廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視報(bào)文解析

杜斐然

中國(guó)民用航空華北地區(qū)空中交通管理局內(nèi)蒙古分局 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070

我國(guó)民航ADS―B的應(yīng)用構(gòu)架主要包括ADS―B地空數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)傳輸處理和數(shù)據(jù)應(yīng)用三個(gè)方面。地空數(shù)據(jù)交換由航空器和ADS―B地面站協(xié)作完成，航空器發(fā)射廣播式的DF―17下行信號(hào)，地面站處理所收集到的DF―17下行信號(hào)后生產(chǎn)ASTERIX CAT21格式的監(jiān)視數(shù)據(jù)報(bào)文，ASTERIX CAT21數(shù)據(jù)通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送至三級(jí)數(shù)據(jù)站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再由三級(jí)數(shù)據(jù)站將處理后的信號(hào)送至自動(dòng)化系統(tǒng)提供給空中交通管制人員使用。2018年民航內(nèi)蒙古空管分局就在轄區(qū)范圍內(nèi)安裝多部ADS―B地面站設(shè)備，如今均已具備接入自動(dòng)化系統(tǒng)的條件，部分地面站信號(hào)已經(jīng)投入使用。

如何報(bào)文解析

以較為常用的ASTERIX CAT21 v2.1版本為例，表1所例舉的內(nèi)容為使用wireshark 3.2.6版本抓包軟件抓取的一條ADS―B數(shù)據(jù)報(bào)。如何解讀ADS―B數(shù)據(jù)報(bào)并加以了利用呢，下面我們來(lái)一起進(jìn)行解讀。CAT 21數(shù)據(jù)由四部分內(nèi)容組成，首先是數(shù)據(jù)類型字段(CATEGORY)有1字節(jié)的固定長(zhǎng)度，其次是長(zhǎng)度字段(LENGTH)有2字節(jié)的固定長(zhǎng)度，然后是字段描述部分(FSPEC)為1字節(jié)至7字節(jié)的不固定長(zhǎng)度，最后是數(shù)據(jù)項(xiàng)字段(DATA ITEMS)為不固定長(zhǎng)度。

表1 截取報(bào)文解讀

因?yàn)榻邮盏降臄?shù)據(jù)均為十六進(jìn)制數(shù)，首字節(jié)位的15換算為十進(jìn)制數(shù)為21，數(shù)據(jù)類型字段21表示該數(shù)據(jù)段為自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視數(shù)據(jù)。之后2字節(jié)為整段數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，用來(lái)表示數(shù)據(jù)類型字段、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度字段、字段描述部分和數(shù)據(jù)項(xiàng)字段的總長(zhǎng)度。十六進(jìn)制的0057換算為二進(jìn)制為87，根據(jù)表1可知數(shù)據(jù)類型字段、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度字段、字段描述部分和數(shù)據(jù)項(xiàng)字段的總長(zhǎng)度為87字節(jié)。由于字段描述部分為不固定長(zhǎng)度，所以首先應(yīng)該判斷字段描述部分的實(shí)際長(zhǎng)度。首先將十六進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)據(jù)，描述部分的每一字節(jié)均可轉(zhuǎn)化為8位二進(jìn)制數(shù)，字段描述部分的每一位均對(duì)應(yīng)一個(gè)(UAP)用戶應(yīng)用描述表，二進(jìn)制數(shù)從左至右對(duì)應(yīng)用戶應(yīng)用描述表(UAP)從低到高的每一位，當(dāng)該位為1時(shí)表示存在相應(yīng)內(nèi)容，當(dāng)該位為0時(shí)表示不存在相應(yīng)內(nèi)容。(UAP)用戶應(yīng)用描述表的第8位及8的整數(shù)倍位置均為字段延伸位(FX)，當(dāng)FX為1時(shí)表示有后續(xù)字段，當(dāng)FX為0時(shí)表示沒(méi)有后續(xù)字段。FSPEC字段首字節(jié)的十六進(jìn)制的FF換算為二進(jìn)制數(shù)為1111 1111，即表示對(duì)應(yīng)UAP表的1至7位均為1。第8位FX位為1表示存在后續(xù)字段，即FF后的9F也為FSPEC字段，十六進(jìn)制的9F變換為2進(jìn)制數(shù)為1001 1111，即2進(jìn)制數(shù)從左至右分別對(duì)應(yīng)UAP表的8至14位，9F的FX位為1則表示后續(xù)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(jié)的1001 1111表示對(duì)應(yīng)的表2的用戶應(yīng)用描述表(UAP)中072項(xiàng)速度的適用性時(shí)間、080項(xiàng)目標(biāo)地址、073項(xiàng)接收位置信息的時(shí)間、074項(xiàng)高精度接收位置信息的時(shí)間、075項(xiàng)接收信息的時(shí)間速度這幾項(xiàng)是存在的，150項(xiàng)空速和151項(xiàng)真空速不存在。所以FSPEC字段后的數(shù)據(jù)項(xiàng)字段內(nèi)容依次為010項(xiàng)數(shù)據(jù)源識(shí)別標(biāo)識(shí)、040項(xiàng)目標(biāo)報(bào)告描述、161項(xiàng)航跡號(hào)、015項(xiàng)服務(wù)標(biāo)識(shí)、071項(xiàng)相應(yīng)位置時(shí)間、130項(xiàng)84坐標(biāo)系位置等。

表2 用戶應(yīng)用描述表

在知道每一字節(jié)數(shù)據(jù)所代表的數(shù)據(jù)后，我們需要對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析獲得我們需要的內(nèi)容。拿幾個(gè)常用的數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行舉例說(shuō)明，例如010項(xiàng)數(shù)據(jù)源識(shí)別標(biāo)識(shí)，根據(jù)CAT 21的數(shù)據(jù)項(xiàng)定義，2字節(jié)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)首字節(jié)表示SAC(系統(tǒng)區(qū)域碼)，第二字節(jié)標(biāo)識(shí)SIC(系統(tǒng)識(shí)別碼)，即可獲得SAC為16，SIC為A1。040項(xiàng)目標(biāo)報(bào)告描述，先將兩字節(jié)十六進(jìn)制的0100轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的0000 0001 0000 0000。二進(jìn)制信息的某一位或幾位一起組成相關(guān)信息，通過(guò)查詢CAT21的數(shù)據(jù)項(xiàng)定義解析得到，目標(biāo)航班使用24位ICAO地址，高度報(bào)告能力為精度25英尺，從目標(biāo)的應(yīng)答器發(fā)出報(bào)告，報(bào)告位置沒(méi)有使用差分校正，報(bào)告為真實(shí)目標(biāo)報(bào)告，報(bào)告為高可信度報(bào)告。070項(xiàng)模式A代碼，通過(guò)解碼可以得到二次代碼為2572。

結(jié)語(yǔ)

ADS―B作為一種新興監(jiān)視技術(shù)將在未來(lái)對(duì)民航空管體系起到深遠(yuǎn)的影響。盡管目前在技術(shù)的發(fā)展和使用上還存在著一些問(wèn)題，但ADS―B是未來(lái)民航監(jiān)視系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，將在未來(lái)民航大發(fā)展中起到重要作用。