探討大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在空管中應(yīng)用

2016年9月探討大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

在空管中應(yīng)用***

第一頁(yè)，共四十五頁(yè)。內(nèi)容提綱一、數(shù)學(xué)知識(shí)二、技術(shù)背景三、主流技術(shù)四、空管需求五、應(yīng)用場(chǎng)景分析2第二頁(yè)，共四十五頁(yè)。一、數(shù)學(xué)知識(shí)第三頁(yè)，共四十五頁(yè)。數(shù)學(xué)知識(shí)4概念；算法；建模；分析與挖掘。第四頁(yè)，共四十五頁(yè)。1數(shù)學(xué)概念（1）5基本定義英文名稱：Mathematics，簡(jiǎn)稱Maths或Math，是研究數(shù)量、變化、空間、結(jié)構(gòu)以及信息等概念的一門(mén)學(xué)科。數(shù)量代數(shù)；變化函數(shù)；空間幾何；結(jié)構(gòu)拓?fù)?；信息分析（e.g.統(tǒng)計(jì)分析）。第五頁(yè)，共四十五頁(yè)。推理嚴(yán)密：每一個(gè)結(jié)論的成立都需要足夠合理的條件支撐；結(jié)論唯一：每一個(gè)結(jié)論都是確定的，不是模棱兩可的。1數(shù)學(xué)概念（2）6特點(diǎn)抽象性；符號(hào)抽象：e.g.

∞（無(wú)窮大）；無(wú)實(shí)物參考：e.g.“直線、平面”（無(wú)限延伸）。嚴(yán)謹(jǐn)性；廣泛性。日常生活應(yīng)用廣泛：e.g.買(mǎi)菜、購(gòu)物等吃穿住行；其他學(xué)科領(lǐng)域依賴：e.g.力學(xué)、天文學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等。第六頁(yè)，共四十五頁(yè)。1數(shù)學(xué)概念（3）7問(wèn)題分類(lèi)白化問(wèn)題灰色問(wèn)題模糊問(wèn)題信息準(zhǔn)確；信息不準(zhǔn)確；問(wèn)題清晰。信息不準(zhǔn)確；問(wèn)題清晰。問(wèn)題不清晰。第七頁(yè)，共四十五頁(yè)。1數(shù)學(xué)概念（4）8空管應(yīng)用舉例空域結(jié)構(gòu)優(yōu)化；空中交通流量管理；4D軌跡優(yōu)化；機(jī)場(chǎng)進(jìn)離場(chǎng)排序等。第八頁(yè)，共四十五頁(yè)。1數(shù)學(xué)算法（1）9概念英文名稱：Algorithm，是指解題方案的準(zhǔn)確而完整的描述，是一系列解決問(wèn)題的清晰指令，代表著用系統(tǒng)的方法描述解決問(wèn)題的策略機(jī)制。特點(diǎn)有窮性；確切性；輸入輸出；可行性。第九頁(yè)，共四十五頁(yè)。1數(shù)學(xué)算法（2）10分類(lèi)迭代特點(diǎn)：函數(shù)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)循環(huán)，通過(guò)使用計(jì)數(shù)器結(jié)束循環(huán)。遞歸特點(diǎn)：重復(fù)調(diào)用函數(shù)自身實(shí)現(xiàn)循環(huán)，遇到滿足終止條件的情況時(shí)逐層返回來(lái)結(jié)束。窮舉特點(diǎn)：對(duì)所有可能的情況逐一驗(yàn)證?；厮萏攸c(diǎn)：從一條路出發(fā)，能進(jìn)則進(jìn)不能進(jìn)則退，換一條路再試。動(dòng)態(tài)規(guī)劃特點(diǎn)：求解決策過(guò)程最優(yōu)化的數(shù)學(xué)方法。第十頁(yè)，共四十五頁(yè)。1數(shù)學(xué)算法（3）11空管應(yīng)用舉例卡爾曼濾波算法（監(jiān)視目標(biāo)跟蹤處理）；地圖投影算法（經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)）；視頻壓縮算法（景象記錄）；帶約束優(yōu)化算法（進(jìn)離場(chǎng)排序）等。第十一頁(yè)，共四十五頁(yè)。1數(shù)學(xué)建模（1）12概念英文名稱：Modeling，是對(duì)事物抽象的一種描述。特別聲明數(shù)學(xué)建模：工程建模；通過(guò)使用數(shù)學(xué)符號(hào)，數(shù)學(xué)式子，程序，圖形等對(duì)某一事物或問(wèn)題進(jìn)行抽象描述。第十二頁(yè)，共四十五頁(yè)。1數(shù)學(xué)建模（2）13空管應(yīng)用舉例4D軌跡估算（質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型）；中期沖突探測(cè)（幾何運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型）；短期沖突告警（質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型）；空域侵入告警（質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型）等。第十三頁(yè)，共四十五頁(yè)。1數(shù)據(jù)分析挖掘(1)14概念數(shù)據(jù)分析：DataAnalysis，通過(guò)使用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)收集來(lái)的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提取有用信息和形成結(jié)論而對(duì)數(shù)據(jù)加以詳細(xì)研究和概括總結(jié)的過(guò)程。數(shù)據(jù)挖掘：DataMining，通常是指從大量的數(shù)據(jù)中通過(guò)算法搜索隱藏于其中信息的過(guò)程。第十四頁(yè)，共四十五頁(yè)。1數(shù)據(jù)分析挖掘(2)15區(qū)別數(shù)據(jù)挖掘，目標(biāo)不是很清晰，要依靠挖掘算法來(lái)找出隱藏在大量數(shù)據(jù)中的規(guī)則、模式、規(guī)律等；聯(lián)系數(shù)據(jù)挖掘，是數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)支持，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)性、時(shí)效性、有效性等邏輯性挖掘，其次抽取有效數(shù)據(jù)，清理、格式化數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)分析，一般要分析的目標(biāo)比較明確，分析條件也比較清楚。第十五頁(yè)，共四十五頁(yè)。1數(shù)據(jù)分析挖掘(3)16常用方法回歸分析、聚類(lèi)、關(guān)聯(lián)規(guī)則、特征、變化和偏差分析、web頁(yè)挖掘等。數(shù)據(jù)分析現(xiàn)狀傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析技術(shù)比較成熟，e.g.基于SQL數(shù)據(jù)庫(kù)查詢的統(tǒng)計(jì)分析?；诖髷?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析，發(fā)展迅速，良莠不齊，任重而道遠(yuǎn)。第十六頁(yè)，共四十五頁(yè)。1數(shù)學(xué)概念（4）17空管應(yīng)用舉例飛行計(jì)劃配對(duì)統(tǒng)計(jì)；出入境飛行計(jì)劃統(tǒng)計(jì)；軍民航飛行計(jì)劃統(tǒng)計(jì)；空域飛行流量信息統(tǒng)計(jì)等。第十七頁(yè)，共四十五頁(yè)。二、技術(shù)背景第十八頁(yè)，共四十五頁(yè)。技術(shù)背景19數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)；計(jì)算。第十九頁(yè)，共四十五頁(yè)。2數(shù)據(jù)（1）20數(shù)據(jù)英文名稱：Data，是信息的表現(xiàn)形式和載體，可以是符號(hào)、文字、數(shù)字、語(yǔ)音、圖像、視頻等。特點(diǎn)數(shù)據(jù)和信息是不可分離的，數(shù)據(jù)是信息的表達(dá)，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵。數(shù)據(jù)本身沒(méi)有意義，數(shù)據(jù)只有對(duì)實(shí)體行為產(chǎn)生影響成為信息時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生重要價(jià)值。第二十頁(yè)，共四十五頁(yè)。2數(shù)據(jù)（2）21傳統(tǒng)數(shù)據(jù)特點(diǎn)：應(yīng)用：數(shù)據(jù)量小初級(jí)建模信息相對(duì)較少輔助維護(hù)…………第二十一頁(yè)，共四十五頁(yè)。2數(shù)據(jù)（3）22大數(shù)據(jù)特點(diǎn)應(yīng)用數(shù)據(jù)量大；預(yù)測(cè)分析；現(xiàn)狀處理復(fù)雜，難度大，云架構(gòu)、并行處理是共識(shí)；數(shù)據(jù)復(fù)雜。決策評(píng)估。結(jié)合行業(yè)進(jìn)行充分發(fā)掘是難題，也是未來(lái)企業(yè)保持行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要砝碼。第二十二頁(yè)，共四十五頁(yè)。存儲(chǔ)現(xiàn)狀存儲(chǔ)設(shè)備變強(qiáng)，e.g.服務(wù)器和工作站，硬盤(pán)和內(nèi)存容量越來(lái)越大，由M->G->T增長(zhǎng)；2存儲(chǔ)23存儲(chǔ)方式多樣，e.g.移動(dòng)介質(zhì)、固定介質(zhì)、私有云、公共云等。存儲(chǔ)技術(shù)先進(jìn)，e.g.NAS、SAN、ISCSI。第二十三頁(yè)，共四十五頁(yè)。2計(jì)算24技術(shù)現(xiàn)狀分布式計(jì)算特點(diǎn)：將大的任務(wù)分解成小的任務(wù)，在多臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)計(jì)算，被分解后的小任務(wù)互相之間有獨(dú)立性，節(jié)點(diǎn)之間的結(jié)果幾乎不互相影響，實(shí)時(shí)性要求不高。并行計(jì)算特點(diǎn)：將大的任務(wù)分解成小的任務(wù)，在多臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)計(jì)算，傾向于海量數(shù)據(jù)分析處理，計(jì)算的結(jié)果相互影響，實(shí)時(shí)性要求高。云計(jì)算特點(diǎn)：由分布式計(jì)算、并行計(jì)算發(fā)展而來(lái)的，處于萌芽階段，但是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。第二十四頁(yè)，共四十五頁(yè)。三、云平臺(tái)架構(gòu)第二十五頁(yè)，共四十五頁(yè)。云平臺(tái)架構(gòu)26IAAS服務(wù)層；PAAS服務(wù)層；SAAS服務(wù)層。第二十六頁(yè)，共四十五頁(yè)。云平臺(tái)架構(gòu)27用戶接入云應(yīng)用SaaS應(yīng)用云平臺(tái)PaaS平臺(tái)云資源IaaS平臺(tái)ERP/OA/CRM/HR/BA/SCM/PM/EAM…客戶、個(gè)人、開(kāi)發(fā)/實(shí)施伙伴等創(chuàng)建的應(yīng)用服務(wù)第三方SaaS應(yīng)用服務(wù)客戶自建SaaS應(yīng)用服務(wù)SaaS應(yīng)用服務(wù)支付、物流、政務(wù)等第三方云應(yīng)用服務(wù)；外部行業(yè)服務(wù)組件…

aPaaS門(mén)戶應(yīng)用引擎平臺(tái)管理數(shù)據(jù)管理應(yīng)用管理安全管理伙伴管理軟件資產(chǎn)生命周期管理：需求設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)測(cè)試部署iPaaS門(mén)戶BPM

ESBEAI

MDM管理Portal

LDAP公共云集成服務(wù)IaaS云計(jì)算運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)–公共服務(wù)自助管理/調(diào)度管理/資源管理/用戶管理/資源監(jiān)控/計(jì)費(fèi)/安全服務(wù)/網(wǎng)絡(luò)虛擬化的基礎(chǔ)設(shè)施層云計(jì)算云存儲(chǔ)云網(wǎng)絡(luò)云安全空管云管理平臺(tái)aPaaS平臺(tái)服務(wù)（applicationplatformasaservice）iPaaS平臺(tái)服務(wù)（integrationasaservice）SaaS管理門(mén)戶：配置管理/自助管理/授權(quán)控制/消息服務(wù)/計(jì)費(fèi)/安全管理第二十七頁(yè)，共四十五頁(yè)。IAAS服務(wù)層：主要提供基本架構(gòu)服務(wù)，包括基本的計(jì)算服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、存儲(chǔ)服務(wù)、災(zāi)備服務(wù)、安全服務(wù)等；3云平臺(tái)架構(gòu)(1)28IAAS服務(wù)層PAAS服務(wù)層：基于IAAS層，面向SAAS層提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析挖掘等服務(wù)。SAAS服務(wù)層：基于PAAS層，提供與行業(yè)相關(guān)的應(yīng)用服務(wù)或呈現(xiàn)服務(wù)。第二十八頁(yè)，共四十五頁(yè)。四、空管需求第二十九頁(yè)，共四十五頁(yè)?？展苄枨?0飛行流量；管制壓力；信息現(xiàn)狀；技術(shù)發(fā)展。第三十頁(yè)，共四十五頁(yè)。乘坐人次增多；4空管需求(1)31飛行流量現(xiàn)狀飛行航線增加；飛行器架次增加；軍民融合；低空開(kāi)放。飛行流量增多，業(yè)務(wù)需求==>工作高效化

第三十一頁(yè)，共四十五頁(yè)。自然因素；4空管需求(2)32管制壓力影響因素：軍航活動(dòng)；航班量大；管理嚴(yán)格；懲罰嚴(yán)厲。管制壓力增大，使用需求==>工作智能化

第三十二頁(yè)，共四十五頁(yè)。信息現(xiàn)狀職責(zé)多；4空管需求(3)33機(jī)構(gòu)多；員工多；系統(tǒng)多；數(shù)據(jù)多?？展苄畔⒐聧u，共享需求==>數(shù)據(jù)共享第三十三頁(yè)，共四十五頁(yè)。技術(shù)發(fā)展大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)；4空管需求(4)34存儲(chǔ)技術(shù)；并行計(jì)算技術(shù)；云平臺(tái)架構(gòu)；大數(shù)據(jù)分析技術(shù)。技術(shù)發(fā)展，提供支撐==>不可能變可能第三十四頁(yè)，共四十五頁(yè)。4空管需求(5)35（四）技術(shù)發(fā)展，提供支撐，不可能變可能（技術(shù)保障）（一）飛行流量增多，工作高效化（業(yè)務(wù)需求）（三）信息孤島現(xiàn)狀，數(shù)據(jù)共享（現(xiàn)狀問(wèn)題）（二）管制壓力增大，工作智能化（使用需求）需求+問(wèn)題+保障空管大數(shù)據(jù)分析技術(shù)應(yīng)用天時(shí)、地利條件具備，如何做怎么做，需要人和，暫時(shí)欠缺。第三十五頁(yè)，共四十五頁(yè)。五、應(yīng)用場(chǎng)景分析第三十六頁(yè)，共四十五頁(yè)。應(yīng)用場(chǎng)景分析37場(chǎng)景1：4D軌跡估算；場(chǎng)景2：飛行沖突調(diào)配；場(chǎng)景3：日志分析；場(chǎng)景4：雷達(dá)數(shù)據(jù)處理。第三十七頁(yè)，共四十五頁(yè)。5應(yīng)用場(chǎng)景分析（1）384D軌跡估算（1）通常做法實(shí)現(xiàn)弊端利用飛行情報(bào)并結(jié)合BADA庫(kù)內(nèi)機(jī)型參數(shù)，對(duì)計(jì)劃未來(lái)航段進(jìn)行估算；如果4D軌跡估算的模型太復(fù)雜，精度較高，但接收雷達(dá)目標(biāo)信息后對(duì)未來(lái)航段更新比較耗時(shí)，易造成人機(jī)界面顯示比較慢；接收到雷達(dá)目標(biāo)信息后，對(duì)配對(duì)的飛行計(jì)劃進(jìn)行修正。如果4D軌跡估算的模型太簡(jiǎn)單，精度較低，造成飛行計(jì)劃沖突告警虛警率較高，影響管制員日常操作。第三十八頁(yè)，共四十五頁(yè)。5應(yīng)用場(chǎng)景分析（2）394D軌跡估算（2）大數(shù)據(jù)分析技術(shù)應(yīng)用利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)同一航班的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分析在同一航路點(diǎn)航班的過(guò)點(diǎn)時(shí)間和高度信息，然后對(duì)原4D軌跡估算的結(jié)果進(jìn)行修正或直接強(qiáng)制使用，提高4D軌跡估算的精度。第三十九頁(yè)，共四十五頁(yè)。5應(yīng)用場(chǎng)景分析（3）40飛行沖突調(diào)配（1）通常做法實(shí)現(xiàn)弊端若是飛行預(yù)先調(diào)配或飛行前調(diào)配，一般選擇進(jìn)行地面等待，通過(guò)調(diào)整飛行時(shí)間間隔，使之滿足安全標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)大多是管制員的工作經(jīng)驗(yàn)；依賴管制員的經(jīng)驗(yàn)；若是飛行中調(diào)配，一般采取調(diào)整高度、速度和空中等待這樣的措施，拉大橫向間隔或縱向間隔，使之滿足安全標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)也大多是管制員的工作經(jīng)驗(yàn)。效率低資源浪費(fèi)。第四十頁(yè)，共四十五頁(yè)。5應(yīng)用場(chǎng)景分析（4）41飛行沖突調(diào)配（2）使用現(xiàn)狀大數(shù)據(jù)分析技術(shù)應(yīng)用飛行沖突調(diào)配系統(tǒng)有成品，e.g.川大智勝有一套智能化飛行沖突調(diào)配系統(tǒng)，曾在成空有部署。對(duì)探測(cè)到的沖突場(chǎng)景進(jìn)行分析，找到歷史相似的場(chǎng)景（數(shù)據(jù)挖掘）；推廣難度大，系統(tǒng)提出的調(diào)配方案通常與管制員操作習(xí)慣不匹配，調(diào)配方案可靠性一般被管制員質(zhì)疑，選擇相信自己經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)分析歷史相似場(chǎng)景的調(diào)配方案，修正現(xiàn)有系統(tǒng)的調(diào)配方案（數(shù)據(jù)分析）。第四十一頁(yè)，共四十五頁(yè)。5應(yīng)用場(chǎng)景分析（5）42日志分析通常做法實(shí)現(xiàn)弊端ATC系統(tǒng)技術(shù)監(jiān)控進(jìn)程、一些主要進(jìn)程實(shí)時(shí)生成日志文件；資源浪費(fèi)；系統(tǒng)故障、進(jìn)程出問(wèn)題時(shí)，日志文件才會(huì)被用到，而且日志上的部分信息只有研發(fā)人員才會(huì)看懂。過(guò)分依賴供應(yīng)商。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)應(yīng)用智能化故障診斷。第四十二頁(yè)，共四十五頁(yè)。5應(yīng)用場(chǎng)景分析（6）43雷達(dá)數(shù)據(jù)處理通常做法接收到點(diǎn)跡，經(jīng)過(guò)預(yù)處理、處理周期性輸出系統(tǒng)航跡；如果在若干個(gè)周期內(nèi)，沒(méi)有收到點(diǎn)跡信息，系統(tǒng)航跡將會(huì)自動(dòng)消失。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)應(yīng)用當(dāng)航空器出現(xiàn)特情時(shí)，管制員無(wú)法監(jiān)視到當(dāng)前航跡，而系統(tǒng)保留該目標(biāo)當(dāng)前時(shí)刻之前的信息，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和機(jī)型參數(shù)信息，進(jìn)行預(yù)測(cè)，為應(yīng)急搜救提供輔助。

1.mp4第四十三頁(yè)，共四十五頁(yè)。結(jié)束語(yǔ)謝謝！第四十四頁(yè)，共四十五