專利名稱：基于soa的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)及其運作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于民航技術領域,特別是涉及一種基于SOA的航班延誤波及分析與預測系 統(tǒng)及其運作方法。
背景技術：
目前，航班延誤是一個困擾全球民航業(yè)的難題。對于該問題的研究大致分為事前預測 和事后統(tǒng)計分析兩方面，對于后者已經(jīng)有比較多的研究，國內(nèi)機場和航空公司等民航運 營單位信息系統(tǒng)也大都實現(xiàn)了對延誤航班的統(tǒng)計，而在事前預測方面，此前雖然有一些 初步的理論探討，例如基于機場跑道競爭資源的航班延誤研究，然而尚缺乏系統(tǒng)地、可 操作性的預測算法模型以及對航班延誤波及分析和預測軟件系統(tǒng)的具體實現(xiàn)。此外，在 事后統(tǒng)計分析方面，目前的航班大面積延誤預測方式主要是在統(tǒng)計分析大量的歷史數(shù)據(jù) 之上，力圖發(fā)現(xiàn)航班延誤規(guī)律，并以此為基礎計算當前運行狀態(tài)下延誤的條件概率。這 種方法雖然對于宏觀預測通常可以給出較好的統(tǒng)計效果，然而由于它完全從統(tǒng)計規(guī)律出 發(fā)，因此往往無法給出具有說服力的延誤原因。特別是，這種方法對于特定的預測任務 所給出的結(jié)果往往比較模糊，缺乏可操作性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術存在的問題，提供了一種基于S0A的航班延誤波及分析與預 測系統(tǒng)及其運作方法。
本發(fā)明的目的之一是提供一種基于SOA，預測計算功能采用Web服務實現(xiàn)，具有良好 的開放性，并且支持跨系統(tǒng)、跨平臺的調(diào)用等特點的基于S0A的航班延誤波及分析與預 測系統(tǒng)。
本發(fā)明基于S0A的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)采用如下技術方案
基于S0A的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)，其特點是包括機場數(shù)據(jù)采集前置機、
數(shù)據(jù)庫服務器、應用服務器、圖形服務器、Web服務計算服務器、客戶端設備以及網(wǎng)絡通
訊系統(tǒng)，系統(tǒng)邏輯架構部分功能如下
(l)應用服務器通過連接在有線局域網(wǎng)中的機場數(shù)據(jù)采集前置機采集機場實時運行數(shù)據(jù)并進行規(guī)范化處理，然后存放于數(shù)據(jù)庫服務器中；
(2) 應用服務器讀取數(shù)據(jù)庫服務器中的航班運行數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為指定格式的XML數(shù)據(jù)后 傳輸給Web服務計算服務器處理；
(3) Web服務計算服務器處理后所得預測結(jié)果傳輸給應用服務器，經(jīng)過轉(zhuǎn)換處理后將 數(shù)據(jù)存放于數(shù)據(jù)庫服務器中；
(4) 在預測模型評估期，應用服務器訪問數(shù)據(jù)庫服務器中的航班運行歷史數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換 后傳輸給Web服務計算服務器上的各個預測Web服務計算處理，并將它們返回的預測結(jié) 果與實際延誤情況進行比對，按擬合程度給出各預測模型的評估權重，并存放于數(shù)據(jù)庫 中；
(5) 在執(zhí)行預測任務期，應用服務器依據(jù)數(shù)據(jù)庫中記錄的各預測模型的評估權重，對 各預測Web服務返回的預測結(jié)果進行加權處理，給出綜合預測結(jié)果及相應的說明；
(6) 應用服務器、圖形服務器和數(shù)據(jù)庫服務器根據(jù)相連的客戶端設備的種類，協(xié) 作生成適當格式的延誤預測信息，返回給各個相應的客戶端進行顯示。
本發(fā)明基于SOA的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)還可以采用如下技術措施 所述的基于SOA的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)，其特點是數(shù)據(jù)庫服務器、應用 服務器、圖形服務器、Web服務計算服務器均為軟件意義上的服務器；在實際部署時，每 一個軟件服務器可以部署在一臺單獨的硬件服務器上；或?qū)讉€軟件服務器部署在小于 四臺的硬件服務器上；或?qū)?shù)據(jù)庫服務器部署在一臺硬件服務器上，將應用服務器和圖 形服務器部署在同一臺硬件服務器上，將Web服務計算服務器布置在一臺硬件服務器上。 所述的基于SOA的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)，其特點是應用服務器包含數(shù)據(jù) 采集網(wǎng)關服務、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務、預測模型評估服務、預測結(jié)果生成服務、移動智能設備 服務、安全認證服務及主控臺程序；其中，
(1) 數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關服務用于獲取機場數(shù)據(jù)采集前置機所采集的運行數(shù)據(jù)并進行規(guī)范 化處理，所得的航班運行數(shù)據(jù)存放于數(shù)據(jù)庫服務器中；
(2) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務用于將航班運行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為指定格式的XML文檔，然后傳輸給 Web服務計算服務器進行計算處理；Web服務計算服務器返回的預測結(jié)果為指定格式的 XML文檔，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務再次轉(zhuǎn)換處理后參與后續(xù)計算；
(3) 預測模型評估服務該服務用于對預測模型的評估期；對Web服務計算服務器上 的各個預測Web服務返回的預測結(jié)果與實際延誤情況進行比對，給出對各種預測計算模型的評估權重并存放于數(shù)據(jù)庫中；
(4) 預測結(jié)果生成服務該服務用于執(zhí)行預測任務期。依據(jù)數(shù)據(jù)庫中對各預測模型的 評估權重，對各預測模型Web服務返回的預測結(jié)果進行加權處理，給出綜合預測結(jié)果及 說明；
(5) 移動智能設備服務是可以滿足多個中低端移動智能設備同時訪問的近距離無線 交互式應用服務，該服務無需在移動智能設備上安裝任何額外的軟件或支付任何通信費 用，允許用戶利用普通手機(需支持藍牙或紅外等無線通訊協(xié)議)發(fā)出預測指令并獲取 預測結(jié)果；
(6) 安全認證服務負責驗證系統(tǒng)用戶身份的合法性；
(7) 主控臺程序是其他應用服務的主控程序，也是整個系統(tǒng)的控制中心。用于觸發(fā) 或調(diào)用其它應用服務和圖形服務；包括設置數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關服務的采集頻率并觸發(fā)數(shù)據(jù)
采集事件；觸發(fā)對各個預測模型的評估任務；觸發(fā)對當前航班運行數(shù)據(jù)的實際預測任務 等。
所述的基于SOA的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)，其特點是數(shù)據(jù)庫服務器包含航
班計劃表、航班計劃明細表、航空公司表、飛機表、機型表、預警等級表、預測模型表、 預測模型評估表、預測結(jié)果表、預測顯示客戶端表以及系統(tǒng)用戶表，用于存放航班基礎 信息、航班運行數(shù)據(jù)、預測模型評估信息、航班延誤預測結(jié)果和系統(tǒng)基礎信息。
所述的基于SOA的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)，其特點是圖形服務器用于生成 針對航班延誤波及DAG、高級Petri網(wǎng)、貝葉斯網(wǎng)絡以及元胞自動機的仿真視圖，為用戶 和用戶程序提供圖形服務，
(1) 航班延誤預測圖形服務采用Web服務發(fā)布接口 ，并以XML文檔作為通訊介質(zhì)；
(2) 圖形服務包括外層服務和核心引擎兩部分。外層服務負責加載和解析應用服務器 傳來的波及延誤計算結(jié)果XML文檔，生成針對航班延誤DAG、高級Petri網(wǎng)、貝葉斯網(wǎng)絡、 元胞自動機仿真視圖以及棒圖等統(tǒng)計圖的圖形XML文檔，該圖形XML文檔描述了生成目 標圖形所需要的一切信息；核心引擎負責加載由外層服務生成的圖形XML文檔，經(jīng)過一 系列處理后生成相應的圖形流，并返回給支持圖形顯示的預測顯示客戶端；
(3) 不同的航班延誤模型和統(tǒng)計圖的圖形XML文檔的格式是統(tǒng)一的，區(qū)別僅在于對圖 元屬性和樣式的設置；
(4) 本質(zhì)上，核心引擎可以生成所支持的任何圖形，具體生成何種圖形則取決于傳入的圖形XML文檔。
所述的基于SOA的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)，其特點是Web服務計算服務器包 括航班延誤波及DAG、高級Petri網(wǎng)、貝葉斯網(wǎng)絡以及元胞自動機在內(nèi)的多種航班延誤波 及分析與預測模型算法Web服務；
(1) 每一種航班延誤波及分析與預測模型算法被實現(xiàn)為一個獨立的Web服務；
(2) 分配給每一種預測模型的評估權重會發(fā)生變化；兩個典型的調(diào)整條件為a、有 新的預測模型加入系統(tǒng)；b、當前航班運行數(shù)據(jù)成為歷史數(shù)據(jù)；
(3) 各預測Web服務的輸入數(shù)據(jù)和預測計算結(jié)果均為XML文檔格式；
(4) 各預測Web服務具有一致的接口定義，新增預測算法Web服務只要遵從這個接口 ， 并且在數(shù)據(jù)庫服務器中進行注冊后，就可以被客戶程序自動識別；
(5) Web服務遵從標準，可以被不同平臺、不同類型的用戶程序調(diào)用。 所述的基于SOA的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)，其特點是客戶端設備包括計算
機工作站、移動智能設備
(1) 客戶端設備既可以被動接受應用服務器周期性廣播的預測結(jié)果，也可以主動發(fā)出
預測計算請求，即時獲取預測計算結(jié)果；
(2) 計算機工作站軟件是采用AJAX技術開發(fā)的豐富客戶端程序，支持與應用服務器 之間的異步通訊；
(3) 移動智能設備可被應用服務器自動識別，無需安裝任何額外的軟件或支付任何電 信通信費用；
(4) 客戶端設備在接入系統(tǒng)時，首先需要通過應用服務器上的安全認證服務的用戶身 份驗證；
(5) 計算機工作站通過有線局域網(wǎng)與服務器系統(tǒng)相連；包括中低端智能手機在內(nèi)的便 攜式智能設備通過藍牙訪問應用服務器上的移動智能設備服務。
所述的基于SOA的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)，其特點是網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)包括有 線局域網(wǎng)、無線藍牙通訊；Web服務計算服務器布置在廣域網(wǎng)中，供遠程客戶訪問。
本發(fā)明目的之二是提供一種為機場、航空公司、民航總局、空管以及旅客提供必要 的預測信息，為預測結(jié)果提供必要的原因說明等特點的基于SOA的航班延誤波及分析與 預測系統(tǒng)的運作方法。
本發(fā)明基于SOA的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)的運作方法采用如下技術方案-基于SOA的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)的運作方法，其特點是預測任務的執(zhí)行 模式包括廣播式預測和請求式預測兩種；廣播式預測以應用服務器作為控制中心，既可 以在服務端按設定的周期自動執(zhí)行預測計算，也可以在服務端通過主控臺程序手工觸發(fā) 預測計算，兩種情況下預測計算結(jié)果均通過廣播方式推送到各相連的預測顯示客戶端； 請求式預測則是由客戶端發(fā)出預測請求指令，應用服務器響應請求觸發(fā)后續(xù)計算處理流 程，并將預測結(jié)果返回給發(fā)出請求的客戶端；其中，廣播式預測為典型運作模式，其具 體執(zhí)行流程如下
(1) 啟動應用服務器上的主控臺程序，設置數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關服務的采集頻率以周期性地 或手工觸發(fā)數(shù)據(jù)采集事件，采集機場當時運行數(shù)據(jù)并進行規(guī)范化處理，然后存放于數(shù)據(jù) 庫服務器中；
(2) 應用服務器上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務讀取數(shù)據(jù)庫服務器中的當前航班運行數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為 指定格式的XML數(shù)據(jù)，然后傳輸給沐eb服務計算服務器處理；
(3) Web服務計算服務器上的各個預測Web服務計算所得預測結(jié)果傳輸給應用服 務器，經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務轉(zhuǎn)換后傳給預測結(jié)果生成服務，后者根據(jù)數(shù)據(jù)庫中存儲的各預測 模型的評估權重，對各預測Web服務返回的預測結(jié)果進行加權處理，給出綜合預測評判 結(jié)果及相應的說明并存入數(shù)據(jù)庫；
(4) 主控臺程序?qū)ML格式的綜合預測結(jié)果傳輸給移動智能設備服務和圖形服務
器；
(5) 移動智能設備服務接收到XML格式的預測數(shù)據(jù)后，生成移動智能設備AT指 令，傳輸給通過藍牙連接的所有移動智能設備，移動智能設備解析AT指令并將綜合預測 結(jié)果顯示給用戶；
(6) 圖形服務器接收到XML格式的綜合預測結(jié)果后生成預測圖形流，連同附加文 字信息以XML格式廣播給數(shù)據(jù)庫服務器中注冊的所有計算機工作站；
(7) 計算機工作站接收到XML格式的預測數(shù)據(jù)后，解析并顯示給用戶。 本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果
基于SOA的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)及其運作方法，采用大量的航班運行歷史 數(shù)據(jù)對各個預測模型進行評估，根據(jù)擬合情況分配相應的權重；在執(zhí)行預測任務時，實 時采集機場航班運行數(shù)據(jù)并傳輸給各預測模型計算處理，所返回的預測結(jié)果經(jīng)過加權處 理后產(chǎn)生綜合預測結(jié)果及說明，提高了預測的準確性和說服力。本發(fā)明基于SOA,預測計頁
算功能采用Web服務實現(xiàn)，具有良好的開放性，新增預測計算模型只需發(fā)布新的Web服 務并遵從既定接口即可，并且支持跨系統(tǒng)、跨平臺的調(diào)用。采用XML作為數(shù)據(jù)傳輸和交 換媒介，保證了系統(tǒng)具有良好的互操作性。本發(fā)明提供了豐富的延誤預測信息表現(xiàn)，包 括數(shù)據(jù)網(wǎng)格、數(shù)學模型仿真視圖、統(tǒng)計圖以及XML文檔等多種計算結(jié)果表現(xiàn)方式；提供 了不同剖面的延誤預測信息，包括從機場、航空公司、旅客以及特定的航班計劃等不同 剖面考察的延誤波及分析和預測信息；面向不同層次的用戶對象，為民航總局、空管、 航空公司、機場以及旅客等不同層次的用戶提供相應的延誤預測信息；支持多樣的延誤 信息訪問媒介，可以通過網(wǎng)頁、觸摸屏、便攜式智能設備等手段獲得延誤預測信息；動 態(tài)可配置，數(shù)學模型的計算參數(shù)可以靈活設置，系統(tǒng)界面風格可由用戶根據(jù)喜好自由定 義。仿真實驗表明，本發(fā)明可以有效地用于民航領域完成大面積航班延誤波及分析與預 測。


圖l是系統(tǒng)邏輯架構示意圖； 圖2是圖形服務運作流程示意圖； 圖3是系統(tǒng)硬件架構示意圖。。
具體實施例方式
為能進一步了解本發(fā)明的技術內(nèi)容、特點及功效，茲列舉以下實例，并配合附圖詳 細說明如下
參照附圖l、圖2和圖3。
實施例1
基于SOA的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)，包括機場數(shù)據(jù)采集前置機、數(shù)據(jù)庫服務 器、應用服務器、圖形服務器、Web服務計算服務器、客戶端設備以及網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)，系 統(tǒng)邏輯架構部分功能如下
(1) 應用服務器通過連接在有線局域網(wǎng)中的機場數(shù)據(jù)采集前置機來集機場實時運行 數(shù)據(jù)并進行規(guī)范化處理，然后存放于數(shù)據(jù)庫服務器中
(2) 應用服務器讀取數(shù)據(jù)庫服務器中的航班運行數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為指定格式的XML數(shù)據(jù)后 傳輸給Web服務計算服務器處理；
(3) Web服務計算服務器處理后所得預測結(jié)果傳輸給應用服務器，經(jīng)過轉(zhuǎn)換處理后將數(shù)據(jù)存放于數(shù)據(jù)庫服務器中；
(4) 在預測模型評估期，應用服務器訪問數(shù)據(jù)庫服務器中的航班運行歷史數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換 后傳輸給Web服務計算服務器上的各個預測Web服務計算處理，并將它們返回的預測結(jié) 果與實際延誤情況進行比對，按擬合程度給出各預測模型的評估權重，并存放于數(shù)據(jù)庫 中；
(5) 在執(zhí)行預測任務期，應用服務器依據(jù)數(shù)據(jù)庫中記錄的各預測模型的評估權重，對 各預測Web服務返回的預測結(jié)果進行加權處理，給出綜合預測結(jié)果及相應的說明；
(6) 應用服務器、圖形服務器和數(shù)據(jù)庫服務器根據(jù)相連的客戶端設備的種類，協(xié) 作生成適當格式的延誤預測信息，返回給各個相應的客戶端進行顯示。
數(shù)據(jù)庫服務器、應用服務器、圖形服務器、Web服務計算服務器均為軟件意義上的服 務器；在實際部署時，每一個軟件服務器可以部署在一臺單獨的硬件服務器上；或?qū)?個軟件服務器部署在小于四臺的硬件服務器上；或?qū)?shù)據(jù)庫服務器部署在一臺硬件服務 器上，將應用服務器和圖形服務器部署在同一臺硬件服務器上，將Web服務計算服務器 布置在一臺硬件服務器上。
應用服務器包含數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關服務、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務、預測模型評估服務、預測結(jié)果 生成服務、移動智能設備服務、安全認證服務及主控臺程序；其中，
(1) 數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關服務用于獲取機場數(shù)據(jù)采集前置機所采集的運行數(shù)據(jù)并進行規(guī)范 化處理，所得的航班運行數(shù)據(jù)存放于數(shù)據(jù)庫服務器中；
(2) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務用于將航班運行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為指定格式的XML文檔，然后傳輸給 Web服務計算服務器進行計算處理；Web服務計算服務器返回的預測結(jié)果為指定格式的 XML文檔，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務再次轉(zhuǎn)換處理后參與后續(xù)計算；
(3) 預測模型評估服務該服務用于對預測模型的評估期；對Web服務計算服務器上 的各個預測Web服務返回的預測結(jié)果與實際延誤情況進行比對，給出對各種預測計算模 型的評估權重并存放于數(shù)據(jù)庫中；
(4) 預測結(jié)果生成服務該服務用于執(zhí)行預測任務期。依據(jù)數(shù)據(jù)庫中對各預測模型的 評估權重，對各預測模型Web服務返回的預測結(jié)果進行加權處理，給出綜合預測結(jié)果及 說明；
(5) 移動智能設備服務是可以滿足多個中低端移動智能設備同時訪問的近距離無線 交互式應用服務，該服務無需在移動智能設備上安裝任何額外的軟件或支付任何通信費用，允許用戶利用普通手機(需支持藍牙或紅外等無線通訊協(xié)議)發(fā)出預測指令并獲取 預測結(jié)果；
(6) 安全認證服務負責驗證系統(tǒng)用戶身份的合法性；
(7) 主控臺程序是其他應用服務的主控程序，也是整個系統(tǒng)的控制中心。用于觸發(fā) 或調(diào)用其它應用服務和圖形服務；包括設置數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關服務的采集頻率并觸發(fā)數(shù)據(jù) 采集事件；觸發(fā)對各個預測模型的評估任務；觸發(fā)對當前航班運行數(shù)據(jù)的實際預測任務 等。
數(shù)據(jù)庫服務器包含航班計劃表、航班計劃明細表、航空公司表、飛機表、機型表、 預警等級表、預測模型表、預測模型評估表、預測結(jié)果表、預測顯示客戶端表以及系統(tǒng) 用戶表，用于存放航班基礎信息、航班運行數(shù)據(jù)、預測模型評估信息、航班延誤預測結(jié) 果和系統(tǒng)基礎信息。
圖形服務器用于生成針對航班延誤波及DAG、高級Petri網(wǎng)、貝葉斯網(wǎng)絡以及元胞自 動機的仿真視圖，為用戶和用戶程序提供圖形服務，
(1) 航班延誤預測圖形服務采用Web服務發(fā)布接口，并以XML文檔作為通訊介質(zhì)；
(2) 圖形服務包括外層服務和核心引擎兩部分。外層服務負責加載和解析應用服務器 傳來的波及延誤計算結(jié)果XML文檔，生成針對航班延誤DAG、高級Petri網(wǎng)、貝葉斯網(wǎng)絡、 元胞自動機仿真視圖以及棒圖等統(tǒng)計圖的圖形XML文檔，該圖形XML文檔描述了生成目 標圖形所需要的一切信息；核心引擎負責加載由外層服務生成的圖形XML文檔，經(jīng)過一 系列處理后生成相應的圖形流，并返回給支持圖形顯示的預測顯示客戶端；
(3) 不同的航班延誤模型和統(tǒng)計圖的圖形XML文檔的格式是統(tǒng)一的，區(qū)別僅在于對圖 元屬性和樣式的設置；
(4) 本質(zhì)上，核心引擎可以生成所支持的任何圖形，具體生成何種圖形則取決于傳入 的圖形XML文檔。
Web服務計算服務器包括航班延誤波及DAG、高級Petri網(wǎng)、貝葉斯網(wǎng)絡以及元胞自 動機在內(nèi)的多種航班延誤波及分析與預測模型算法Web服務；
(1) 每一種航班延誤波及分析與預測模型算法被實現(xiàn)為一個獨立的Web服務；
(2) 分配給每一種預測模型的評估權重會發(fā)生變化；兩個典型的調(diào)整條件為a、有 新的預測模型加入系統(tǒng)；b、當前航班運行數(shù)據(jù)成為歷史數(shù)據(jù)；
(3) 各預測Web服務的輸入數(shù)據(jù)和預測計算結(jié)果均為XML文檔格式；(4) 各預測Web服務具有一致的接口定義,新增預測算法Web服務只要遵從這個接口 ， 并且在數(shù)據(jù)庫服務器中進行注冊后，就可以被客戶程序自動識別；
(5) Web服務遵從標準，可以被不同平臺、不同類型的用戶程序調(diào)用。 客戶端設備包括計算機工作站、移動智能設備
(1) 客戶端設備既可以被動接受應用服務器周期性廣播的預測結(jié)果，也可以主動發(fā)出 預測計算請求，即時獲取預測計算結(jié)果；
(2) 計算機工作站軟件是采用AJAX技術開發(fā)的豐富客戶端程序，支持與應用服務器 之間的異步通訊；
(3) 移動智能設備可被應用服務器自動識別，無需安裝任何額外的軟件或支付任何電 信通信費用；
(4) 客戶端設備在接入系統(tǒng)時，首先需要通過應用服務器上的安全認證服務的用戶身 份驗證；
(5) 計算機工作站通過有線局域網(wǎng)與服務器系統(tǒng)相連；包括中低端智能手機在內(nèi)的便 攜式智能設備通過藍牙訪問應用服務器上的移動智能設備服務。
網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)包括有線局域網(wǎng)、無線藍牙通訊；Web服務計算服務器布置在廣域 網(wǎng)中，供遠程客戶訪問。
實施例2
基于SOA的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)的運作方法，其預測任務的執(zhí)行模式包括 廣播式預測和請求式預測兩種；廣播式預測以應用服務器作為控制中心，既可以在服務 端按設定的周期自動執(zhí)行預測計算，也可以在服務端通過主控臺程序手工觸發(fā)預測計算， 兩種情況下預測計算結(jié)果均通過廣播方式推送到各相連的預測顯示客戶端；請求式預測 則是由客戶端發(fā)出預測請求指令，應用服務器響應請求觸發(fā)后續(xù)計算處理流程，并將預 測結(jié)果返回給發(fā)出請求的客戶端；其中，廣播式預測為典型運作模式，其具體執(zhí)行流程 如下
(1) 啟動應用服務器上的主控臺程序，設置數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關服務的采集頻率以周期性地 或手工觸發(fā)數(shù)據(jù)采集事件，采集機場當時運行數(shù)據(jù)并進行規(guī)范化處理，然后存放于數(shù)據(jù) 庫服務器中；
(2) 應用服務器上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務讀取數(shù)據(jù)庫服務器中的當前航班運行數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為指定格式的XML數(shù)據(jù)，然后傳輸給Web服務計算服務器處理；
(3) Web服務計算服務器上的各個預測Web服務計算所得預測結(jié)果傳輸給應用服務 器，經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務轉(zhuǎn)換后傳給預測結(jié)果生成服務，后者根據(jù)數(shù)據(jù)庫中存儲的各預測模 型的評估權重，對各預測Web服務返回的預測結(jié)果進行加權處理，給出綜合預測評判結(jié) 果及相應的說明并存入數(shù)據(jù)庫；
(4) 主控臺程序?qū)ML格式的綜合預測結(jié)果傳輸給移動智能設備服務和圖形服務
器；
(5) 移動智能設備服務接收到XML格式的預測數(shù)據(jù)后，生成移動智能設備AT指令， 傳輸給通過藍牙連接的所有移動智能設備，移動智能設備解析AT指令并將綜合預測結(jié)果 顯示給用戶；
(6) 圖形服務器接收到XML格式的綜合預測結(jié)果后生成預測圖形流，連同附加文字 信息以XML格式廣播給數(shù)據(jù)庫服務器中注冊的所有計算機工作站；
(7) 計算機工作站接收到XML格式的預測數(shù)據(jù)后，解析并顯示給用戶。 本實施例包括硬件和軟件兩部分，硬件包括計算機設備和網(wǎng)絡設備，組網(wǎng)通信協(xié)議
為TCP/IP，硬件架構參見圖3。軟件包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫服務器軟件、應用服務器軟 件、圖形服務軟件以及客戶端軟件。系統(tǒng)基礎建設步驟如下
(1) 組建局域網(wǎng)，將各計算機設備聯(lián)網(wǎng)。
(2) 安裝數(shù)據(jù)庫服務器、應用服務器、圖形服務器和計算機工作站客戶端軟件。
(3) 導入航班歷史運行數(shù)據(jù)，錄入系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)，涉及航班計劃表、航班計劃明細表、 航空公司表、飛機表、機型表、預警等級表、預測模型表、預測結(jié)果表、預測顯示客戶 端表以及系統(tǒng)用戶表。
(4) 利用歷史數(shù)據(jù)對各個預測模型進行測評，評估結(jié)果存入預測模型評估表。
在執(zhí)行預測任務時， 一般采用廣播式預測。這種預測模式以應用服務器作為控制中 心，既可以在服務端按設定的周期自動執(zhí)行預測計算，也可以在服務端通過主控臺程序 手工觸發(fā)預測計算，兩種情況下預測計算結(jié)果均通過廣播方式推送到各相連的客戶端。 請求式預測則是由客戶端發(fā)出預測請求指令，應用服務器響應請求觸發(fā)后續(xù)計算處理流 程，并將預測結(jié)果返回給發(fā)出請求的客戶端。
權利要求
1. 基于SOA的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)，其特征是包括機場數(shù)據(jù)采集前置機、數(shù)據(jù)庫服務器、應用服務器、圖形服務器、Web服務計算服務器、客戶端設備以及網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)，系統(tǒng)邏輯架構部分功能如下(1)應用服務器通過連接在有線局域網(wǎng)中的機場數(shù)據(jù)采集前置機采集機場實時運行數(shù)據(jù)并進行規(guī)范化處理，然后存放于數(shù)據(jù)庫服務器中；(2)應用服務器讀取數(shù)據(jù)庫服務器中的航班運行數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為指定格式的XML數(shù)據(jù)后傳輸給Web服務計算服務器處理；(3)Web服務計算服務器處理后所得預測結(jié)果傳輸給應用服務器，經(jīng)過轉(zhuǎn)換處理后將數(shù)據(jù)存放于數(shù)據(jù)庫服務器中；(4)在預測模型評估期，應用服務器訪問數(shù)據(jù)庫服務器中的航班運行歷史數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換后傳輸給Web服務計算服務器上的各個預測Web服務計算處理，并將它們返回的預測結(jié)果與實際延誤情況進行比對，按擬合程度給出各預測模型的評估權重，并存放于數(shù)據(jù)庫中；(5)在執(zhí)行預測任務期，應用服務器依據(jù)數(shù)據(jù)庫中記錄的各預測模型的評估權重，對各預測Web服務返回的預測結(jié)果進行加權處理，給出綜合預測結(jié)果及相應的說明；(6)應用服務器、圖形服務器和數(shù)據(jù)庫服務器根據(jù)相連的客戶端設備的種類，協(xié)作生成適當格式的延誤預測信息，返回給各個相應的客戶端進行顯示。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于S0A的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)，其特征是數(shù)據(jù)庫 服務器、應用服務器、圖形服務器、Web服務計算服務器均為軟件意義上的服務器； 在實際部署時，每一個軟件服務器可以部署在一臺單獨的硬件服務器上；或?qū)讉€軟 件服務器部署在小于四臺的硬件服務器上；或?qū)?shù)據(jù)庫服務器部署在一臺硬件服務器 上，將應用服務器和圖形服務器部署在同一臺硬件服務器上，將Web服務計算服務器 布置在一臺硬件服務器上。
3. 根據(jù)權利要求1所述的基于S0A的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)，其特征是應用服 務器包含數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關服務、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務、預測模型評估服務、預測結(jié)果生成服務、 移動智能設備服務、安全認證服務及主控臺程序；其中，(1)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關服務用于獲取機場數(shù)據(jù)采集前置機所采集的運行數(shù)據(jù)并進行規(guī)范化處理，所得的航班運行數(shù)據(jù)存放于數(shù)據(jù)庫服務器中；(2) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務用于將航班運行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為指定格式的XML文檔，然后傳輸 給Web服務計算服務器進行計算處理；Web服務計算服務器返回的預測結(jié)果為指定格 式的XML文檔，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務再次轉(zhuǎn)換處理后參與后續(xù)計算；(3) 預測模型評估服務該服務用于對預測模型的評估期；對Web服務計算服務 器上的各個預測Web服務返回的預測結(jié)果與實際延誤情況進行比對，給出對各種預測 計算模型的評估權重并存放于數(shù)據(jù)庫中；(4) 預測結(jié)果生成服務該服務用于執(zhí)行預測任務期。依據(jù)數(shù)據(jù)庫中對各預測模 型的評估權重，對各預測模型Web服務返回的預測結(jié)果進行加權處理，給出綜合預測 結(jié)果及說明；(5) 移動智能設備服務是可以滿足多個中低端移動智能設備同時訪問的近距離 無線交互式應用服務，該服務無需在移動智能設備上安裝任何額外的軟件或支付任何 通信費用，允許用戶利用普通手機(需支持藍牙或紅外等無線通訊協(xié)議)發(fā)出預測指 令并獲取預測結(jié)果；(6) 安全認證服務負責驗證系統(tǒng)用戶身份的合法性；(7) 主控臺程序是其他應用服務的主控程序，也是整個系統(tǒng)的控制中心。用于 觸發(fā)或調(diào)用其它應用服務和圖形服務；包括設置數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關服務的采集頻率并觸 發(fā)數(shù)據(jù)采集事件；觸發(fā)對各個預測模型的評估任務；觸發(fā)對當前航班運行數(shù)據(jù)的實際 預測任務等。
4. 根據(jù)權利要求1所述的基于S0A的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)，其特征是數(shù)據(jù)庫 服務器包含航班計劃表、航班計劃明細表、航空公司表、飛機表、機型表、預警等級 表、預測模型表、預測模型評估表、預測結(jié)果表、預測顯示客戶端表以及系統(tǒng)用戶表， 用于存放航班基礎信息、航班運行數(shù)據(jù)、預測模型評估信息、航班延誤預測結(jié)果和系 統(tǒng)基礎信息。
5. 根據(jù)權利要求1所述的基于S0A的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)，其特征是圖形服 務器用于生成針對航班延誤波及MG、高級Petri網(wǎng)、貝葉斯網(wǎng)絡以及元胞自動機的 仿真視圖，為用戶和用戶程序提供圖形服務，(1) 航班延誤預測圖形服務采用Web服務發(fā)布接口，并以XML文檔作為通訊介質(zhì)；(2) 圖形服務包括外層服務和核心引擎兩部分。外層服務負責加載和解析應用服務器傳來的波及延誤計算結(jié)果XML文檔，生成針對航班延誤DAG、高級Petri網(wǎng)、貝 葉斯網(wǎng)絡、元胞自動機仿真視圖以及棒圖等統(tǒng)計圖的圖形XML文檔，該圖形XML文檔 描述了生成目標圖形所需要的一切信息；核心引擎負責加載由外層服務生成的圖形 XML文檔，經(jīng)過一系列處理后生成相應的圖形流，并返回給支持圖形顯示的預測顯示 客戶端；(3) 不同的航班延誤模型和統(tǒng)計圖的圖形XML文檔的格式是統(tǒng)一的，區(qū)別僅在于 對圖元屬性和樣式的設置；(4) 本質(zhì)上，核心引擎可以生成所支持的任何圖形，具體生成何種圖形則取決于 傳入的圖形XML文檔。
6. 根據(jù)權利要求1所述的基于S0A的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)，其特征是Web服 務計算服務器包括航班延誤波及DAG、高級Petri網(wǎng)、貝葉斯網(wǎng)絡以及元胞自動機在 內(nèi)的多種航班延誤波及分析與預測模型算法Web服務；(1) 每一種航班延誤波及分析與預測模型算法被實現(xiàn)為一個獨立的Web服務；(2) 分配給每一種預測模型的評估權重會發(fā)生變化；兩個典型的調(diào)整條件為a、 有新的預測模型加入系統(tǒng)；b、當前航班運行數(shù)據(jù)成為歷史數(shù)據(jù)；(3) 各預測Web服務的輸入數(shù)據(jù)和預測計算結(jié)果均為XML文檔格式；(4) 各預測Web服務具有一致的接口定義，新增預測算法Web服務只要遵從這個 接口，并且在數(shù)據(jù)庫服務器中進行注冊后，就可以被客戶程序自動識別；(5) Web服務遵從標準，可以被不同平臺、不同類型的用戶程序調(diào)用。
7. 根據(jù)權利要求1所述的基于S0A的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)，其特征是客戶端 設備包括計算機工作站、移動智能設備-(1) 客戶端設備既可以被動接受應用服務器周期性廣播的預測結(jié)果，也可以主動 發(fā)出預測計算請求，即時獲取預測計算結(jié)果；(2) 計算機工作站軟件是采用AJAX技術開發(fā)的豐富客戶端程序，支持與應用服 務器之間的異步通訊；(3) 移動智能設備可被應用服務器自動識別，無需安裝任何額外的軟件或支付任 何電信通信費用；(4) 客戶端設備在接入系統(tǒng)時，首先需要通過應用服務器上的安全認證服務的用 戶身份驗證；(5)計算機工作站通過有線局域網(wǎng)與服務器系統(tǒng)相連；包括中低端智能手機在內(nèi) 的便攜式智能設備通過藍牙訪問應用服務器上的移動智能設備服務。
8. 根據(jù)權利要求1所述的基于S0A的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)，其特征是網(wǎng)絡通 訊系統(tǒng)包括有線局域網(wǎng)、無線藍牙通訊；Web服務計算服務器布置在廣域網(wǎng)中，供遠 程客戶訪問。
9. 根據(jù)權利要求1所述的基于S0A的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)的運作方法，其特征 是預測任務的執(zhí)行模式包括廣播式預測和請求式預測兩種；廣播式預測以應用服務器作為控制中心，既可以在服務端按設定的周期自動執(zhí)行預測計算，也可以在服務端 通過主控臺程序手工觸發(fā)預測計算，兩種情況下預測計算結(jié)果均通過廣播方式推送到各相連的預測顯示客戶端；請求式預測則是由客戶端發(fā)出預測請求指令，應用服務器 響應請求觸發(fā)后續(xù)計算處理流程，并將預測結(jié)果返回給發(fā)出請求的客戶端；其中，廣 播式預測為典型運作模式，其具體執(zhí)行流程如下(1) 啟動應用服務器上的主控臺程序，設置數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關服務的采集頻率以周期 性地或手工觸發(fā)數(shù)據(jù)采集事件，采集機場當時運行數(shù)據(jù)并進行規(guī)范化處理，然后存放 于數(shù)據(jù)庫服務器中；(2) 應用服務器上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務讀取數(shù)據(jù)庫服務器中的當前航班運行數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn) 換為指定格式的XML數(shù)據(jù)，然后傳輸給Web服務計算服務器處理；(3) Web服務計算服務器上的各個預測Web服務計算所得預測結(jié)果傳輸給應用服 務器，經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務轉(zhuǎn)換后傳給預測結(jié)果生成服務，后者根據(jù)數(shù)據(jù)庫中存儲的各預 測模型的評估權重，對各預測Web服務返回的預測結(jié)果進行加權處理，給出綜合預測 評判結(jié)果及相應的說明并存入數(shù)據(jù)庫；(4) 主控臺程序?qū)ML格式的綜合預測結(jié)果傳輸給移動智能設備服務和圖形服務器；(5) 移動智能設備服務接收到XML格式的預測數(shù)據(jù)后，生成移動智能設備AT指 令，傳輸給通過藍牙連接的所有移動智能設備，移動智能設備解析AT指令并將綜合 預測結(jié)果顯示給用戶；(6) 圖形服務器接收到XML格式的綜合預測結(jié)果后生成預測圖形流，連同附加文 字信息以XML格式廣播給數(shù)據(jù)庫服務器中注冊的所有計算機工作站；(7) 計算機工作站接收到XML格式的預測數(shù)據(jù)后，解析并顯示給用戶。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于SOA的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)及其運作方法。本發(fā)明屬于民航技術領域?；赟OA的航班延誤波及分析與預測系統(tǒng)，包括機場數(shù)據(jù)采集前置機、數(shù)據(jù)庫服務器、應用服務器、圖形服務器、Web服務計算服務器、客戶端設備和網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)，運作方法是應用服務器通過機場數(shù)據(jù)采集前置機獲取機場實時運行數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為XML格式的預測數(shù)據(jù)后傳輸給Web服務計算服務器處理，產(chǎn)生的預測結(jié)果回傳給應用服務器，經(jīng)過加權處理后生成綜合預測結(jié)果并存放于數(shù)據(jù)庫服務器中，協(xié)作生成適當格式的延誤預測信息，返回給各相應的預測顯示客戶端。本發(fā)明具有良好的開放性和互操作性；為民航機場、航空公司提供了有效的航班大面積延誤波及分析與預警功能。
文檔編號G06Q50/00GK101546484SQ20091006870
公開日2009年9月30日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權日2009年4月30日
發(fā)明者丁建立, 濤 徐, 於躍成, 王建東, 耀 榮 申請人:南京航空航天大學;中國民航大學