空管雷達數據傳輸質量的評估

吳勝前

（民航西北地區空中交通管理局 陜西西安 710082）

國內雷達數據傳輸一般采用同步串口（Synchronous Serial Interface），通信速率根據實際需求設置在9.6kb，19.2kb，38.4kb等，鏈路協議采用HDLC，使用專線或者租用各大運營商的線路把遠端的雷達數據傳輸到空管自動化處理中心[1]。同步串口可以連續傳續設定長度的數據，對線路利用率比較高。雷達數據輸出大部分采用ASTERIX格式[2]，是一種可變長度的連續目標報告和扇區數據報告。這些數據送到空管自動化系統處理的同時，還會引接到數據記錄儀把這些數據記錄下來。本文利用記錄儀所記錄帶有時間標志的數據對雷達數據傳輸質量進行評估。

圖1 雷達數據傳輸和記錄儀系統示意圖

在雷達數據傳輸的數據源端和記錄儀端都有GPS時鐘接入，因此，在正常情況下，兩端的時間是同步的[3]。

一、雷達數據傳輸中延遲時間和抖動變化的計算

某型號的數據記錄格式為：

表1 雷達數據記錄儀記錄數據格式

為了確定雷達數據傳輸的數量和時間間隔，評估采用分析雷達傳輸數據中Asterix Cat02， Cat34中 Item002/010，Iitem034/030 (Time of Day )，這兩個字段代表了雷達站數據源目標報告的在一天內的時間（T_radar），分辨率為1/128秒[4]。由于雷達數據源和記錄儀用GPS時鐘同步，則：

根據數據通信理論，9.6kb，19.2kb，38.4kb同步串口對應每秒能傳輸1 200字節，2 400字節和4 800字節，傳輸速率高意味著每傳輸相同報文所需的時間較少，延遲也少。

雷達在運行過程中，每次過正北時間幾乎是穩定的，但經過傳輸延遲后，由于傳輸過程的不穩定性，使得記錄儀所記錄的過正北的數據包有抖動，則抖動時間為：

二、對雷達數據傳輸的評估案例

通過對收集到的24小時雷達數據進行數據解碼分析，該雷達為S模式雷達，天線旋轉周期為3.97秒，傳輸速率為19.2kb，通過分析其記錄在記錄儀中的數據可以得到以下信息（見圖2、圖3）：

圖2 某雷達站數據傳輸速率變化示意圖

圖3 某雷達站數據傳輸抖動示意圖

24小時內平均每掃描一圈傳輸為5 500字節數據，平均每秒約1 266字節。但在每天目標密集階段，每掃描一圈傳輸約為8 500字節，平均每秒約2 100字節，數據鏈路基本處于飽和狀態，傳輸帶寬基本被100%占用，造成雷達數據傳輸的抖動變大，丟包變多，其結果會嚴重影響到空管自動化對目標的實時跟蹤處理，說明該雷達站數據傳輸鏈路需要擴容。

三、結論

空管S模式雷達比普通A/C模式雷達所傳輸的數據量大，特別是增強型S模式雷達，由于要傳輸飛機下發的飛行意圖信息[5]，所需傳輸的帶寬更寬。為了防止因傳輸造成的雷達信號延遲過大、丟包、抖動等現象[6]，改善雷達信號質量，需要從雷達頭到自動化系統各個環節對雷達傳輸鏈路進行優化，增大傳輸帶寬，有效減少傳輸延遲抖動和丟包現象。