《民航空管场景可视化研究开题报告（4800字）》

PAGEPAGE7论文题目民航空管场景可视化系统的设计与实现支持论文研究的科研项目及来源论文选题依据（包括论文选题的意义、国内外研究现状分析等）背景：当今时代是一个信息化高度发展的时代，各式各样的信息已经融入到生活的每一个角落。信息化的生活让我们的生活节奏变得快捷和高效，信息的多元也使得每个人触及了比以往更广的社会面，承担了更大的社会工作和责任。自然地，时间对于人们更加宝贵。为了能让人们更加高效的将时间花费在主要工作上，降低出行时间对提高社会生产力和效率就显得尤为重要，交通行业就在这样的背景下借助科技的力量蓬勃的发展起来。交通从过去的步行，自行车，手划船等人力工具发展到后来汽车，火车，轮船等自动化交通工具，人们的出行都随之变得更加快捷，方便和舒适。而从1903年，莱特兄弟成功研制第一架飞机开始，空中交通就开始持续发展。到今天，民航已经成为世界上最重要的交通工具，是人们出行重要方式之一。它带来的便捷和高效是地上和海上交通工具所不能达到的。民航业发展到今天借助计算机技术使得它变得更加自动化和信息化。民航中信息的传递都是通过航空报文传递的，这些报文信息一起组成了整个民航空中场景。对这些空中管制过程中产生的报文进行收集，存储，回放和模拟就成为了民航系统中数据分析的重要形式。将这些报文和数据依时间序列组织起来形成的集合称为场景剧本，场景剧本的运行就是依据时间序列对这些报文和信息进行输出的过程。这种形式产生的剧本与真实空中管制业务十分接近，不仅可以用来分析空管中的各项指标，同时也成为检测相关技术系统是否达标的技术手段。意义：信息可视化是在当今信息时代非常重要的技术，它直接关系到人们获取信息的学习成本。在金融，经济，交通，安全等领域都有着重要的作用[f}l。一般来说，数据都具有一定的复杂性，多样性，同时还具有抽象性，使人难于理解和接受。数据可视化技术就是为了解决数据表现形式和人的理解接受之间的矛盾应运而生的研究方向。形象的数据展示能够使人明确的从效果中获知数据表达的信息和含义，发现数据的规律，从而获得多的信息。从历史发展来看，人类社会的进步和知识的积累，出了通过逻辑推倒和数学表达外，更加依赖观察形象内容。因为，人的形象思维能力是比逻辑推理能力更加发达的。天文学、医学甚至经济学、社会学等的发展都表现出对具体形象化的内容的依赖。人类通过观察形象内容激发出形象思维，根据观察到表现去归纳、总结、推理，找出其中的规律，预测它的未来，从而对实践产生更加有效的指导。在民航飞行场景方面，引入数据可视化可以大大增加人们对空域中飞行情况的直观认识。用户可以快速查询到自己关注的航线的通行情况，从业人员可以直观的定位到空中管制中存在的问题，直观了解到目前空域飞行状态和航班装填。引入数据可视化后，民航飞行场景数据将变得简洁易观查，而用户也可以高效直观的得到自己所需的信息。国内外研究现状：何兆成，周亚强，余志（2016）

在《基于数据可视化的区域交通状态特征评价方法》引入交通拥堵时空累积指标对区域交通运行状态进行判别与定量分析,建立拥堵源与拥堵评价点之间的函数关系以构建可视化模型,利用梯度方向直方图与主成分分析法对交通运行状态数据进行特征提取,并利用高斯混合聚类方法对特征数据进行聚类,划分区域交通拥堵的空间分布模式。选择了广州23478辆出租车,得到了509376个数据样本,并对交通路网拥堵模式进行识别和划分,分析和评价了城市交通拥堵分布特性。王子毅，张春海（2016）

在《基于ECharts的数据可视化分析组件设计实现》中提出了一个基于用户交互需求来获取数据的改进可视化模型,并以ECharts为主体实现一种针对基础图表类型的支持数据挖掘和类型转换交互的数据可视化分析组件,通过引用该组件到信息系统中,直观、高效、明了地提高用户对于数据的视觉感知。杨玉勤，毛善君，杨阳

-（2017）在《基于云平台的煤矿监测数据可视化计算系统设计与应用》针对煤矿监测大数据处理的重要性,基于云计算、大数据和智能决策等技术,设计了一个基于云平台的煤矿监测数据可视化计算系统,提出了基于云服务的基础设施层、模型服务层以及计算应用层3层架构,并详细阐述了云平台,海量数据存储,分布式数据处理模型库以及GIS可视化交互界面设计等关键技术.基于在线地图和实时数据,该系统能够使用户快速配置实时数据源和计算模型,克服了传统计算模式模型和参数配置相对固定、可视化操作简单的缺点,并且以服务的形式在云平台的基础上搭建了模型服务框架,通过模型服务管理模块,系统可进行模型的在线注册与修改,实现了模型库的动态扩展,解决了传统模型库类型固定,扩展性差的问题.周志豪，董亚则，沈晓伟（2016）

在《基于HTML5的3D数据可视化》中对HTML5的数据可视化在浏览器的应用进行研究实践,并利用HTML5中新生API实现动态数据3D可视化展示。陆菁，刘渊，张晓婷（2016）《基于用户体验的数据可视化模型研究》证明基于人类认知特点的数据可视化符合人类认知的特性和习惯,能有效揭示数据特征。方法分析了人类认知的特点与原理,诠释了感知设计在认知过程中的优势,提出了基于用户体验的可视化模型,该模型主要包含4个层次,即战略层、范围层、结构层与表现层。结论通过案例验证表明,该用户体验模型方法可以应用于相关数据的可视化,并实现思维认知与数据可视化之间的映射。宋丽丽，康林冲，王漪（2016）在《基于B/S的海洋环境数据可视化与服务》

中为了解决B\S模式下系统业务化运行中海洋环境数据组织与管理、数据服务发布与可视化表达等问题,通过消息控制机制,实现了海洋环境数据的动态处理、服务动态生成和显示一体化无缝衔接,从而在保证数据安全情况下为用户提供海洋环境数据分析,通过系统的部署试运行,证明其具有良好的应用前景。戚小玉，王喆，杨森（2106）《数据可视化技术在铁路电务设备检测数据展现中的应用》本文在简述数据可视化技术的概念和特点的基础上,列举并描述了数据可视化技术在电务设备检测数据展现中的应用案例,说明数据可视化在铁路行业应用的重要意义。叶康林

（2017）在《基于实时数据库的数据可视化分析系统》

分析彩南油田自动化系统建设始于上世纪90年代,已经实现了现场数据采集、集中监视、远程控制功能。随着油气生产发展和监控范围的扩大,原有的SCADA自动化监控系统已经不能满足油气生产管理的要求。在传统SCADA系统的基础上,建立实时历史数据库,开发基于实时数据库的数据可视化分析系统,实现自动化与信息化融合,为领导指挥决策提供支持,实现油气生产运行与管理高效化、集约化和可持续发展。GoogleCharts以HTMLS和SVG为基础，充分考虑了跨浏览器的兼容性，并通过VML支持旧版本的IE浏览器。国内方面，阿里巴巴的魔镜项目己经可以商用。对于民航业中，中层人员更喜欢图形化的展示效果，这能够提高他们接受信息的效率，而不用进行复杂的报文或数据等文字处理。对于空管业务人员，则更倾向一个能够直观辅助他们做出调度决策的系统。目前，大数据可视化项目均具备快速响应，美观形象和带有一定交互体验的功能。论文研究方案（包括研究目标、研究内容和拟研究解决的关键问题、拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性、可能的创新之处）研究目标：针对民航可视化需求，对民用航空中管制业务进行了研究，对其中的管制流程，所产生的数据，使用的报文信息等进行了深入探索。最终，实现了一个基于民航空中管制中报文和数据的民航空管场景可视化系统。本文所设计的民航空管场景可视化系统功能完备，并且为全国范围空管场景数据模拟系统提供了良好的信息展示平台。研究内容：第一章对本文撰写的目的、背景和研究意义进行表达。叙述了本文的研究方向和研究课题。第二章将对本文可能用到的相关关键技术进行研究。重点介绍网络通信、飞机轨迹可视化技术和民航空中管制中报文的相关应用。同时从技术原理和应用方面对技术作优劣对比。通过研究和比对结果，阐述使用某项技术的原因，同时也说明某些使用技术存在的不足和瓶颈，提出一些优化思路。第三章对本文目标实现的系统进行总体设计，给出设计的过程和思路。结合系统的需求，给出系统的功能设计方案，同时结合技术说明设计方案的合理性。最终给出系统的设计图和关键功能的简述，对详细实现给出方向性的目标。第四章将根据第三章的设计，对系统的功能逐一进行详细设计。介绍实现过程中采用的一些成熟的框架的基本原理和使用方法和民航空中管制报文的解析与分析过程等。最后编码对功能进行实现，呈现出完整实现的系统。第五章将对实现的系统进行测试，包括功能测试和性能测试。通过测试结果分析论证系统的可用性。对系统实现的改进和创新进行总结，同时提出系统可以继续优化改进的方面。第六章将对全文的工作进行系统性总结，分析系统实现过程中的优势与不足，总结系统能够给用户使用带来哪些提升和便利。同时讨论民航空管场景数据及其可视化领域未来发展趋势。关键问题：（1）通过分析空中管制场景的组成，拟定以机场与航班为主要场景展示内容。用图标、动画和文字组合显示的方案，提供了可视化与辅助管理功能。（2）研究和分析目前空中管制业务流程，了解其中管制部门和运营部门之间的协同工作。对空中管制中所使用到的各类通信报文进行了详细分析后，实现了基于静态映射的报文处理，告警分析和日志记录的数据处理层。（3）避免服务器重复数据处理，系统采用MongoDB作为系统缓存，并记录数据发送历史。为解决HTTP协议下服务器不能向客户端主动推送数据的问题，采用WebSocket协议建立前后台全双工通信。（4）通过对系统需求的全面分析，采用TornadoWeb服务框架实现高性能的服务器。研究并使用了的客户端地图容器框架Leaflet，实现了基于地理卫星图的SVG图标展示客户端。研究方法：实验法：实验法是通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果联系的一种科研方法。其主要特点是：第一、主动变革性。观察与调查都是在不干预研究对象的前提下去认识研究对象，发现其中的问题。而实验却要求主动操纵实验条件，人为地改变对象的存在方式、变化过程，使它服从于科学认识的需要。第二、控制性。科学实验要求根据研究的需要，借助各种方法技术，减少或消除各种可能影响科学的无关因素的干扰，在简化、纯化的状态下认识研究对象。第三，因果性。实验以发现、确认事物之间的因果联系的有效工具和必要途径。文献研究法：是根据一定的研究目的或课题，通过调查文献来获得资料，从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。文献研究法被子广泛用于各种学科研究中。其作用有：①能了解有关问题的历史和现状，帮助确定研究课题。②能形成关于研究对象的一般印象，有助于观察和访问。③能得到现实资料的比较资料。④有助于了解事物的全貌。个案研究法：是认定研究对象中的某一特定对象，加以调查分析，弄清其特点及其形成过程的一种研究方法。个案研究有三种基本类型：(1)个人调查，即对组织中的某一个人进行调查研究；(2)团体调查，即对某个组织或团体进行调查研究；(3)问题调查，即对某个现象或问题进行调查研究。技术路线：

民航空管场景可视化系统的设计与实现民航空管场景可视化系统的设计与实现导师指导导师指导文献检索、阅读文献检索、阅读 理论资料收集、分析研资料收集、分析究关键技术的分析 关键技术的分析结果分析与综合需求分析与总体设计 结果分析与综合需求分析与总体设计详细设计与实现详细设计与实现系统部署与测试系统部署与测试导师指导专家建议导师指导专家建议总结总结可行性分析航空事业迅猛发展，造成现在飞行调度资源严重紧缺。当前航空管制数据由于其复杂性，数据可视化还处在利用文字，表格进行展示。有部分采用图形图像的展示系统内容很有限，且延迟也很高，总体体验不够良好。因此本文的研究在学术上具有一定的价值与意义。民航业近年来发展迅猛，飞机和空管系统相关技术发展带来了更多的技术数据，而用户类数据更是成指数级增长。面对当前大数据的分析、统计和可视化，传统的一些数据处理系统已经不能满足需求，使用的学习成本也比较高。所以，各大技术公司都在积极研发相关的大数据可视化系统和推行可视化项目。目前大数据可视化技术中。因此此次研究是一次具有热点的研究，能够吸引更多的人注意，在实际应用中也会发挥一定的价值。创新点：本文的创新点在于将可视化系统的设计与民航空管场景的相结合，这在以往的研究中并不常见，所以具有一定的创新性。论文工作计划2017年11月26日前毕业论文动员大会；2017年12月15日前确定选题范围，选定导师；201