雷神空管二次雷達航跡數據解析與應用

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據解析與應用

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控的不足，提出一種將雷神空管二次雷達數據引入指揮所用于跟蹤監視飛行目標的方案。結合指揮所現有硬件條件利用HDLC協議網關將空管二次雷達信號轉換為UDP報文發送至指揮所數據處理席位，設計開發了數據處理程序，實現了對空管二次雷達信號中合作目標航跡數據的提取與顯示，并進行了測試驗證。測試結果表明，該方案能有效地實現指揮所對長航時、遠距離飛行目標的穩定跟蹤監視，有效拓展了指揮所對飛行目標的監控手段。

雷神；二次雷達；航跡數據；目標監視；歐標格式；數據處理

1 引 言

在試驗任務中地面指揮所對飛行目標的監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據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。遙測數據具有數據量大、測量位置信息準確的優點，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視的中斷。地面雷達由于持續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、數據穩定、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點［1］。在指揮所中引入雷神空管二次雷達數據，對其進行處理，提取出所關注目標的航跡信息并顯示在指揮所航跡顯示系統中，可彌補指揮所當前對飛行目標監視手段的不足、拓展指揮所監視目標的技術手段，從而提高指揮所對長航時飛行目標的監視能力。

2 雷達數據指揮所引接方案

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射詢問信號，裝在目標飛機上的應答機收到詢問信號后，經過信號處理、譯碼，然后由應答機發回應答信號。地面二次雷達收到這個回答信號，經過信號處理和數據處理，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據信號是一個速率為9.6Kb／s、面向比特的同步數據流。數據鏈路層采用HDLC的數據幀結構，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，經同步串口分路器分為兩路，一路送給航管系統用于航管信息處理與顯示。另外一路送給HDLC協議轉換器，HDLC協議轉換器把雷神二次雷達同步串口HDLC數據幀轉換為網絡UDP報文，通過指揮所內部網絡交換機發送給數據處理席位。通過數據處理程序來實現對合作目標航跡數據的提取與處理，最終在航跡顯示軟件中顯示合作目標的航跡。

圖1 雷神二次雷達數據傳輸示意圖

HDLC協議轉換器采用南京亞冊HDLC-iUSB-201多協議網關，可提供2路高速同步串口、1路10／100M以太網口，實現RS-232／422／485、以太網接口的雙向轉換及HDLC、TCP／IP協議轉換［4］。

3 雷神二次雷達數據幀分析

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

3.1 HDLC協議

HDLC協議是一個在同步網上傳輸數據、面向比特的數據鏈路層協議。HDLC信息幀結構如圖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，其幀結構如圖3所示［6］。

圖2 HDLC信息幀結構

圖3 ASTERIX的幀結構圖

雷神二次雷達數據幀中有許多不同的記錄類型，區別各種記錄類型是根據CAT這一字節，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據信息。

3.3 雷神二次雷達數據幀解析

下面以一幀雷達目標報告數據包為例對雷神二次雷達航跡數據進行分析，由HDLC協議網關去掉了數據幀前后的標志字段、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據。

表1 雷神二次雷達航跡數據

第1字節：01H是CAT，表示該幀數據為雷達目標報告。

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

第4，5字節：F7 86H為此包數據的FSPEC（Field Specification）是對UAP的描述，FSPEC中各位的0或1，就是對UAP（User Application Profile）中的選項進行選擇。UAP的詳細內容可參考文獻［6］的相關內容。

F7 86H轉換為二進制為1111 0111 1000 0110。就是說它選取了UAP中的第1～4、6～8、13，14共9項。因此以后的內容依次為數據源標識碼（I001／010）、目標報告描述符（I001／020）、航跡／點跡數目（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（I001／170）和航跡質量（I001／210）。

參考UAP中對各個數據項的定義，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。這樣就從數據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據經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 二次雷達數據處理程序設計與實現

4.1 數據處理程序功能組成

雷神二次雷達數據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據包，并從數據幀中提取目標參數：應答碼、方位角、高度、航速、航向角［7-9］。將這些參數進行處理成航跡數據發送至指揮所航跡顯示軟件。該軟件具備數據控制功能，可對航跡進行管理控制，并具備數據記錄與回放功能。

圖4 數據處理軟件功能組成

4.2 數據處理流程

雷神二次雷達數據的處理流程如圖5所示。具體過程為：

（1）數據接收；

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

（3）獲取雷達數據幀到達時間，數據存盤，進入步驟（4）；

（4）計算應答碼，進入步驟（5）；

（5）存入已發現目標庫，進入步驟（6）；

（6）判斷此幀數據是否轉發至航跡顯示軟件，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）坐標變換與數據封裝，將處理好的航跡數據幀發送至航跡顯示軟件，進入步驟（1）。

圖5 數據處理軟件運行流程

4.3 程序實現

雷神空管二次雷達數據處理程序運行界面如圖6所示。程序由已接收目標顯示區、處理轉發至航跡顯示區、接收地址設置區、轉發控制范圍設置區組成。

圖6 雷神空管二次雷達數據處理程序

5 結束語

研究論證了雷神二次雷達指揮所數據引接方案，分析了雷神二次雷達的數據幀格式，設計制定了數據處理軟件的功能結構，形成了數據處理流程。編寫了數據處理程序，實現了對雷神二次雷達數據的實時提取、處理并顯示在指揮所航顯軟件中。最后對系統進行了測試驗證。測試結果表明該系統能利用雷神二次雷達航跡數據實現指揮所對長航時、遠距離飛行目標的穩定跟蹤監視，有效拓展了指揮所對飛行目標的監控手段。

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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