ADS-B數(shù)據(jù)格式解析

陳曉偉

摘 要：ADS-B是民航監(jiān)視技術(shù)的重要內(nèi)容，與二次雷達(dá)、多點等多種監(jiān)視技術(shù)共同形成民航監(jiān)視網(wǎng)，負(fù)責(zé)對空中飛機監(jiān)視與跟蹤，特別是在二次雷達(dá)無法覆蓋的區(qū)域有很強的互補性。本文主要針對ADS-B信號的數(shù)據(jù)格式進行分析和研究。

關(guān)鍵詞：廣播式自動相關(guān)監(jiān)視（ADS-B）;ASTERIX;CAT021

0 引言

以雷達(dá)為基礎(chǔ)的航行系統(tǒng)因雷達(dá)本身的局限性而受到限制，如需在機場或航行沿途都需要密集布置許多雷達(dá)，而飛機在海洋或沙漠無雷達(dá)覆蓋區(qū)域的上空無法被監(jiān)視，只能靠增加飛行間隔保障運行安全，空間利用率低，系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性也不能進一步提高。

隨著科技的發(fā)展，一款新的監(jiān)視技術(shù)已經(jīng)得到了普遍的應(yīng)用，廣播式自動相關(guān)監(jiān)視（Automatic dependence surveillance broadcast， ADS-B）是以GNSS為基礎(chǔ)的新型航行系統(tǒng)，具有很強的覆蓋能力，更新率更高，精確度更高，建設(shè)成本比二次雷達(dá)等其他監(jiān)視技術(shù)要小很多。

1 ASTERIX概念

ASTERIX全稱為All Purpose Structured Eurocontrol Radar Information Exchange的首字母組成，是當(dāng)前描述信息結(jié)構(gòu)的歐控標(biāo)準(zhǔn)，是歐洲民航合作組織為了使雷達(dá)監(jiān)視設(shè)備與自動化處理之間的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)化而提出的傳輸規(guī)程?，F(xiàn)在，隨著航空業(yè)的發(fā)展，雷達(dá)監(jiān)視技術(shù)種類也越來越多，該協(xié)議已經(jīng)在監(jiān)視技術(shù)的數(shù)據(jù)信息格式方面扮演著越來越重要的作用。目前，已經(jīng)成為國際標(biāo)準(zhǔn)的雷達(dá)數(shù)據(jù)交換格式。

ASTERIX標(biāo)準(zhǔn)是基于ISO的OSI模型的第六層和第七層而定制的，也就是表示層和應(yīng)用層，底層的通信協(xié)議不在ASTERIX標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中，可以說，ASTERIX可以在任意傳輸媒介中傳輸，更底層的通信協(xié)議可以根據(jù)使用者的相關(guān)情況自行商定，不過，這里還是建議使用標(biāo)準(zhǔn)的傳輸協(xié)議，很多廠家在數(shù)據(jù)鏈路層使用了HDLC協(xié)議。

2 ASTERIX數(shù)據(jù)格式分析

ASTERIX標(biāo)準(zhǔn)是一個庫，根據(jù)歐控的定義，庫中包含很多部分，每一部分都有其特殊的應(yīng)用。從第二部分開始就闡述了如何編碼實現(xiàn)各種特殊的功能，其中涉及到ASTERIX類別的問題。

ASTERIX標(biāo)準(zhǔn)定義了256種數(shù)據(jù)類型，其中000～

127是標(biāo)準(zhǔn)軍民用途的數(shù)據(jù)協(xié)議，128～240是特殊軍事用途的數(shù)據(jù)協(xié)議，214～255為非標(biāo)準(zhǔn)的軍民用途數(shù)據(jù)協(xié)議。其中當(dāng)前二次雷達(dá)、場面監(jiān)視雷達(dá)、ADS-B和多點定位系統(tǒng)使用了CAT 000-127中的部分?jǐn)?shù)據(jù)協(xié)議，如CAT01和CAT02是A/C模式二次雷達(dá)的雷達(dá)目標(biāo)報告和雷達(dá)目標(biāo)服務(wù)報告，CAT34和CAT48是S模式二次雷達(dá)的雷達(dá)目標(biāo)服務(wù)報告和雷達(dá)目標(biāo)報告，也是CAT02和CAT01的升級版本，CAT10為場面監(jiān)視雷達(dá)的目標(biāo)報告，CAT21和CAT23是ADS-B的目標(biāo)報告和服務(wù)報告等。下面將介紹ASTERIX數(shù)據(jù)幀協(xié)議。

ASTERIX數(shù)據(jù)是通過HDLC協(xié)議進行傳輸?shù)?，它是對HDLC數(shù)據(jù)幀格式中的信息字段進行定義的。其中HDLC協(xié)議的內(nèi)容可以很容易在相關(guān)書籍和網(wǎng)絡(luò)中查閱出來，此處省去相關(guān)介紹。

CAT表示數(shù)據(jù)種類，為1個字節(jié)，用十六進制表示，在進行數(shù)據(jù)分析的時候，要將其轉(zhuǎn)換為10進制數(shù)據(jù)。若該值為30H，則表示該數(shù)據(jù)為CAT048格式，若為15H，則表示為CAT021。

LEN表示數(shù)據(jù)的總長度（2個字節(jié)），包括CAT和LEN的長度，其計算方法如下：

數(shù)據(jù)長度（LEN） = CAT字段+LEN字段+FSPEC字段+目標(biāo)數(shù)據(jù)區(qū)長度

FSPEC為用戶相關(guān)表（UAP）的數(shù)據(jù)索引，其長度可變，每一字節(jié)的最后一位FX是擴展指示位，當(dāng)FX為0時，表示該字段結(jié)束，當(dāng)FX為1時，表示后面還有FSPEC字段。FSPEC中除了擴展指示位以外的其他位置與用戶相關(guān)表相互對應(yīng)，1表示有該數(shù)據(jù)項，0表示沒有該數(shù)據(jù)項。

3 ADS-B數(shù)據(jù)格式解析

ADS-B采用的數(shù)據(jù)協(xié)議為CAT021，是ASTERIX中第12部分的內(nèi)容，表1為CAT021中的用戶相關(guān)數(shù)據(jù)項的一部分內(nèi)容，鑒于排版問題，在此只引用一部分，剩余的可以查看CAT021標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，表2為中電28所生產(chǎn)的ADS-B設(shè)備的數(shù)據(jù)包，下面我們將以此為例解析CAT021數(shù)據(jù)包。

該表格中有5行20列，從15開始為數(shù)據(jù)的開始部分，依次表示接收的數(shù)據(jù)。針對CAT021的數(shù)據(jù)分析，我們可以得到該數(shù)據(jù)的全部含義，鑒于內(nèi)容較多，我們只針對部分?jǐn)?shù)據(jù)進行有效釋義，掌握方法即可。15H表述數(shù)據(jù)項CAT為021，0064H表示信息長度length為100，F(xiàn)F 9F F3 5B 03 32H為數(shù)據(jù)項FSPEC的值，二進制為111111111001111 1111100 11101101 111 110 010，其中1表述相對應(yīng)的數(shù)據(jù)項有數(shù)據(jù)，0表示對應(yīng)的數(shù)據(jù)項無數(shù)據(jù)。16 CBH為I021/010的數(shù)據(jù)，即SAC：22，SIC：203，00H表示I021/040的數(shù)據(jù)，03 C4表示I021/161的數(shù)據(jù)，即跟蹤數(shù)為964，02H表示為I021/015的數(shù)據(jù)，17 5C 8E表示I021/071的數(shù)據(jù)，16～8FH為I021/130的數(shù)據(jù)等等，每個數(shù)據(jù)都有真實的物理意義，我們可以根據(jù)FSPEC的值與對應(yīng)數(shù)據(jù)項的長度來確定數(shù)據(jù)項的數(shù)，這樣一串目標(biāo)數(shù)據(jù)的內(nèi)容就可以得到了。

4 結(jié)語

在此，我們將截取的ADS-B的數(shù)據(jù)包部分內(nèi)容分析完畢，鑒于數(shù)據(jù)量太大，其他部分可以根據(jù)此方法一一解析，不再贅述。通過此次數(shù)據(jù)解析讓我們對雷達(dá)目標(biāo)報告有了更深刻的認(rèn)識，我們也對ADS-B工作的內(nèi)容加深了理解并有利于日后對信號質(zhì)量等問題進行更進一步的探討，解決實際維護中出現(xiàn)的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]張尉.二次雷達(dá)原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2009.