大面積目標(biāo)分裂自動判別系統(tǒng)軟件設(shè)計

楊昌錦

摘? ?要：空管自動化系統(tǒng)大面積目標(biāo)分裂的情況對雷達(dá)管制運行有著較大的影響，有必要探尋簡易、快速的方式判別導(dǎo)致空管自動化系統(tǒng)大面積目標(biāo)分裂的原因。本文針對監(jiān)視源異常導(dǎo)致空管自動化系統(tǒng)大面積目標(biāo)分裂的情況，提出了一種基于AeroTrac自動化系統(tǒng)的大面積目標(biāo)分裂自動判別系統(tǒng)軟件設(shè)計方法，本軟件采用C#編程語言完成設(shè)計，通過解析AeroTrac自動化系統(tǒng)單監(jiān)視源航跡及綜合航跡數(shù)據(jù)，可在3個雷達(dá)周期內(nèi)自動判別出導(dǎo)致大面積目標(biāo)分裂的異常監(jiān)視源并在基于GMap.Net開源控件開發(fā)的態(tài)勢顯示界面上告警提示。經(jīng)過測試平臺測試、數(shù)據(jù)回放測試及日常運行監(jiān)控，驗證了該設(shè)計的可行性和有效性。

關(guān)鍵詞：目標(biāo)分裂? GMap.NET? 軟件設(shè)計

中圖分類號：TN958.93? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）03（a）-0069-02

隨著我國民航事業(yè)的蓬勃發(fā)展，航班量日益增長，空管自動化系統(tǒng)缺乏自動判別導(dǎo)致大面積目標(biāo)分裂的異常監(jiān)視源并告警功能的背景下，急需一款能快速自動判別導(dǎo)致大面積目標(biāo)分裂異常監(jiān)視源的系統(tǒng)，以減少大面積目標(biāo)分裂對管制運行的影響。本設(shè)計在AreoTrac自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對異常監(jiān)視源導(dǎo)致大面積目標(biāo)分裂的情況，根據(jù)導(dǎo)致大面積目標(biāo)分裂的原理，設(shè)計了能在3個雷達(dá)周期內(nèi)自動判別導(dǎo)致大面積目標(biāo)分裂的異常監(jiān)視源并提示告警的功能，簡化了技術(shù)保障人員異常處置的過程，提高了工作效率，滿足運行需要。

同時，本設(shè)計在GMap.NET開源控件的基礎(chǔ)上開發(fā)了類似AeroTrac自動化系統(tǒng)DP顯示終端的態(tài)勢顯示界面，能更加直觀的將疑似分裂目標(biāo)顯示在態(tài)勢界面上，方便技術(shù)保障人員進(jìn)行異常排查與操作。

1? 大面積目標(biāo)分裂產(chǎn)生原因

空管自動化系統(tǒng)大面積目標(biāo)分裂的產(chǎn)生原因主要有以下幾點：（1）空管自動化系統(tǒng)監(jiān)視源參數(shù)設(shè)置有誤。（2）空管自動化系統(tǒng)進(jìn)程異常。（3）監(jiān)視源異常。

對于監(jiān)視源參數(shù)設(shè)置錯誤的問題，在引接監(jiān)視源信號時經(jīng)參數(shù)調(diào)整和測試平臺測試后才正式接入在用自動化系統(tǒng)，正式運行后一般不會因該問題導(dǎo)致大面積目標(biāo)分裂;而因自動化進(jìn)程異常導(dǎo)致的目標(biāo)分裂可通過切換主備服務(wù)器或使用備用自動化系統(tǒng)快速解決。最常見的為因監(jiān)視源異常導(dǎo)致大面積目標(biāo)分裂，該問題只能通過屏蔽或斷開異常監(jiān)視源解決，所以如何快速、準(zhǔn)確的判斷出異常監(jiān)視源尤為重要。

2? 人工判別導(dǎo)致大面積目標(biāo)分裂的異常監(jiān)視源存在的缺點

人工判別導(dǎo)致大面積目標(biāo)分裂的異常監(jiān)視源需要逐個觀察、對比各監(jiān)視源的目標(biāo)，具有耗長、受技術(shù)人員技術(shù)水平限制等缺點，在確認(rèn)異常監(jiān)視源并將其信號屏蔽或斷開前，嚴(yán)重影響正常管制運行。如何快速、自動地判斷出異常監(jiān)視源并提示告警為本設(shè)計的重點。

3? 軟件設(shè)計

本設(shè)計通過對AeroTrac系統(tǒng)的單監(jiān)視源航跡、綜合航跡數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取飛機(jī)目標(biāo)的地理坐標(biāo)、二次碼、航跡號、高度、航班號、24位地址碼等數(shù)據(jù)，自動在3個雷達(dá)周期內(nèi)完成對導(dǎo)致大面積目標(biāo)分裂的異常監(jiān)視源的判斷。本軟件設(shè)計主要分為3大模塊：AeroTrac航跡數(shù)據(jù)處理、監(jiān)控告警、態(tài)勢顯示界面，如圖1所示。

（1）AeroTrac航跡數(shù)據(jù)處理模塊具有解析單監(jiān)視源航跡數(shù)據(jù)和綜合航跡數(shù)據(jù)、單監(jiān)視源航跡數(shù)據(jù)信息補(bǔ)充、記錄單監(jiān)視源航跡和綜合航跡數(shù)據(jù)等功能。

（2）監(jiān)控告警模塊具有監(jiān)視源信號中斷、恢復(fù)監(jiān)控、判斷目標(biāo)是否是疑似分裂目標(biāo)或反射假目標(biāo)、告警提示、生成告警日志等功能。

（3）態(tài)勢顯示界面模塊提供了類似于AeroTrac系統(tǒng)的態(tài)勢顯示界面，具有地圖及航線顯示、目標(biāo)顯示更新[1]、目標(biāo)標(biāo)牌調(diào)整及過濾、扇區(qū)設(shè)置、顯示范圍調(diào)整、標(biāo)牌公英制單位轉(zhuǎn)換、單監(jiān)視源顯示或綜合航跡顯示模式切換、用戶個性化數(shù)據(jù)存儲、加載等功能。

3.1 數(shù)據(jù)處理告警流程設(shè)計

本軟件數(shù)據(jù)處理告警流程設(shè)計如圖2所示。

（1）系統(tǒng)解析AeroTrac系統(tǒng)的單監(jiān)視源航跡數(shù)據(jù)和綜合航跡數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)中是否有DUP告警標(biāo)志位，同時過濾模擬應(yīng)答機(jī)，將含有DUP告警的航跡數(shù)據(jù)移交給數(shù)據(jù)修正線程進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)齊、修正。

（2）數(shù)據(jù)修正線程通過綜合航跡數(shù)據(jù)補(bǔ)齊單監(jiān)視源航跡數(shù)據(jù)中的24位地址碼、航班號等信息，以便告警線程更好區(qū)別真實目標(biāo)和分裂目標(biāo)。

（3）數(shù)據(jù)告警線程對修正后的單監(jiān)視源航跡進(jìn)行對比、計算，確認(rèn)是否存在連續(xù)3個雷達(dá)周期被單個監(jiān)視源掃到的疑似分裂目標(biāo)或是否因航速過大導(dǎo)致的分裂目標(biāo)或是否因反射導(dǎo)致的分裂目標(biāo)，確認(rèn)其異常監(jiān)視源、記錄并在態(tài)勢顯示界面給與告警提示。

（4）統(tǒng)計管制區(qū)域內(nèi)告警的異常監(jiān)視源目標(biāo)數(shù)占各監(jiān)視源目標(biāo)數(shù)的比例，對超過設(shè)定的告警閾值的監(jiān)視源，提示其大面積目標(biāo)分裂告警。

3.2 告警設(shè)計

3.2.1 判別疑似分裂目標(biāo)告警設(shè)計

本系統(tǒng)定義了對比容器“Compare_List”用于存儲修正后的各航跡的各個單監(jiān)視源DUP告警數(shù)據(jù)，告警線程對每個單監(jiān)視源航跡數(shù)據(jù)跟“Compare_List”中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，通過二次碼、航跡號、航班號、24位地址碼來區(qū)別各航跡，若某DUP告警航跡連續(xù)3個雷達(dá)周期（對于ADS-B信號需進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾，設(shè)置為每4s一個周期）被單個監(jiān)視源掃到，將其航跡判定為疑似分裂目標(biāo)并確認(rèn)其監(jiān)視源于態(tài)勢顯示界面顯示“FAKE”加監(jiān)視源名稱的告警提示。如圖3所示。

3.2.2 判別反射目標(biāo)告警設(shè)計

本系統(tǒng)根據(jù)反射目標(biāo)的特征，對除模擬應(yīng)答機(jī)外的二次碼相同的不同航跡，計算其中是否有因反射導(dǎo)致的分裂目標(biāo)。反射假目標(biāo)與真實目標(biāo)相比較一般存在以下特征[2]：（1）與真實目標(biāo)高度、二次碼相同;（2）出現(xiàn)時間晚于真實目標(biāo)，且距雷達(dá)的距離大于真實目標(biāo);（3）與真實目標(biāo)方位不同;

告警線程確認(rèn)兩個不同航跡目標(biāo)在滿足二次碼、監(jiān)視源相同且時間差在1個雷達(dá)周期內(nèi)和高度差在所設(shè)容差范圍等條件下，比對航跡初始化時間并采用大圓算法計算目標(biāo)到監(jiān)視源的距離[3]，同時計算兩航跡目標(biāo)間的方位夾角。若航跡的初始化時間較晚、距雷達(dá)的距離較大且兩航跡目標(biāo)間的方位夾角不為0，則判定該航跡為反射目標(biāo)，確認(rèn)其監(jiān)視源于態(tài)勢顯示界面顯示“RLT”加監(jiān)視源名稱的告警提示。如圖4所示。

3.2.3 判別大面積目標(biāo)分裂設(shè)計

告警線程統(tǒng)計管制區(qū)域內(nèi)提示分裂告警的異常監(jiān)視源目標(biāo)數(shù)占其監(jiān)視源掃到目標(biāo)數(shù)的比例，對超過設(shè)定的閾值的監(jiān)視源，提示大面積目標(biāo)分裂告警，同時可在態(tài)勢顯示界面對分裂假目標(biāo)自動進(jìn)行屏蔽，如圖5所示。

4? 結(jié)語

本設(shè)計能在3個雷達(dá)周期內(nèi)自動判別導(dǎo)致大面積目標(biāo)分裂的異常監(jiān)視源并提示告警，同時在態(tài)勢顯示界面自動對分裂假目標(biāo)進(jìn)行屏蔽，簡化了技術(shù)保障人員異常處置的過程，提高了工作效率，減小了對管制運行的影響，滿足現(xiàn)場運行、監(jiān)控需要。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳小龍，吳杰.西沙雷達(dá)目標(biāo)顯示終端的軟硬件設(shè)計[J].民航管理，2017（6）：81-87.

[2] 鄔偉偉.二次雷達(dá)假目標(biāo)的產(chǎn)生和抑制[J].科技傳播，2014，6（11）：127-128.

[3] 孔祥元.大地測量學(xué)基礎(chǔ)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2010.