一种空管雷达数据自动解析系统设计
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇一种空管雷达数据自动解析系统设计范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要：针对S模式二次雷达的数据解析，文章研究了使用较为广泛的Asterix Category 062协议，并根据CAT062协议的解析标准，开发了一种空管雷达数据自动解析系统，将符合CAT062协议标准的S模式原始报文翻译为明码报文。通过仿真实验表明，该系统提高了S模式原始报文的解析效率与精确度，在空管大数据联合分析领域应用前景广阔。
关键词：空管；雷达；数据自动解析系统；设计
中图分类号：TN965 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）19-0097-02
引言
近年来，伴随着国民经济的持续平稳增长，我国民用航空也迎来了前所未有的发展机遇，无论是航空器数量还是密度都呈现出稳步增长的态势，空域流量迅猛增长一定程度上增加了空中交通管制的工作负荷，最终往往造成流量控制的局面。雷达数据作为保障空中交通流量的前端基础，在空中交通管制的实际运行中的意义尤为重要[1]。
本文分析Asterix的CAT062标准，并运用此标准将S模式二次雷达的十六进制码解析为可读的明码，为用户提供实时的空管运行数据，为飞行数据处理系统、科研及空管教学提供可靠支撑。
1 CAT062标准
在Asterix Category 062协议中，一个完整的S模式雷达报文包括不同的“数据类型（Data Category）”。每个数据类型下通常包含多个“数据块（Data Block）”，每个数据块含有一条或多条“记录（Record）”，记录是附加字段说明的相同类型的“数据项（Data Item）”的集合，数据项是每种数据类型中信息的最小基本单元，每个数据项有其特定含义并被规定了次序位置。“数据字段（Data Field）”是传输信息的最小单元，它组成了数据项[2]。
数据块的基本布局如表1所示，数据类型CAT=062时表示该数据块含有ADS-B报文，长度标识（LEN-Length Indicator）表示整个数据块的总长度字节数，其中也包括LEN占据的2个字节和CAT占据的1个字节。在每条记录的数据项之前都有一个用于表示数据字段是否存在的字段说明（FSPEC-Field Specification）。
Asterix Category 062协议中针对S模式雷达报文传输的标准数据项设置有用户应用规范（UAP-User Application Profile），如表2所示。此规范限定了标准数据项的排列顺序，并为每个数据项设置了字段参考编号（FRN-Field Reference Number）。规范中最后一栏表示该数据项的格式长度（Length），以字节为单位，例如：单独数字“2”表示该数据项为固定长度数据项，占2个字节；数字符号组合“1+”表示该数据项为可变长度数据项，在1个字节长度后可以扩展n个字节长度[3]。
2 整体设计
系统设计基于windows环境，采用面向对象的编程语言C#，基于Microsoft 公司强大的IDE平台Visual Studio 2013搭建，可实现提取S模式原始报文并解析为明码报文输出至相关平台关联使用的功能。
系统整体设计如图1所示，系统首先识别S模式原始报文中符合Asterix Category 062协议的部分，再进行逐条分析。针对每条报文，先解析报文的FRN码，提取 FRN码中有效的字段，再根据Asterix Category 062协议相关的解析标准对有效的字段转化为明码报文输出。
3 主要功能函数
在将S模式原始报文向明码报文转移的过程中，本系统主要依据CAT062标准将相关字段的十六进制码转化为十进制或二进制，再根据具体字段的解析规则进一步解析为最终的明码报文。为此，我们依据CAT062标准设计了一系列主要功能函数，下文将选取几个与空管运行密切相关的功能函迪晗附樯堋
（1）I062/070，Time of Track Information
在此数据项关于Asterix报告传输时间的解析中，初步得到的十进制数据以“秒”为单位，为表示时间则需要将数据通过3次取余计算整理为“时分秒”格式的数据，具体函数如下：
T=line[i].Substring（m， 6）；
int TD = Convert.ToInt32（T， 16）；//转化为十进制
int H；
H=TD/3600；//计算小时
int Min = （TD % 3600） / 60；//除去小时后计算min
int Sec = （H % 3600） % 60；//除去时分后计算s
Time = H + "h" + Min + "min" + Sec + "s"；//有效值带单位
（2）I062/105，Calculated Position in WGS-84 Co-ordinates
在此数据项关于WGS-84坐标位置的解析中，数据最低有效值（Least Significant Bit）LSB=180/225度，所以在将数据转化为十进制后需要通过计算将准确的经纬度计算出来，并标注经纬度符号，具体函数如下：
P=line[i].Substring（m， 16）；
String P1 = P.Substring（0， 8）；
int LA= Convert.ToInt32（P1， 16）； //转化为十进制
Lat =LA * 180 /（ 2 ^ 25）；//转为纬度有效值
String P2 = P.Substring（8， 8）；
int LO = Convert.ToInt32（P2， 16）；//转化为十进制
Lon = LO * 180 /（ 2 ^ 25）；//D为经度有效值
Pos = Lat + "N" + Lon + "E"；//位置有效值带标识
（3）I062/136，Measured Flight Level
在此数据项关行高度的解析中，数据最低有效值（Least Significant Bit）LSB=0.25ft，所以在将数据转化为十进制后需要通过计算求出准确的飞行高度层，并将数据单位标准化为英尺，具体函数如下：
c6 = line[i].Substring（m， 4）；
int c61 = Convert.ToInt32（c6， 16）；//转化为十进制
Height= （c61 * 0.25） + "ft"；//转为高度有效值，带单位
4 仿真实验
根据第3章提供的解析思路与相关代码，向本系统的实体应用软件导入某天海口上空的S模式二次雷达原始报文，进行数据解码分析，测试软件的运行效果。
S模式原始报文：
3E 00 34 BB 7D 25 04 02 03 00 0E 58 4F 00 38 06 E5 01 46 06 41 FD 26 01 B7 0D 4A 00 0D 33 B3 C3 7E 20 80 78 0C CB 00 06 01 00 05 50 00 00 28 00 2A 00 3E 04
由实体应用软件解析出的明码报文：
8388；18.4831130504608；107.789037823677；215.970037930
94；464.150115769046；3116；CSN3053；7850f7；1281；30000；
通过对上述报文的解析，我们可以得出，此报文发出的时间为2时19分48秒，航空器呼号CSN3053，ICAO地址7850f7，位于北纬18.4831130504608°，东经107.78903782367
7°，当前磁航向215.97003793094°，地速464.150115769046节，应答机编码3116，航迹号1281，当前高度30000英尺。
通过接收海口上空的S模式二次雷达数据，实现了对海口上空S模式二次雷达数据的解析和关联。由实验结果可知，该系统运行稳定，兼容性强，且完全达到了预期的功能要求。
5 结束语
本文论述了加强空管二次雷达建设对民航发展的重大意义，具体研究了CAT062数据解析标准。在对S模式原始报文标准化处理的前提下，设计并开发了一种空管雷达数据自动解析系统[4]。系统引接S模式空管二次雷达原始数据，根据CA
T062标准实现了对S模式二次雷达原始报文的翻译，为空管运行部门的大数据挖掘与分析提供了技术支撑，提高空管部门的运行保障能力，使相关部门可以获得准确及时的雷达综合航迹数据，同时为空管科研人员提供数据支撑。
参考文献：
[1]刘伟，胡明华.空管多雷达数据处理系统研究[J].江苏航空，2005，03：17-19.
[2]Eurocontrol Asterix Category 062.Surveillance Data Exchange. Part 12.
[3]韩振年.S模式雷达数据处理系统设计与实现[D].电子科技大学，2010.
[4]T. Larsen， “Cross-platform aviation analytics using big-data methods”2013 Integrated Communications， Navigation and Surveillance Conference（ICNS）， Herndon， VA，2013，pp.1-9.doi：10.1109/ICNSurv.2013.6548579.