航空气象数据库系统通信分系统设计解析
0 引言
在中国民用航空领域中，航空气象数据库系统需要具有飞行气象情报及气象资料的交换、备供、存储等能力，由相关网络设施、通信分系统及数据库分等部分组成。石家庄正定国际机场目前使用的该系统，与民航北京气象中心联网，接收并汇交相关气象情报及资料，向其汇交本地雷达、自观、报文等气象资料，同时接收其下发的国内、国际飞行所需的综合航空气象情报信息，为石家庄航空安全提供保障。下面将以通信分系统为例，以软件设计角度对系统需求、概要、详细设计等三个阶段进行简单解析，从而更加容易理解该系统的通信分系统。
1 系统整体结构设计
由上图所示，石家庄机场的航空气象数据库系统主要由气象数据收集处理和信息应用组成，展示时气象信息使用用户通过局域网，以web网页或飞行文件综合方式获取航空中所需气象情报。
业务处理部分主要包括气象数据库和通信分系统，可通过通信系统收集处理民航报告、常规报告、自动观测资料（AWOS）、风温廓线仪、自动站资料、Bufr资料、Grib资料、Fax资料、卫星云图资料、本地图形图像资料、多媒体资料、雷达等资料，随后，通过预报综合平台及网页版的形式进行气象信息业务的展示。数据库管理子系统采用客户机服务器方式，可对资料处理、数据库等进行实时监控和管理。有资料处理子系统和数据库管理子系统。
2 通信分系统需求设计
通信分系统是航空气象数据库系统中最重要的组成部分，它负责全系统的气象资料接收、检查与处理、发送，及请求的应答。本通信分系统分为通信系统以及监控维护操作平台。为数据库分系统和数据交换服务器提供数据源，支持一个数据源同时向多个本地相同数据库提供数据的功能。在系统设计时满足了以下需求。
2.1 在通信分系统中需要配备一个通信前置机，数据传输同时支持AFTN、PSTN和网络传输模式。
2.2 以安全可靠为重点，监控系统对监控的内容出现异常的情况下，以声音、闪烁或者不同颜色进行告警。
2.3 对气象资料的处理达到准确、及时，保证地区中心通信主机与地区中心数据交换服务器上的数据实时、完整、一致。
2.4 充分考虑操作的方便，将监控和操作与通信分系统整合到一起，开发以鼠标为主、键盘为辅的图形化操作界面。应有详尽的联机操作手册，界面设计合理，逻辑清晰，使用方便，颜色的搭配应美观大方。
2.5 与其他分系统间的接口要尽量简单，使各分系统故障时不影响其他分系统为基本考虑，并易于界定故障点。
2.6 利用通信中间件的开放性，与其他分系统的信息传输，尽量采用通信中间件。
2.7 通信分系统应用软件应设有守护程序，确保通信应用软件的主进程不间断运行。
3 通信分系统概要设计
通信分系统在概要设计时要求有以下约束条件。
3.1 安全可靠为重点，对气象资料的处理达到准确、及时。
3.2 充分考虑操作的方便，将监控和操作与通信分系统整合到一起，开发以鼠标为主、键盘为辅的图形化操作界面。应有详尽的联机操作手册，界面设计合理，逻辑清晰，使用方便，颜色的搭配应美观大方。
3.3 与其他分系统间的接口要尽量简单，使各分系统故障时不影响其他分系统为基本考虑，并易于界定故障点。
3.4 利用通信中间件的开放性，与其他分系统的信息传输，尽量采用通信中间件。通信分系统应用软件应设有守护程序，确保通信应用软件的主进程不间断运行。
4 通信分系统详细设计
通信分系统的详细设计，是根据上述功能需求书、功能规格说明书和概要设计说明书完成的，对通信分系统各个进程间的控制流程和数据流程，说明了组成各个进程的主要模块，每个模块的具体功能、输入、输出参数和数据流程，以及通信分系统与数据库分系统、图形图象制作分系统之间的接口、输入输出、数据流程。
4.1 系统程序结构
通信分系统的业务处理部分，包括通信主机上的通信软件和通信分系统的监视、维护和操作界面。业务处理部分是实时系统，负责不同气象要素收集、发送缺漏报文图形文件要报处理，通过MQ管道技术和多进程方式，提高数据处理效率，通过内消息队列管理，交换进程间信息及参数。异步线路资料的发送接收；气象资料的检查与处理；电报公报报告信息处理；监控、维护维修监控平台综合化；MQ通道管理报文处理发送；数据库落地文件的生成等，都是该通信子系统所包括的功能。
4.2 通信业务处理结构示意图（图2）
4.3 通信业务处理部分功能列表
4.4 通信分系统起始程序（inimss）
以系统起始程序为例，该程序对整个分系统使用的全程区进行起始，并按起始表格文件（$homw/ini/mssini.ini）的指定，在全程区生成所有表格，同时本程序还要起始作为信息交换的工作区（即各子分区）。
在本分系统中，大部分进程需要使用全程区进行控制信息（排队）及数据信息交换。为了方便全程区的使用，在每个使用全程区的程序中需要生成一个程序头，存放全程区各个表格的指针。对于该表格的生成，本分系统提供一个函数xmapse.c。xmapse.c的输入参数为全程区的名字，结果是将程序头进行起始，而该程序头的指针是pgl。
4.5 监控导航
依据航空气象用户尤其是设备保障用户的需求，提高监控维护的直观性和高效性，需要将运行状态、维护维修界面图形化，以监控部分导航条项为例，它提供监控功能的总导航，包括进程状态、线路状态、缓冲区及文件系统状态、排队状态、MQ队列及通道状态，操作系统状态。加载并显示相关界面，并将通过通信链路接收到的后台程序定时发送的监视信息显示在相关界面上。
5 结束语
通信分系统软件是航空气象数据库系统工程中的一个重要系统，在设计开发过程中，从用户的功能需求、非功能需求和系统的外部接口关系为设计依据，遵循工程的总体概念、体系结构和总体布局，完成了通信分统软件进行功能分解和部件级（CSC）模块等设计。
通过对通信分系统的解读思路，更可以完成对整个航空气象数据库系统的分析，通过深入解读分析系统的办法，提高了系统安全，因为这是深入做该系统安全保障的重要手段。
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