無(wú)源偵察設(shè)備顯控S63/S57格式電子海圖應(yīng)用方法研究

陳 林

(中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二三研究所，江蘇 揚(yáng)州 225001)

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無(wú)源偵察設(shè)備顯控S63/S57格式電子海圖應(yīng)用方法研究

陳 林

(中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二三研究所，江蘇 揚(yáng)州 225001)

針對(duì)無(wú)源偵察設(shè)備顯示需求，研究了基于國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)的S57/S63格式電子海圖與雷達(dá)目標(biāo)疊加顯示，結(jié)合德國(guó)7CS公司海圖SDK開發(fā)包，描述了如何對(duì)S63加密海圖進(jìn)行解密以及S57格式ENC原始數(shù)據(jù)如何轉(zhuǎn)換成DENC格式海圖,實(shí)現(xiàn)了無(wú)源偵察目標(biāo)顯示，平臺(tái)參數(shù)及方案、雷達(dá)目標(biāo)與電子海圖等疊加顯示，豐富了無(wú)源偵察設(shè)備戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的展現(xiàn)內(nèi)容，獲得了良好的無(wú)源偵察設(shè)備顯示控制展現(xiàn)效果,并為無(wú)源偵察設(shè)備加載使用S57/S63標(biāo)準(zhǔn)格式電子海圖以及獲取系統(tǒng)共享海圖數(shù)據(jù)提供了可能。

無(wú)源偵察；電子海圖；S57/S63格式；顯示控制

0 引 言

在無(wú)源偵察設(shè)備使用中，作戰(zhàn)人員需要掌握準(zhǔn)確的無(wú)源偵察目標(biāo)信息并結(jié)合戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)及態(tài)勢(shì)的變化過(guò)程，做出相應(yīng)的人工決策、目標(biāo)分配、目標(biāo)記錄等工作。

7CS使用DENC數(shù)據(jù)格式存儲(chǔ)及調(diào)用電子海圖，DENC除了包含同樣的SENC海圖數(shù)據(jù)以外，另包含S57更新文件。

本文根據(jù)無(wú)源偵察設(shè)備顯示需求，結(jié)合工程應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了基于7CS公司電子海圖SDK開發(fā)包，實(shí)現(xiàn)了S63標(biāo)準(zhǔn)格式解密至S57標(biāo)準(zhǔn)格式，然后根據(jù)實(shí)際發(fā)布的許可文件對(duì)需要地區(qū)的S57標(biāo)準(zhǔn)海圖文件實(shí)現(xiàn)ENC至DENC數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)。最后將以平臺(tái)為中心的相對(duì)態(tài)勢(shì)和無(wú)源偵察目標(biāo)進(jìn)行有效結(jié)合顯示，彌補(bǔ)了兩者單獨(dú)使用的缺陷，填補(bǔ)了無(wú)源偵察設(shè)備加載使用國(guó)際通用S57/S63標(biāo)準(zhǔn)格式電子海圖功能的空缺，獲得了良好的無(wú)源偵察戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)顯示控制效果。

1 傳統(tǒng)無(wú)源偵察設(shè)備偵察目標(biāo)顯示方式及電子海圖顯示方式

傳統(tǒng)無(wú)源偵察設(shè)備偵察目標(biāo)采用態(tài)勢(shì)及表格2種方式顯示，顯示效果如圖1、圖2所示。

圖1和圖2反映了以平臺(tái)為中心，在一定偵察范圍內(nèi)雷達(dá)輻射目標(biāo)的頻率、方位、幅度等信息。這種顯示方式的缺陷是無(wú)法確認(rèn)偵察目標(biāo)距離信息，從而無(wú)法準(zhǔn)確有效地判斷平臺(tái)周圍目標(biāo)的位置分布信息。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)無(wú)源偵察設(shè)備上報(bào)的偵察目標(biāo)信息結(jié)合搜索雷達(dá)偵察目標(biāo)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，從而獲取準(zhǔn)確的目標(biāo)態(tài)勢(shì)信息。

在無(wú)源偵察設(shè)備上部署電子海圖可有效提高無(wú)源偵察設(shè)備站位人員對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的了解程度。無(wú)源偵察設(shè)備傳統(tǒng)電子海圖采用非標(biāo)準(zhǔn)的電子海圖格式給海圖數(shù)據(jù)共享以及海圖持續(xù)更新帶來(lái)了很大的局限性。封裝好的電子海圖控件、海圖庫(kù)也不利于提升電子海圖顯示效果以及偵察目標(biāo)與電子海圖疊加顯示效果，從而對(duì)海圖的二次開發(fā)帶來(lái)不便。

2 S57標(biāo)準(zhǔn)格式電子海圖加載實(shí)現(xiàn)

為了使電子海圖數(shù)據(jù)能夠達(dá)到最大共享，系統(tǒng)提供海圖服務(wù)器，系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)從服務(wù)器下載共享的海圖數(shù)據(jù)，無(wú)源偵察設(shè)備必須具備加載和使用通用海圖格式的能力。本文從S57國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)電子海圖格式的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)入手,研究S57格式電子海圖數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),對(duì)海圖數(shù)據(jù)進(jìn)行解析,并將電子海圖數(shù)據(jù)ENC轉(zhuǎn)換成7CS系統(tǒng)電子海圖DENC，最后使用7CS-SDK函數(shù)加載DENC中7CB格式海圖數(shù)據(jù)。

2.1 轉(zhuǎn)換過(guò)程

增強(qiáng)監(jiān)督工作的公眾參與性。黨的十九大指出，“發(fā)展社會(huì)主義民主政治就是要體現(xiàn)人民意志、保障人民權(quán)益、激發(fā)人民創(chuàng)造活力，保證和實(shí)現(xiàn)人民當(dāng)家作主”。人大監(jiān)督只有始終堅(jiān)持群眾路線，擴(kuò)大公眾參與，突出需求導(dǎo)向和問(wèn)題導(dǎo)向，才能使監(jiān)督方向更加精準(zhǔn)、重點(diǎn)更加突出、效果更加明顯，才能彰顯人大履職的民意理念和民權(quán)取向。

電子海圖數(shù)據(jù)是各個(gè)國(guó)家繪制出版的,為了方便傳輸和交換,電子海圖數(shù)據(jù)ENC必須符合S57標(biāo)準(zhǔn),然而ECDIS一般不能直接使用ENC數(shù)據(jù),而是將ENC轉(zhuǎn)換成另外一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ),叫做SENC格式，而7CS使用的是DENC格式，DENC包含了SENC海圖數(shù)據(jù)以及S57更新文件。轉(zhuǎn)換過(guò)程如圖3所示[1]。

轉(zhuǎn)換程序首先驗(yàn)證ECDIS Kernel版本是否為L(zhǎng)IB_7CS版本，接著設(shè)置注冊(cè)模式，目前采用的是USB-DONGLE方式。然后確認(rèn)此轉(zhuǎn)換為S57格式轉(zhuǎn)換，讀取數(shù)字字典且創(chuàng)建DENC機(jī)構(gòu)并設(shè)置回調(diào)函數(shù)，回調(diào)函數(shù)依次轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式并輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。轉(zhuǎn)換程序根據(jù)平臺(tái)使用方提供的PERMIT.TXT許可文件中列出的需要轉(zhuǎn)換的海圖文件清單內(nèi)容，依次察找原始數(shù)據(jù)(ENC_ROOT)中是否存在此ENC格式海圖文件，如存在此文件則將其轉(zhuǎn)換成DENC(.7CB)格式海圖文件并保存至創(chuàng)建的DENC文件目錄下，以供后續(xù)海圖的加載和使用。

2.2 基于7CS公司電子海圖二次開發(fā)包設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電子海圖基本功能

基于7CS公司電子海圖二次開發(fā)包設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了以下基本功能：

(1) 海圖的增加,海圖切換顯示,海圖的刪除,最多可顯示10幅海圖并能根據(jù)平臺(tái)位置自動(dòng)切換海圖，如圖4所示。

(2) 海圖旋轉(zhuǎn)，海圖按比例尺縮放，如圖5所示。

(3) 白天黑夜模式，圖6顯示的為黑夜模式。

(4) 3種分層顯示:全部顯示、標(biāo)準(zhǔn)模式、基礎(chǔ)模式。

3 S63標(biāo)準(zhǔn)格式電子海圖解密

在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代，違反著作權(quán)的盜版數(shù)據(jù)日益猖獗。數(shù)字海圖數(shù)據(jù)通過(guò)非官方形式發(fā)布(盜版)，嚴(yán)重危害了國(guó)家的利益和航行安全。很多機(jī)構(gòu)為了保護(hù)他們擁有的數(shù)字海圖數(shù)據(jù)(版權(quán))，制定了很多種數(shù)據(jù)保護(hù)措施，但是多種措施的并存阻礙了數(shù)字海圖數(shù)據(jù)的應(yīng)用。為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，IHO 制定了S63標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

3.1 S63加密過(guò)程

SA即國(guó)際海道測(cè)量組織，S63協(xié)議管理者，IHB國(guó)際海道測(cè)量局負(fù)責(zé)具體實(shí)施，即IHB是1個(gè)SA，SA是頂級(jí)管理者，參與S63的海圖生產(chǎn)機(jī)構(gòu)和ECDIS制造商分別要遵守與它的協(xié)議。海圖數(shù)據(jù)服務(wù)商(例如航海保證部)作為S63的參與者的職責(zé)是負(fù)責(zé)海圖的數(shù)字簽名和加密，產(chǎn)生海圖許可文件(Permit.txt,ENC.PMT)。電子海圖應(yīng)用系統(tǒng)制造商(7CS)支持S63加密協(xié)議，SA向電子海圖制造商提供獨(dú)一無(wú)二的制造鍵值和標(biāo)識(shí)(M_KEY,M_ID),電子海圖制造商提供針對(duì)DONGLE的唯一的硬件標(biāo)識(shí)(HW_ID)，用戶使用時(shí)需要制造商根據(jù)DONGLE產(chǎn)生的USERPERMIT進(jìn)行解密才能使用[2]。過(guò)程如圖7所示。

3.2 S63解密過(guò)程

在使用海圖數(shù)據(jù)之前必須先針對(duì)7CS公司USB-DONGLE關(guān)聯(lián)的M_KEY和USERPERMIT結(jié)合元許可文件及原始數(shù)據(jù)等文件，將S63格式海圖進(jìn)行解密，生成需要的DENC(.7CB)數(shù)據(jù)，以供后續(xù)加載使用[3]。解密過(guò)程如圖8所示。

(1) 確認(rèn)元許可PERMIT.TXT、SA官方認(rèn)證許可文件IHO.CRT、原始數(shù)據(jù)文件ENC_ROOT、針對(duì)USB-DONGLE產(chǎn)生的唯一M_KEY和USERPERMIT等是否都已存在，獲取路徑；

(2) 指定轉(zhuǎn)換后生成文件DENC路徑；

(3) 修改程序中USERPERMIT值(不同的USB-DONGLE對(duì)應(yīng)不同的USERPERMIT號(hào))；

(4) 察詢PERMIT.TXT文件列表中海圖元素，依次解密海圖。

4 電子海圖與雷達(dá)航跡目標(biāo)、平臺(tái)態(tài)勢(shì)信息疊加顯示

本系統(tǒng)對(duì)采集的雷達(dá)目標(biāo)、平臺(tái)經(jīng)緯度、電子海圖進(jìn)行位置匹配，將雷達(dá)航跡目標(biāo)、平臺(tái)參數(shù)、電子海圖疊加在一起顯示。在工程實(shí)踐中，直接把電子海圖、雷達(dá)二次目標(biāo)、平臺(tái)信息分層顯示并不能實(shí)現(xiàn)精確疊加。必須要實(shí)現(xiàn)以下2點(diǎn)：

(1) 顯示方式要一致。電子海圖、雷達(dá)目標(biāo)可采取艦艏向上或正北向上的顯示方式。兩者的顯示方式要一致，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)正確的疊加。

(2) 電子海圖與雷達(dá)目標(biāo)信息轉(zhuǎn)換后的經(jīng)緯度信息比例尺要一致，比例尺不一致無(wú)法反映正確的雷達(dá)目標(biāo)位置信息。

本系統(tǒng)中電子海圖與雷達(dá)目標(biāo)、平臺(tái)信息顯示的基本方式是以平臺(tái)為中心，始終將電子海圖中心放置于平臺(tái)經(jīng)緯度位置。雷達(dá)目標(biāo)需要根據(jù)距離、方位及平臺(tái)經(jīng)緯度信息換算得到其經(jīng)緯度信息。最終能作為單獨(dú)的圖層疊加顯示于電子海圖上，并支持按照比例尺縮放顯示。

4.1 目標(biāo)經(jīng)緯度換算

首先獲取平臺(tái)經(jīng)緯度信息，并將經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成地心直角坐標(biāo)系。接著根據(jù)雷達(dá)目標(biāo)距離、方位信息將目標(biāo)的雷達(dá)極坐標(biāo)系轉(zhuǎn)成雷達(dá)直角坐標(biāo)系。然后將目標(biāo)的雷達(dá)直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)成大地直角坐標(biāo)系。最后將地心直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)成經(jīng)緯度坐標(biāo)[4]。換算過(guò)程如圖9所示。

4.2 電子海圖、雷達(dá)目標(biāo)、平臺(tái)信息疊加顯示

首先創(chuàng)建電子海圖單獨(dú)圖層，用于顯示平臺(tái)信息和雷達(dá)目標(biāo)。最終在此圖層上采用圖形設(shè)備接口(GDI)繪圖方式繪制平臺(tái)及目標(biāo)圖標(biāo)。然后使用7CS-SDK函數(shù)將獲取到的目標(biāo)經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)值，最后將目標(biāo)繪制于創(chuàng)建的電子海圖圖層上。采用定時(shí)器定時(shí)刷新目標(biāo)顯示[5]。最終顯示效果如圖10所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文描述了一種基于國(guó)際通用電子海圖標(biāo)準(zhǔn)S57/S63格式，應(yīng)用于無(wú)源偵察設(shè)備偵察目標(biāo)與雷達(dá)目標(biāo)及電子海圖同時(shí)顯示的方法研究。對(duì)比了傳統(tǒng)無(wú)源偵察設(shè)備與電子海圖疊加雷達(dá)目標(biāo)后的顯示效果。深入描述了如何對(duì)S63加密海圖進(jìn)行解密以及S57格式ENC原始數(shù)據(jù)如何轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)可加載使用的DENC格式海圖過(guò)程。最后展示了將雷達(dá)目標(biāo)、平臺(tái)信息及電子海圖疊加顯示后的顯示效果，豐富了無(wú)源偵察設(shè)備戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的展現(xiàn)效果，并為無(wú)源偵察設(shè)備加載使用通用S57/S63標(biāo)準(zhǔn)格式電子海圖和獲取系統(tǒng)共享海圖數(shù)據(jù)提供了可能。

[1] 徐關(guān)勇，曹萬(wàn)華.電子海圖與雷達(dá)圖像及二次目標(biāo)的疊加顯示研究[J].艦船電子工程，2004,24(6):120-123.

[2] 王泉，高有行.電子海圖與雷達(dá)背景信息疊加顯示關(guān)鍵技術(shù)研究[J].微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)，2002(4):30-35.

[3] 劉維亭，馬繼先，莊肖波.電子海圖系統(tǒng)雷達(dá)圖像與海圖圖形疊加技術(shù)研究[J].中國(guó)航海，2005(1):59-62.

[4] 才志.雷達(dá)圖像與電子海圖疊加的研究[D].大連:大連海事大學(xué)，2010.

[5] STEEN N,OLE B.Facilitating the use of ECDIS[R].Copenhagen,Denmark:BIMCO Bulletin,2002.

Research into The Application Method for Electronic Chart of S63/S57 Format in Display Control of Passive Reconnaissance Equipment

CHEN Lin

(The 723 Institute of CSIC,Yangzhou 225001,China)

According to the display requirement of passive reconnaissance equipment,this paper studies the overlapping display of electronic chart and radar target based on the international standard of S57/S63 format,combining with SDK development bag of 7CS Co. in Germany,describes how to decrypt the encrypted S63 chart and how to convert the ENC raw data of S57 format into a chart of DEBC format,which realizes the target display of passive reconnaissance,overlapping display of platform parameters & project,radar target & electronic chart and so on,enriches the display content of battlefield situation for passive reconnaissance equipment,obtains the good display control effect of passive reconnaissance equipment and provides the possibility to load and use the electronic chart of S57/S63 standard format and share the system chart data for the passive reconnaissance equipment.

passive reconnaissance；electronic chart；S57/S63 format；display control

2016-11-16

TN967.2

A

CN32-1413(2017)02-0064-05

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2017.02.015