雷达S模式在空管自动化平台上的测试

蓝仰宣

（中国民用航空汕头空中交通管理站，广东 揭阳 515558）

【摘要】本文提出一个基于C#设计的自动化平台，该平台应用厂家ATC3000开发的协议转换器，通过ATC3000自动化的自有协议进行设计，实现了对S模式的测试。另外本文将对来自S模式的雷达数据进行融合方面的研究，为S模式应用于空管实际工作做好技术实验。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 雷达数据；S模式；C#；空管自动化

0　引言

当前，在民航空管系统中大多数雷达数据采用的是传统的A/C模式，该模式在目标数量增加到某一设计局限阈值时将会出现很多问题，包括代码数限制（只能为4096个）、雷达数据目标串扰、混扰，对于航班量较多的机场管制工作，自动化的监视能力将会达到极限，这是空管工作安全绝不允许的。美国MIT林肯实验室提出的S模式，能较好地解决以上问题，并作为国际民航组织接受的一种行业标准逐步替代传统的A/C模式，而这个过程，在中国民航业内尚需时日。因此对其进行一些前期的实验测试，不仅必要而且紧迫。为此，本文以汕头空管站实际Thales雷达为例，利用自动化ATC3000协议转换器开发了一套能够进行S模式测试的实验平台，并对此做了数据融合方面的讨论。

1　关于S模式及优点

S模式的定位精度高，目标容量大，对于高速发展的民航业来说，无疑是最适应的一种模式。其在数据传输过程中，提供了数据可校验。采用了奇偶校验位保护数据（实际工作中有24bit）。而这种校验的产生完全通过冗余编码进行实现，主要通过雷达数据的前32bit或88bit进行生成。冗余方式可以通过与雷达数据的24bit的地址码进行作模2进行操作，并存储与数据规定的AP字段。接收方面则大量采用如“whole message”和“brute force”等技术。这使得数据的准确性进一步的提高。也为测试平台的设计提供了一种参考。另一方面，其将提供点名呼叫，对数据进行目标识别后入库大大提升了前台终端及数据的简洁性，能够减少目标的同步混叠干扰。对于测试平台（仿造自动化设计）的数据处理带来更大的便利。最后，也是测试系统实现的另一个目的，S模式能够提供良好的模式兼容性。在数据融合上，S模式可以采用异频收发的方式，应答A/C模式与S模式的询问，这使得S模式的接入能够完全不影响现有的A/C模式，使得数据的融合变得更加容易。对于具体的S模式的格式与数据模式，由于篇幅关系，不再赘述。

2　系统的设计

系统主要包括初始化模块、数据接收模块、数据解析模块以及数据融合模块。

2.1　数据初始化模块

主要应用于对测试平台的系统坐标、地图设置、经纬度定义等为测试必须的条件做准备。在系统坐标上，根据文献[1]采用的是麦卡托投影法，实验证明该方法能够较好实现测试平台的设计及工作要求。在c#设计中采用picturebox控件进行设计。对于控件坐标而言，系统是以左上角为基准点（原点0，0），往右为X轴正方向，往下为Y轴正方向的。而地图坐标则是以左下角为基准点，往右为X轴正方向，往上为Y轴正方向，并且可以通过平移缩放等功能，将基准点移到任意点上。这里需要使用坐标的转换来完成控件坐标到地图坐标的转换关系。因此可以定义转换函数如下：

public PointClass ToMapPoint(Point point)

{

PointClass result =newPointClass ();

result.X = point.X * MapScale + CorX;

result.Y = (CtlHeight - point.Y) * MapScale + CorY;

return result;

}

另一方面，地图的设计则通过ATC3000自动化的文件进行数据提取并加入到C#中的列表list。地图显示模块则对列表list进行遍历，通过画笔直线进行点与点之间的连接，实现地图绘制。而对于经纬度，以系统中心点作为雷达中心（减少坐标变换次数，降低开发难度），设置相应的参数进行比例尺缩放设计。其余初始化类同。

２．２　雷达数据接收

雷达数据主要通过ATC3000自动化协议转换器进行数据的HDLC转换为UDP协议数据，进行网络广播。因此只需要对其进行网络接收并按照厂家规定的格式进行数据提取便可以实现对雷达原始数据的处理，此处不涉及S模式的解析。在C#设计中，UDP的设计有如下（相当于测试平台是接收终端，而协议转换器是服务器）：

server=new UdpClient ( ) ;

receivePoint=new IPEndPoint(new IPAddress("X.X.X.X") ,8080); //X.X.X.X是本机地址

byte[] recData=server.Receive(ref receivePoint) ;

2.3　雷达数据的解析模块与融合

对于接收到的雷达数据，S模式与A/C模式虽然格式各异，每一个bit都代表不一样的数据或功能，系统主要实现的是按照规定标准进行解析。而这个标准的解析，直接可以采用模板设计，对其进行模板套用便可以高速将来自雷达接收模块的数据进行分类解析。这个过程将大量应用C#中的字符串处理，包括二进制与十六进制的转换、正则表达式的数据提取以及相关截取字符串的函数。而对于融合设计而言，为了提高测试平台的稳定性，在显示处理之前首先对雷达数据进行二次代码一致性检查，并设置相应的优先级（与现行自动化相似）；另一方面，由于跑道的特殊性，在设计上必须对目标进行设定屏蔽区（需要根据当地情况进行设计，这也是3.1地图处理部分功能）；再之，则是对于测试平台将采用S模式的24bit地址码作为数据融合的唯一条件以降低系统的目标分裂错误，提高融合数据的可信度。雷达解析数据程序有：

double GAODU =Convert.ToInt32(byetod(gaodu[i]))*25*0.3048;

double JIAODU=hextod(jiaodu[i])*0.0055*3.14/180;

double JULI =Math.Sqrt((Math.Pow((hextod(r[i])/128)*1852,2)-Math.Pow((GAODU-126.38), 2)))/1000;

double SUDU =(hextod(sudu[i])*0.22) *1.852;

3　结束语

本文提出一种基于C#的空管自动化S模式测试平台，该平台以现运行的雷达、自动化为工具环境进行实地开发，并对数据的完整性和融合性进行了数据实现和测试，了解了S模式的实际工作状态。为S模式引接提供了一种前期准备思路，也提供了现行自动化的多种数据接入一种技术保障手段。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献

［1］曾培彬.基于分布式计算的雷达显示系统设计[J].北京联合大学学报，2013(01)．

［2］王洪,刘昌忠,汪学刚.二次雷达S模式综述[J].电讯技术，2008(07)．

［责任编辑：薛俊歌］