一種在DSP中實現(xiàn)航管S模式閉鎖協(xié)議的方法

卜凡湘++魏祥利++李輝

摘 要

航管S模式是為解決傳統(tǒng)A/C模式監(jiān)視能力不足而設(shè)計的最新監(jiān)視方法，閉鎖協(xié)議是S模式協(xié)議中重要的組成部分。本文介紹了S模式閉鎖協(xié)議，并采用TMS320F28335 DSP完成了S模式應(yīng)答機中閉鎖協(xié)議的實現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】S模式 閉鎖 DSP

1 引言

航管S模式（Mode Select）是歐美國家開發(fā)的先進航管協(xié)議，用于解決傳統(tǒng)A/C模式監(jiān)視容量不足的問題。傳統(tǒng)A/C模式下，隨著空域內(nèi)的飛機數(shù)量增多，應(yīng)答信號之間會產(chǎn)生嚴重的混擾和串擾，對日交通流量在1000架次以上的機場，其監(jiān)視能力已接近極限。S模式下為每架飛機分配一個唯一的24位地址，只需根據(jù)飛機地址對飛機單獨詢問，同時只有一架飛機在應(yīng)答，避免了應(yīng)答信號的混擾，提高了其監(jiān)視容量。

地面二次雷達為獲取空域內(nèi)飛機的地址，會周期性的發(fā)出全呼叫詢問，而全呼叫詢問是針對所有飛機的，為避免出現(xiàn)類似于A/C模式下的混擾問題，在S模式中設(shè)計有閉鎖協(xié)議（Lockout），以減少同時出現(xiàn)的應(yīng)答信號數(shù)量。本文介紹了閉鎖協(xié)議和一種利用DSP實現(xiàn)閉鎖協(xié)議的方法。

2 閉鎖協(xié)議（Lockout）

閉鎖協(xié)議用于控制S模式應(yīng)答機對全呼叫詢問的應(yīng)答。通過特定的S模式詢問啟動閉鎖狀態(tài)，在閉鎖狀態(tài)下，對指定的全呼叫詢問不產(chǎn)生應(yīng)答。

2.1 S模式詢問類型

S模式詢問中包含56位或112位數(shù)據(jù)，定義如表1，其中前5位為UF字段，表示詢問類型。UF4、5、20和21為監(jiān)視詢問，UF11為全呼叫詢問。為和傳統(tǒng)A/C模式兼容，S模式應(yīng)答機還可以接收純脈沖格式的ATCRBS/S模式全呼叫詢問。

UF4、5、20和21的詢問中的SD字段內(nèi)容受DI字段控制，如表2所示。

2.2 閉鎖協(xié)議

S模式應(yīng)答機閉鎖協(xié)議包括非選擇性閉鎖協(xié)議和多站閉鎖協(xié)議。通過UF4、5、20和21詢問來啟動閉鎖協(xié)議。

2.2.1 非選擇性閉鎖協(xié)議

以下條件任意一條滿足時啟動非選擇性閉鎖協(xié)議：a） PC=1；b） DI=1或7，LOS=1，IIS=0。啟動后進入非選擇性閉鎖狀態(tài)，持續(xù)18s±1s，在閉鎖狀態(tài)下，對CL=0，IC=0的UF11全呼叫詢問和ATCRBS/S模式全呼叫詢問不產(chǎn)生應(yīng)答。在閉鎖狀態(tài)下，如果重新接收到啟動條件，則重新計時18s±1s。

2.2.2 多站閉鎖協(xié)議

多站閉鎖協(xié)議分為II多站閉鎖協(xié)議和SI多站閉鎖協(xié)議。II多站閉鎖協(xié)議允許對15個地面站的全呼叫詢問進行閉鎖，SI多站閉鎖協(xié)議允許對63個地面站的全呼叫詢問進行閉鎖。對各地面站分別控制，互不影響。IIS=1～15時，表示II站點1～15，SIS=1～63時，表示SI站點1～63。在全呼叫詢問中，當CL=0，IC=1～15時，表示II站點1～15，CL=1，IC=1～15時，表示SI站點1～15，CL=2～4，IC=0～15時，表示SI站點16～63。

當DI=1或7，LOS=1，IIS為某一個站點號，啟動對該地面站的II多站閉鎖協(xié)議；當DI=3，LSS=1，SIS為某一個站點號，啟動對該地面站的SI多站閉鎖協(xié)議。針對某一個地面站的閉鎖協(xié)議啟動后進入閉鎖狀態(tài)，持續(xù)18s±1s，在閉鎖狀態(tài)下，對帶有該地面站站點號的UF11全呼叫詢問不產(chǎn)生應(yīng)答。可同時對多個地面站進行閉鎖。在閉鎖狀態(tài)下，如果重新接收到啟動條件，則重新計時18s±1s。

3 在DSP中的實現(xiàn)閉鎖協(xié)議

本項目采用DSP TMS320F28335，工作頻率設(shè)置為100MHz。

該DSP中有3個32位的CPU計數(shù)器，為實現(xiàn)S模式閉鎖協(xié)議，難點在于如何實現(xiàn)79個獨立工作的計時器。本項目復(fù)用1個CPU計數(shù)器構(gòu)建79個計時器。

3.1 實現(xiàn)原理

CPU計數(shù)器在加載計數(shù)值后，按系統(tǒng)時鐘減1計數(shù)，計到0后觸發(fā)CPU中斷。當只有1個計時器需要工作時，向CPU計數(shù)器加載計數(shù)值1，800，000，000（即18s），計數(shù)到0即完成了該計時器的18s計時。當1個計時器計時完成之前需要啟動第二個計時器，設(shè)當前的計數(shù)值為N，在CPU計數(shù)器計數(shù)到0后，只需重新啟動計數(shù)器，并設(shè)定計數(shù)值為1，800，000，000-N，當CPU計數(shù)器再次計數(shù)到0后，即完成了第二個計時器的18s計時。因此，只要合理設(shè)置每個計時器的真實計數(shù)周期，可以復(fù)用1個計數(shù)器完成79個獨立工作的計時器。

3.2 實現(xiàn)方法

定義變量Run_Flag、Run_Tx和PRD_VEC，Run_Flag表示非選擇性閉鎖和多站閉鎖的狀態(tài)，Run_Tx用于存儲處于計時狀態(tài)的計時器序列，PRD_VEC用于存儲Run_Tx序列中各計時器的計數(shù)修正值。這三個變量的對應(yīng)關(guān)系如圖1所示。

當需要啟動計時器時，對應(yīng)的Run_Flag位置1，在Run_Tx隊列的末尾添加該計時器位號，計算該計時器的計數(shù)修正值，寫入PRD_VEC隊列的末尾。

當需要重啟動計時器時，在Run_Tx隊列中，將該計時器移到隊列尾部，重新計算該計時器的計數(shù)修正值，寫入PRD_VEC隊列的末尾。計時器重啟動流程如圖2所示。

當計數(shù)器計到0后，即Run_Tx隊列中的第一個計時器對應(yīng)的閉鎖狀態(tài)結(jié)束，將其對應(yīng)的Run_Flag標志位清0；將Run_Tx隊列向前移1位；將PRD_VEC隊列的第一個寫入CPU計數(shù)器，然后將PRD_VEC隊列向前移1位，后續(xù)的其他計時器繼續(xù)計時。

在接收到全呼叫詢問后，通過判斷對應(yīng)的Run_Flag標志位，確定是否被閉鎖，進而確定是否需要應(yīng)答，完成S模式應(yīng)答機閉鎖協(xié)議。

4 分析

CPU計數(shù)器計數(shù)到0后，需在中斷服務(wù)程序中重新加載計數(shù)值才能重新開始計數(shù)，中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時間及中斷等待時間會影響計時準確度。經(jīng)實際測試，中斷服務(wù)程序執(zhí)行時間<5μs，中斷等待時間<70μs，在所有79個計時器同時計時的情況下，最大累積誤差不大于5.85ms，遠小于±1s的要求。

5 結(jié)論

該方法可以在DSP中實現(xiàn)S模式應(yīng)答機閉鎖協(xié)議，且對DSP的資源消耗少，時間誤差小，可以滿足實際應(yīng)用需求。

參考文獻

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[3]劉陵順等.TMS320F28335 DSP原理及開發(fā)編程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011（12）.

作者單位

陜西長嶺電子科技有限責任公司 陜西省寶雞市 721006