一種空管雷達(dá)信號(hào)質(zhì)量實(shí)時(shí)分析的實(shí)現(xiàn)方法

湯俊

【摘? 要】論文為空管自動(dòng)化系統(tǒng)提供一種雷達(dá)信號(hào)質(zhì)量分析方法，用于主流雷達(dá)格式目標(biāo)分析，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)雷達(dá)數(shù)據(jù)，提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，使對(duì)于歷史數(shù)據(jù)的分析形成實(shí)際的雷達(dá)威力圖，可以作為新雷達(dá)選址的依據(jù)。

【Abstract】This paper provides an analysis method of radar signal quality for air traffic control automation system， which can be used for the analysis of mainstream radar format targets， real-time monitoring of radar data， and finding problems in advance. This method makes the analysis of historical data form the actual radar antenna power chart， which can be used as the basis for the site selection of the new radar.

【關(guān)鍵詞】空管自動(dòng)化系統(tǒng);雷達(dá)信號(hào);方法

【Keywords】air traffic control automation system; radar signal; method

【中圖分類號(hào)】TN958? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）03-0128-02

1 引言

空管自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行至今，由單雷達(dá)信號(hào)質(zhì)量不佳引起的自動(dòng)化合成雷達(dá)信號(hào)產(chǎn)生假目標(biāo)、目標(biāo)高度跳變等現(xiàn)象始終存在。雷達(dá)假目標(biāo)直接影響到管制正常的指揮運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致流控等嚴(yán)重后果?，F(xiàn)在，排查雷達(dá)假目標(biāo)一般使用單個(gè)雷達(dá)航跡回放和后臺(tái)數(shù)據(jù)索引相結(jié)合的辦法，不但需耗費(fèi)大量時(shí)間和精力，而且得出的數(shù)據(jù)是經(jīng)自動(dòng)化系統(tǒng)處理過(guò)的信息，并不是雷達(dá)源的信息，無(wú)法精確地排查假目標(biāo)的形成原因。如果有一套雷達(dá)信號(hào)實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)，可以直接從系統(tǒng)前端讀取雷達(dá)源的信息，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，結(jié)合記錄的歷史數(shù)據(jù)，綜合考慮信號(hào)的規(guī)律性、連續(xù)性，將雷達(dá)信號(hào)質(zhì)量以列表形式直觀地呈列出來(lái)，將異常的數(shù)據(jù)以告警的方式呈現(xiàn)出來(lái)，并且可當(dāng)場(chǎng)回放驗(yàn)證，使得排查雷達(dá)假目標(biāo)更快、更精確，同時(shí)，通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析，可以統(tǒng)計(jì)某部雷達(dá)在特定的時(shí)間特定區(qū)域的信號(hào)質(zhì)量，對(duì)雷達(dá)的參數(shù)調(diào)校、維護(hù)、自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)單雷達(dá)配置等，起到指導(dǎo)性作用[1]。

2 基本理念

2.1 高度重視系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

①采用經(jīng)過(guò)充分驗(yàn)證的軟件模塊和構(gòu)件，提高成熟軟件模塊的復(fù)用度，確保系統(tǒng)軟件的穩(wěn)定性;②優(yōu)化體系結(jié)構(gòu)，主要設(shè)備冗余設(shè)計(jì)，關(guān)鍵信息冗余設(shè)計(jì);③具有自檢機(jī)制，重視信息傳輸?shù)目煽啃栽O(shè)計(jì)和系統(tǒng)單元之間的故障隔離、故障切換設(shè)計(jì)。

2.2 尊重實(shí)際需求，注重系統(tǒng)的實(shí)用性設(shè)計(jì)

①滿足對(duì)系統(tǒng)規(guī)模、功能、性能及可擴(kuò)充性的要求;②按照人機(jī)工程設(shè)計(jì)原則進(jìn)行人機(jī)界面設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)便，以提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，提高工作效率;③可通過(guò)脫機(jī)文件設(shè)置，靈活配置雷達(dá)參數(shù)數(shù)據(jù)。

2.3 保證系統(tǒng)的可擴(kuò)充性

①采用開(kāi)放式、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在不改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的情況下，可擴(kuò)充工作席位，當(dāng)系統(tǒng)接入信息量擴(kuò)大后，在不改變軟件情況下，進(jìn)行軟件的部署，可實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的擴(kuò)展;②應(yīng)用軟件與硬件平臺(tái)無(wú)關(guān);③軟件模塊化、規(guī)范化設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)出來(lái)的系統(tǒng)具有良好的開(kāi)放性、可移植性，便于維護(hù)、改造、擴(kuò)充、更新、升級(jí)。

3 系統(tǒng)組成框圖

系統(tǒng)設(shè)置獨(dú)立的雷達(dá)質(zhì)量監(jiān)視設(shè)備，當(dāng)監(jiān)視數(shù)據(jù)前置處理機(jī)接收雷達(dá)信號(hào)后，通過(guò)獨(dú)立的專發(fā)功能把該信息發(fā)送到雷達(dá)質(zhì)量監(jiān)視設(shè)備上，經(jīng)過(guò)該設(shè)備的數(shù)據(jù)處理和可視化圖表的呈現(xiàn)，為系統(tǒng)提供方便可視化的質(zhì)量分析和監(jiān)控功能[2]。具體架構(gòu)如圖1所示。

3.1 硬件配置

3.2 軟件平臺(tái)

實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)質(zhì)量實(shí)時(shí)分析的軟件平臺(tái)有多種選擇。根據(jù)實(shí)際需求，可以選擇基于Windows的.net開(kāi)發(fā)或其他開(kāi)發(fā)平臺(tái)。根據(jù)平臺(tái)兼容性，本方法選擇使用Unix/C/C++為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)[3]。①操作系統(tǒng)：系統(tǒng)采用Unix操作系統(tǒng)平臺(tái)，這是經(jīng)歷長(zhǎng)期驗(yàn)證的成熟、可靠、穩(wěn)定的開(kāi)放軟件平臺(tái)，國(guó)內(nèi)外許多著名的重大實(shí)時(shí)系統(tǒng)都是在這一平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的。并且Unix的核心代碼是開(kāi)放的，這對(duì)擴(kuò)展設(shè)計(jì)以及調(diào)試有一定的幫助。本系統(tǒng)選擇Unix操作系統(tǒng)。②圖形開(kāi)發(fā)工具：界面設(shè)計(jì)基于X-Window協(xié)議和諾基亞公司的Qt標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)格，在一定程度上便于移植、修改和擴(kuò)充。Qt是面向?qū)ο蟮膱D形開(kāi)發(fā)工具，具有跨平臺(tái)等特性，并且Qt源碼已于近期開(kāi)源，對(duì)于滿足特殊的需求具有一定的幫助。③編程語(yǔ)言：C/C++語(yǔ)言編程。保證源程序的可移植、可維護(hù)和可擴(kuò)充性。④網(wǎng)絡(luò)傳輸及訪問(wèn)：本系統(tǒng)采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系建立分布式處理和客戶/服務(wù)器計(jì)算機(jī)環(huán)境。數(shù)據(jù)的傳輸采用TCP/IP協(xié)議。

4 實(shí)現(xiàn)功能

用于分析主流雷達(dá)格式目標(biāo)，對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有效排查問(wèn)題，基于對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析，形成實(shí)際的雷達(dá)威力圖，為新雷達(dá)的選址提供依據(jù)[4]。其具有以下主要功能：①多雷達(dá)數(shù)據(jù)格式解析功能;②雷達(dá)目標(biāo)分析、顯示、告警功能;③單幀數(shù)據(jù)解析功能;④雷達(dá)目標(biāo)態(tài)勢(shì)顯示功能;⑤雷達(dá)威力圖統(tǒng)計(jì)顯示功能;⑥雷達(dá)原始數(shù)據(jù)記錄功能;⑦原始雷達(dá)記錄數(shù)據(jù)回放功能;⑧雷達(dá)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能;⑨雷達(dá)丟扇、丟正北、格式錯(cuò)等告警功能;⑩雷達(dá)鏈路監(jiān)控功能。