是根据记数和数据地址，按照顺序进行序存储，与数据本身无关。对于共享全程区而言，他是各个进程控制信息排队与交换的位置，结合实际处理任务，能够分为八个子分区，并且这些分区能够调节大小，由起始程序完成全程区的生成，有着特殊的内存管理与组织方式。

1.2 操作终端与主机间通信

一般情况下，通信主机会直接与操作终端相连，二者之间的通信，主要是在跨平台C/S架构基础之上，借助Socket技术和AIX进程调度技术来完成。在通信系统中。针对发出的电报或其他信息，计算机能够“代劳”一部分，还有很多通信操作需要由通信人员来手工操作完成。具体手工操作内容包括预报编发、错报订正等，在具体通信商，属于人机交互通信方式。具体而言，通常在在通信主机之上，会始终有一个并发监听主服务进程在运行，该进程在运行过程中，通过循环调用fork，能够派生一个子进程，该子进程能够关闭主服务端口，并能够对每个连接（客户）进行处理，还能够对本次连接的认证、请求、应答等信息，做出排队处理。在这种机制下，赋予了服务器更多的灵活性，从而使其能够在同一时间，同时为多个客户提供通信服务，从而也更加有利于通信人员在同一时间，完成多项监控，并作出相应的操作处理。但对于服务客户在具体数量上，其会受到AIX操作系统分配资源限制， 以保障整体通信的稳定性。在具体限制上内容上，可包括进程建立的数量，以及fork子进程在运行时，CPU的时间消耗。例如当通信操作员需要在错报排队之中进行电报调取时，首先主服务进程会发挥作用，要先进行行安全认证，并做好审计记录，同时接受服务的请求，并进行命令解释，由主服务进程创建一个子进程，专门负责该任务的完成，即从指定类型的错报排队之中，依照先进先出原则，调取一份错误电报，然后将该份电报发送到操作员终端操作区，随后将该子进程关闭，本次通信即可结束。与此同时，针对一些持久时间较长的任务，例如报文监测、状态报告等，子进程也会随着任务的持续进行，同时持续存在。

1.3 AFTN异步线路的通信

这对于这种系统通信，主要是在数据C/S架构基础之上，借助TCP/IP Socket流技术来完成。AFTN异步通信在进行信息接收与发送时，首先会启动航空气象数据库系统通信分系统，然后在异步主服务进程与运行下，以各个异步线路读写属性为依据，并结合实际的线路类型、速率、控制位等，完成每条线路的收/发服务子进程创建。例如对于其中的某一条线路而言，当自身存在读写两种属性时，那么线路就会进行两个子进程创建，分别是接收子进程与发送子进程，如果某一条线路只有一条属性，无论是何种属性，均会只创建一个对应线路属性的子进程，并且会专门负责该条线路的信息接收或发送服务，一般线路在接收到子进程后，会围绕收到的数据信息，先对其进行缓存处理，将一些无用的控制符与空格去掉后，然后分批向电报格式检测进程进行信息排队和控制排队。对于发送子进程而言，其主要是通过其它进程在本条线路的排队信息，而进行激活，来完成发送数据的获取，最终获得AFTN相应的发送地址，实现报文异步线路发送。

2 航空气象数据库系统通信分系统设计

2.1 航空气象数据库系统通信分系统整体结构设计

该系统在整体结构之上，主要由两部分组成，一是气象数据收集处理，二是信息应用。在实际应用过程中，用户会在局域网的帮助下，借助web网页或飞行文件综合方式，完成航空中气象情报信息的获取。在业务处理模块，主要由两部分组成，一是气象数据库，二是通信分系统，在实际应用时，能够在通信系统的帮助下，完成民航报告、自动观测资料（AWOS）、常规报告、自動站资料等资料的分析处理，然后，借助预报综合平台，通过网页展示的方式，完成气象信息业务的展示。对于数据库管理子系统而言，它可以通过采用客户机服务器方式，不仅能够对相应资料进行统一的处理，还能够对数据库，进行监控与管理。

2.2 航空气象数据库系统通信分系统需求设计分析

航空气象数据库系统通信分系统在需求设计上，主要包含以下内容，一是在通信分系统之中，需要进行一个通信前置机的配备，并且在数据传输方面，能够支持多种格式的网络传输模式，例如AFTN、PSTN等。二是系统在设计上，应首要确保安全可靠性，并且需要构建监控系统，对系统运行进行实时的监控，当监控系统发现异常状况时，会通过多种方式发出告警，例如以声音、闪烁等方式。三在针对气象资料的处理方面，应能够满足准确、及时、可靠需求，从而在中心通信主机与中心数据交换服务器进行信息数据通信时，能够确保相应数据的准确、可靠、完整、一致性。四是在进行通信系统设计时，还应能够充分满足操作简便性需求，通过以通信系统为基础，将监控和操作与其完成整合统一，在具体操作设计开发上，可以以鼠标为主，以键盘为辅，从而更好的完成图形化界面的操作。与此同时，像相应联机操作手册内容要详尽，软件操作界面设计要科学合理，符合人体工学，有着清晰的界面表达逻辑，颜色搭配要大方美观，整体界面操作要方便自如。五是在进行设计时，还应对通信中间件的开放性加以利用，在与其他分系统进行信息传输时，应尽量采用通信中间件。六是对于通信分系统而言，自身所应用的软件应有安全保护程序，确保通信应用软件在运行时，能够有效保护主进程安全，使其能够不间断运行。七是对于与其他分系统间接口而言，在具体设计上，应尽量保证设计的简洁性、独立性，一旦分系统发生故障问题时，保证不会对其他分系统造成不利影响，并且更加方便于故障点的界定。

2.3 航空气象数据库系统通信分系统设计分析

针对于航空气象数据库系统通信分系统设的设计，应落实好如下设计内容，一是针对系统程序结构，在进行通信分系统业务处理部分设计时，需要做好通信主机上的通信软件设计，并完善系统监视、维护和操作等功能，对于业务处理而言，作为一个实时运行系统，主要负责收集不同气象要素，进行缺漏报文发送，并处理一些图形文件，在MQ管道技术的帮助下，依托于多个进程，促使数据处理效率得到有效提升。与此同时，在内消息队列管理的帮助下，系统还具备如下子功能，例如促使进程间信息及参数完成交换，能够实现异步线路资料发送与接收，与此同时，针对气象资料，也能够进行检查与处理。针对一些电报公报报告信息，也能够及时进行处理，并且在系统监控、维护方面，能够将其进行综合化;在MQ通道之中，管理报文的处理与发送，还能够生成数据库落地文件。

通信业务处理部分功能如下，一是系统起始程序，程序文件名为inimss，主要根据该文件，完成整个通信分系统运行环境搭建。二是异步线路处理，程序文件名为asyn，主要负责接收或发送异步线路。三是公报处理，程序文件名为mfc，主要负责报告格式的接收处理。具体来说，例如对于系统起始程序而言，该程序主要负责整个分系统使用全程区起始，并根据相应的起始表格文件，能够在全程区之中，完成所有表格的自动生成，生与此同时，本程序还能够起始作为信息交换的各子分区，在该系统之中，针对于大部分进程而言，都需要使用全程区，完成信息排队叫交换控制。为了使得全程区使用更加方便，在每个使用全程区的程序之中，需要一个程序头生成，并主要负责全程区各个表格的指针存放。针对于表格的生成，本分系统提供一个函数xmapse.c，在该函数中，输入参数为全程区名字，能够将程序头进行起始，而该程序头的指针是pgl。

在监控导航设计上。主要是以航空气象用户实际需求为依据，为更好的满足用户的需求，需要从监控维护入手，不断提升其直观性，提升监控维护的高效性，与此同时，在实际进行设计时，需要围绕运行状态、维护维修界面等，做好对其的图形化设计，例如在设计监控部分的导航条时，他的主要作用是提供监控功能的总导航，具体功能较为复杂，包含内容众多，例如有进程状态、线路状态、文件系统状态等，需要加载并完成相关界面的显示，并将通过通信链路，接收到的后台程序，实现发监视信息定时发送，并在相关界面上进行集中地显示。

3 结语

綜上所述，航空气象数据库系统通信分系统在航空运行中发挥着重要的作用，其作为通信系统以及监控维护操作平台。能够支持一个数据源，同时向多个本地相同数据库提供数据。通过围绕通信系统，对其设计进行深入探讨分析，能够促使整体系统运行更加安全流畅，使得系统功能作用得到更有效的发挥，从而有效推动我国航空事业的实现更好的发展与进步。

参考文献

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[3] 王立倩，王春玲，周杰群.构建民航气象数据库服务系统运维自动化平台[C]//中国气象学会年会s13气象通信与信息技术应用实践与新技术探索，2014.