雷神空管二次雷達航跡數(shù)據(jù)解析與應用

封志方，郭道通，魚佳欣，陳建行

（中國洛陽電子裝備試驗中心，濟源459000）

雷神空管二次雷達航跡數(shù)據(jù)解析與應用

封志方，郭道通，魚佳欣，陳建行

（中國洛陽電子裝備試驗中心，濟源459000）

為了彌補當前指揮所難以對長航時、遠距離飛行目標進行有效監(jiān)控的不足，提出一種將雷神空管二次雷達數(shù)據(jù)引入指揮所用于跟蹤監(jiān)視飛行目標的方案。結(jié)合指揮所現(xiàn)有硬件條件利用HDLC協(xié)議網(wǎng)關(guān)將空管二次雷達信號轉(zhuǎn)換為UDP報文發(fā)送至指揮所數(shù)據(jù)處理席位，設計開發(fā)了數(shù)據(jù)處理程序，實現(xiàn)了對空管二次雷達信號中合作目標航跡數(shù)據(jù)的提取與顯示，并進行了測試驗證。測試結(jié)果表明，該方案能有效地實現(xiàn)指揮所對長航時、遠距離飛行目標的穩(wěn)定跟蹤監(jiān)視，有效拓展了指揮所對飛行目標的監(jiān)控手段。

雷神；二次雷達；航跡數(shù)據(jù)；目標監(jiān)視；歐標格式；數(shù)據(jù)處理

1 引 言

在試驗任務中地面指揮所對飛行目標的監(jiān)視一般采取兩種方式：一是通過遙測方式從目標下傳的遙測數(shù)據(jù)中解析出目標的位置信息，二是通過地面雷達測量目標的空間位置。遙測數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、測量位置信息準確的優(yōu)點，一旦遙測通信鏈路受到干擾后會導致指揮所對目標跟蹤監(jiān)視的中斷。地面雷達由于持續(xù)工作時間有限難以長時間地對目標進行跟蹤。

空管二次雷達具備可全天候24小時開機工作、數(shù)據(jù)穩(wěn)定、抗干擾能力強、探測覆蓋面積廣和可以同時跟蹤多批次目標的優(yōu)點［1］。在指揮所中引入雷神空管二次雷達數(shù)據(jù)，對其進行處理，提取出所關(guān)注目標的航跡信息并顯示在指揮所航跡顯示系統(tǒng)中，可彌補指揮所當前對飛行目標監(jiān)視手段的不足、拓展指揮所監(jiān)視目標的技術(shù)手段，從而提高指揮所對長航時飛行目標的監(jiān)視能力。

2 雷達數(shù)據(jù)指揮所引接方案

二次雷達（Secondary surveillance radar，簡稱SSR）對飛行目標的測量是由地面詢問雷達發(fā)射詢問信號，裝在目標飛機上的應答機收到詢問信號后，經(jīng)過信號處理、譯碼，然后由應答機發(fā)回應答信號。地面二次雷達收到這個回答信號，經(jīng)過信號處理和數(shù)據(jù)處理，可以獲取飛機代號（應答碼）、高度、方位和斜距離等目標信息［2］。

雷神空管二次雷達輸出的原始數(shù)據(jù)信號是一個速率為9.6Kb／s、面向比特的同步數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)鏈路層采用HDLC的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，物理層采用V24（RS232）國際標準［3］。雷神空管二次雷達信號通過光纖傳輸至設備機房，經(jīng)同步串口分路器分為兩路，一路送給航管系統(tǒng)用于航管信息處理與顯示。另外一路送給HDLC協(xié)議轉(zhuǎn)換器，HDLC協(xié)議轉(zhuǎn)換器把雷神二次雷達同步串口HDLC數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡UDP報文，通過指揮所內(nèi)部網(wǎng)絡交換機發(fā)送給數(shù)據(jù)處理席位。通過數(shù)據(jù)處理程序來實現(xiàn)對合作目標航跡數(shù)據(jù)的提取與處理，最終在航跡顯示軟件中顯示合作目標的航跡。

圖1 雷神二次雷達數(shù)據(jù)傳輸示意圖

HDLC協(xié)議轉(zhuǎn)換器采用南京亞冊HDLC-iUSB-201多協(xié)議網(wǎng)關(guān)，可提供2路高速同步串口、1路10／100M以太網(wǎng)口，實現(xiàn)RS-232／422／485、以太網(wǎng)接口的雙向轉(zhuǎn)換及HDLC、TCP／IP協(xié)議轉(zhuǎn)換［4］。

3 雷神二次雷達數(shù)據(jù)幀分析

雷神空管二次雷達航跡數(shù)據(jù)采用歐洲標準雷達數(shù)據(jù)交換格式（All purpose Structured Euro control Radar Information exchange format，ASTERIX），在低層通信協(xié)議上采用高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（High-Level Data Link Control簡稱HDLC）。

3.1 HDLC協(xié)議

HDLC協(xié)議是一個在同步網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)、面向比特的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。HDLC信息幀結(jié)構(gòu)如圖2所示。由位標志字段（FLAG）、地址字段（ADRRESS）、控制字段（CONTROL）、信息字段（INFORMATION）和幀校驗序列字段（FCS）組成［5］。

3.2 ASTERIX

ASTERIX是以HDLC為基礎，對HDLC的信息字段進行了重新定義，其幀結(jié)構(gòu)如圖3所示［6］。

圖2 HDLC信息幀結(jié)構(gòu)

圖3 ASTERIX的幀結(jié)構(gòu)圖

雷神二次雷達數(shù)據(jù)幀中有許多不同的記錄類型，區(qū)別各種記錄類型是根據(jù)CAT這一字節(jié)，其中001類型的雷達目標報告，包含雷達跟蹤到的飛行目標的航跡數(shù)據(jù)信息。

3.3 雷神二次雷達數(shù)據(jù)幀解析

下面以一幀雷達目標報告數(shù)據(jù)包為例對雷神二次雷達航跡數(shù)據(jù)進行分析，由HDLC協(xié)議網(wǎng)關(guān)去掉了數(shù)據(jù)幀前后的標志字段、地址字段、控制字段和幀校驗序列字段，只保留信息字段。表1是一幀雷神空管二次雷達航跡數(shù)據(jù)。

表1 雷神二次雷達航跡數(shù)據(jù)

第1字節(jié)：01H是CAT，表示該幀數(shù)據(jù)為雷達目標報告。

第2，3字節(jié)：00 19H表明此包的長度為19H（十進制為25），表明該數(shù)據(jù)幀長度為25個字節(jié)。

第4，5字節(jié)：F7 86H為此包數(shù)據(jù)的FSPEC（Field Specification）是對UAP的描述，F(xiàn)SPEC中各位的0或1，就是對UAP（User Application Profile）中的選項進行選擇。UAP的詳細內(nèi)容可參考文獻［6］的相關(guān)內(nèi)容。

F7 86H轉(zhuǎn)換為二進制為1111 0111 1000 0110。就是說它選取了UAP中的第1～4、6～8、13，14共9項。因此以后的內(nèi)容依次為數(shù)據(jù)源標識碼（I001／010）、目標報告描述符（I001／020）、航跡／點跡數(shù)目（I001／161）、極坐標測量位置（I001／040）、極坐標下航速（I001／200）、八進制Mode-3／A代碼（I001／070）、二進制Mode-C代碼（I001／090）、航跡狀態(tài)（I001／170）和航跡質(zhì)量（I001／210）。

參考UAP中對各個數(shù)據(jù)項的定義，計算目標的位置距離雷達斜距離72.1875海里，方位角49.28°，地速為0.10845947265625海里／秒，航向角184.426°，應答碼為0006，目標高度是27600英尺。

到此一個完整的雷神二次雷達01包分析完畢。這樣就從數(shù)據(jù)幀中獲取了目標應答碼、極坐標位置、極坐標速度和高度信息。利用極坐標位置和高度數(shù)據(jù)經(jīng)過坐標變換就可以應用在指揮所的航跡顯示軟件中進行航跡顯示。

4 二次雷達數(shù)據(jù)處理程序設計與實現(xiàn)

4.1 數(shù)據(jù)處理程序功能組成

雷神二次雷達數(shù)據(jù)處理程序的功能組成如圖4所示。主要作用是接收雷神二次雷達數(shù)據(jù)包，并從數(shù)據(jù)幀中提取目標參數(shù)：應答碼、方位角、高度、航速、航向角［7-9］。將這些參數(shù)進行處理成航跡數(shù)據(jù)發(fā)送至指揮所航跡顯示軟件。該軟件具備數(shù)據(jù)控制功能，可對航跡進行管理控制，并具備數(shù)據(jù)記錄與回放功能。

圖4 數(shù)據(jù)處理軟件功能組成

4.2 數(shù)據(jù)處理流程

雷神二次雷達數(shù)據(jù)的處理流程如圖5所示。具體過程為：

（1）數(shù)據(jù)接收；

（2）判斷是否為雷達目標報告類型，如果是進入步驟（3），否則丟棄該幀數(shù)據(jù)進入步驟（1）；

（3）獲取雷達數(shù)據(jù)幀到達時間，數(shù)據(jù)存盤，進入步驟（4）；

（4）計算應答碼，進入步驟（5）；

（5）存入已發(fā)現(xiàn)目標庫，進入步驟（6）；

（6）判斷此幀數(shù)據(jù)是否轉(zhuǎn)發(fā)至航跡顯示軟件，如果是進入步驟（7），否則進入步驟（1）；

（7）解析出方位角、斜距離、高度、航速、航向角，進入步驟（8）；

（8）野點剔除與航跡濾波，進入步驟（9）；

（9）坐標變換與數(shù)據(jù)封裝，將處理好的航跡數(shù)據(jù)幀發(fā)送至航跡顯示軟件，進入步驟（1）。

圖5 數(shù)據(jù)處理軟件運行流程

4.3 程序?qū)崿F(xiàn)

雷神空管二次雷達數(shù)據(jù)處理程序運行界面如圖6所示。程序由已接收目標顯示區(qū)、處理轉(zhuǎn)發(fā)至航跡顯示區(qū)、接收地址設置區(qū)、轉(zhuǎn)發(fā)控制范圍設置區(qū)組成。

圖6 雷神空管二次雷達數(shù)據(jù)處理程序

5 結(jié)束語

研究論證了雷神二次雷達指揮所數(shù)據(jù)引接方案，分析了雷神二次雷達的數(shù)據(jù)幀格式，設計制定了數(shù)據(jù)處理軟件的功能結(jié)構(gòu)，形成了數(shù)據(jù)處理流程。編寫了數(shù)據(jù)處理程序，實現(xiàn)了對雷神二次雷達數(shù)據(jù)的實時提取、處理并顯示在指揮所航顯軟件中。最后對系統(tǒng)進行了測試驗證。測試結(jié)果表明該系統(tǒng)能利用雷神二次雷達航跡數(shù)據(jù)實現(xiàn)指揮所對長航時、遠距離飛行目標的穩(wěn)定跟蹤監(jiān)視，有效拓展了指揮所對飛行目標的監(jiān)控手段。

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Analysis and App lication About the Track Data of Raytheon Second Surveillance Radar

Feng Zhifang，Guo Daotong，Yu Jiaxin，Chen Jianxing
（Luoyang Electronic Equipment Test Center，Jiyuan 459000，China）

In order to effectively improve monitoring for the long-endurance and long-distance flight target，a plan，transferring the Raytheon Second Surveillance Radar data into command post for surveillance of the flight target tracking，is proposed.Combined with the existing hardware and conditions of the command post，the HDLC protocol gateway is used to convert the SSR signal to the UDPmessage to the command post.The data processing program is designed and developed to extract and display the target track data of the SSR signal.The test result shows that the scheme can effectively realize the stable tracking and monitoring of long-endurance，long-distance flight target，and expand the monitoring means of flying target.

Raytheon；SSR；Track data；Targeted surveillance；ASTERIX；Data deal

10.3969／j.issn.1002-2279.2016.06.008

TP391

B

1002-2279（2016）06-0030-04

封志方（1985-），男，河北省平山縣人，工程師，碩士研究生，主研方向：指揮控制。

2016-05-03