廣播式自動相關監視報文解析

杜斐然

中國民用航空華北地區空中交通管理局內蒙古分局 內蒙古 呼和浩特 010070

我國民航ADS―B的應用構架主要包括ADS―B地空數據交換、數據傳輸處理和數據應用三個方面。地空數據交換由航空器和ADS―B地面站協作完成，航空器發射廣播式的DF―17下行信號，地面站處理所收集到的DF―17下行信號后生產ASTERIX CAT21格式的監視數據報文，ASTERIX CAT21數據通過傳輸網絡傳送至三級數據站進行數據處理，再由三級數據站將處理后的信號送至自動化系統提供給空中交通管制人員使用。2018年民航內蒙古空管分局就在轄區范圍內安裝多部ADS―B地面站設備，如今均已具備接入自動化系統的條件，部分地面站信號已經投入使用。

如何報文解析

以較為常用的ASTERIX CAT21 v2.1版本為例，表1所例舉的內容為使用wireshark 3.2.6版本抓包軟件抓取的一條ADS―B數據報。如何解讀ADS―B數據報并加以了利用呢，下面我們來一起進行解讀。CAT 21數據由四部分內容組成，首先是數據類型字段(CATEGORY)有1字節的固定長度，其次是長度字段(LENGTH)有2字節的固定長度，然后是字段描述部分(FSPEC)為1字節至7字節的不固定長度，最后是數據項字段(DATA ITEMS)為不固定長度。

表1 截取報文解讀

因為接收到的數據均為十六進制數，首字節位的15換算為十進制數為21，數據類型字段21表示該數據段為自動相關監視數據。之后2字節為整段數據的長度，用來表示數據類型字段、數據長度字段、字段描述部分和數據項字段的總長度。十六進制的0057換算為二進制為87，根據表1可知數據類型字段、數據長度字段、字段描述部分和數據項字段的總長度為87字節。由于字段描述部分為不固定長度，所以首先應該判斷字段描述部分的實際長度。首先將十六進制數據轉換為二進制數據，描述部分的每一字節均可轉化為8位二進制數，字段描述部分的每一位均對應一個(UAP)用戶應用描述表，二進制數從左至右對應用戶應用描述表(UAP)從低到高的每一位，當該位為1時表示存在相應內容，當該位為0時表示不存在相應內容。(UAP)用戶應用描述表的第8位及8的整數倍位置均為字段延伸位(FX)，當FX為1時表示有后續字段，當FX為0時表示沒有后續字段。FSPEC字段首字節的十六進制的FF換算為二進制數為1111 1111，即表示對應UAP表的1至7位均為1。第8位FX位為1表示存在后續字段，即FF后的9F也為FSPEC字段，十六進制的9F變換為2進制數為1001 1111，即2進制數從左至右分別對應UAP表的8至14位，9F的FX位為1則表示后續FB字段同樣為FSPEC字段。使用這樣的判斷方式，依此類推A4的FX位為0，可知FSPEC字段為FF 9F FB DB C3 A4。FSPEC字段第二字節的1001 1111表示對應的表2的用戶應用描述表(UAP)中072項速度的適用性時間、080項目標地址、073項接收位置信息的時間、074項高精度接收位置信息的時間、075項接收信息的時間速度這幾項是存在的，150項空速和151項真空速不存在。所以FSPEC字段后的數據項字段內容依次為010項數據源識別標識、040項目標報告描述、161項航跡號、015項服務標識、071項相應位置時間、130項84坐標系位置等。

表2 用戶應用描述表

在知道每一字節數據所代表的數據后，我們需要對相應的數據進行解析獲得我們需要的內容。拿幾個常用的數據項進行舉例說明，例如010項數據源識別標識，根據CAT 21的數據項定義，2字節長度的數據首字節表示SAC(系統區域碼)，第二字節標識SIC(系統識別碼)，即可獲得SAC為16，SIC為A1。040項目標報告描述，先將兩字節十六進制的0100轉換為二進制的0000 0001 0000 0000。二進制信息的某一位或幾位一起組成相關信息，通過查詢CAT21的數據項定義解析得到，目標航班使用24位ICAO地址，高度報告能力為精度25英尺，從目標的應答器發出報告，報告位置沒有使用差分校正，報告為真實目標報告，報告為高可信度報告。070項模式A代碼，通過解碼可以得到二次代碼為2572。

結語

ADS―B作為一種新興監視技術將在未來對民航空管體系起到深遠的影響。盡管目前在技術的發展和使用上還存在著一些問題，但ADS―B是未來民航監視系統的發展趨勢，將在未來民航大發展中起到重要作用。