空管自动化系统中雷达数据预处理子系统的设计与实现

发布时间：2017-09-20 16:26

  本文关键词：空管自动化系统中雷达数据预处理子系统的设计与实现

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【摘要】：空中交通管制(ATC,Air Traffic Control)自动化系统是空中交通管制员管理空中交通的主要手段之一,它的主要功能是对多雷达数据和飞行计划进行处理,使得空中交通管制员面对雷达显示器就可以了解空中交通的实时动态,所管制航空器的具体方位、高度和预计飞行方向等。近年来我国航空运输业的高速发展对空中交通管制自动化系统提出了更多新要求,尤其是雷达数据的预处理,它是空管自动化系统的重要组成部分,是雷达数据处理的前提和基础,研究雷达数据预处理对于自动化系统的升级改造具有重要意义。本文基于作者参与的中小型机场空中交通管制自动化系统的设计与研发工作,探讨了雷达数据预处理子系统的设计与实现的关键技术,对雷达数据提出了一整套行之有效的预处理方法,解决了老一代自动化系统雷达数据处理冗余度和可靠性低、综合雷达航迹处理能力不强以及雷达数据处理软件可修改性不足等一系列问题。主要研究内容如下:(1)在分析国内外空管自动化系统的现实需求、组成结构及系统配置的基础上,针对原有自动化系统雷达数据处理过程存在的问题,提出了一种基于模块化思想的自动化系统雷达数据预处理子系统的解决方案。(2)分析了新一代自动化系统雷达数据的引接方案和空管常用雷达数据的结构,对符合Asterix标准的CAT001类和CAT002类的雷达数据格式进行了系统分析。在此基础上,研究了新一代自动化系统中多源异构雷达数据的表示方法,构造了雷达数据的统一表达模型。(3)针对多源异构雷达数据的特点,开展了雷达数据预处理方法的研究。分析了新一代自动化系统的库函数和内部信息的传递过程,以及系统中与雷达数据预处理子系统有关的信息定义,提出了雷达数据预处理子系统的各功能模块的设计方案,包括多雷达数据的接收及数据校验、雷达数据的解析与格式转换、雷达数据通道选优、雷达数据质量统计与分析、雷达数据预处理日志记录和查询等。(4)在Solaris10操作系统中,实现了雷达数据预处理子系统的各个功能模块,并分析了各模块的实现和应用情况。此外,针对老一代自动化系统存在的问题,分析了该自动化系统雷达数据预处理子系统在综合雷达航迹处理能力、可靠性等方面的应用效果,达到了雷达数据预处理子系统的设计目标。以上研究成果已经全部应用到新一代ATC系统的雷达数据预处理中,实践证明本文提出的处理方法是可行的,这为空管自动化系统维护人员分析雷达数据质量,进行雷达数据处理软件故障分析提供了有效的技术手段。
【关键词】：预处理 雷达数据 中小型机场 空中交通管制 自动化系统
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V355.1
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-21
• 1.1 课题研究的背景12
• 1.2 国内外的研究现状12-18
• 1.2.1 国内外雷达数据处理的现状12-13
• 1.2.2 国内外雷达数据处理存在的问题13-15
• 1.2.3 国内外雷达数据处理问题的解决方案15-18
• 1.3 本文研究的主要内容和意义18-19
• 1.4 本文的章节安排19-21
• 第2章 雷达数据引接方式及数据格式分析21-36
• 2.1 多雷达数据的引接方式及处理流程21-25
• 2.1.1 雷达数据前置处理机的选型及硬件配置22-23
• 2.1.2 雷达数据引接现状23-24
• 2.1.3 多雷达数据信息处理流程24-25
• 2.2 Asterix标准雷达数据的传输方式25-26
• 2.3 Asterix标准雷达数据格式26-33
• 2.3.1 雷达数据块26
• 2.3.2 数据记录26-33
• 2.3.2.1 Asterix001格式雷达标准数据项28-31
• 2.3.2.2 Asterix002格式雷达标准数据项31-33
• 2.4 面向多源异构雷达数据的统一表达模型设计33-36
• 第3章 空管自动化系统中雷达数据预处理子系统的设计36-64
• 3.1 自动化系统总联接口函数及进程间信息交互流程37-43
• 3.1.1 总联接口函数37-38
• 3.1.2 进程间的信息流程38-39
• 3.1.3 空管自动化系统中软件模块之间的信息传递39-43
• 3.1.3.1 雷达数据预处理子系统相关信息传递40-42
• 3.1.3.2 自动化系统软件模块信息传递跟踪方式42-43
• 3.2 雷达数据预处理子系统的相关模块43-50
• 3.2.1 雷达数据接收及数据校验模块43
• 3.2.2 雷达数据解析处理模块43-46
• 3.2.3 雷达数据格式转换模块46-47
• 3.2.4 雷达多通道数据质量统计47-48
• 3.2.5 单雷达主通道信息发送模块48-49
• 3.2.6 雷达数据预处理日志记录模块49-50
• 3.3 雷达多通道数据质量分析及通道选优方法50-53
• 3.4 雷达数据预处理子系统各功能模块设计方案53-64
• 3.4.1 开发环境和工具53
• 3.4.2 源程序文件的结构和组成53-54
• 3.4.3 数据结构设计54-59
• 3.4.4 雷达数据预处理子系统的函数及全局变量设计59-64
• 3.4.4.1 雷达数据预处理子系统的主要接口函数59-61
• 3.4.4.2 程序中全局变量的定义61-62
• 3.4.4.3 接口函数之间的调用关系62-64
• 第4章 雷达数据预处理子系统的实现64-101
• 4.1 雷达参数的获取64-66
• 4.1.1 雷达通道参数初始化65
• 4.1.2 雷达参数文件读取65-66
• 4.1.3 系统可用雷达数目的获取66
• 4.1.4 各雷达通道参数赋值66
• 4.2 雷达主通道询问信息的发送66-67
• 4.3 Asterix格式雷达原始数据的解析与格式转换67-81
• 4.3.1 雷达通道号转换69
• 4.3.2 Asterix001类型雷达数据解析及格式转换69-76
• 4.3.3 Asterix002类型雷达数据解析及格式转换76-78
• 4.3.4 Asterix格式雷达数据解析及格式转换效果实现78-81
• 4.4 系统内部格式雷达数据发送算法实现81-85
• 4.4.1 系统格式雷达数据的组装82-83
• 4.4.2 系统格式雷达数据的发送83-85
• 4.5 雷达数据质量的统计与管理85-90
• 4.5.1 雷达数据质量指标统计实现86-88
• 4.5.1.1 错帧率统计算法实现86-87
• 4.5.1.2 丢扇率统计算法实现87-88
• 4.5.2 雷达数据质量指标报告实现88-90
• 4.6 雷达通道手动切换消息处理实现90-91
• 4.7 雷达数据预处理日志记录及统计数据查询实现91-96
• 4.7.1 雷达数据质量统计信息日志记录实现92-93
• 4.7.2 雷达质量统计数据查询实现93-94
• 4.7.3 SMP与雷达数据预处理子系统信息交互日志记录实现94-95
• 4.7.4 日志自动清理功能实现95-96
• 4.8 雷达数据预处理执行程序CETC_RADP的生成96-97
• 4.9 雷达数据预处理子系统的应用情况97-101
• 4.9.1 提升综合雷达航迹处理能力97-98
• 4.9.2 实现雷达数据处理的模块化98-99
• 4.9.3 提升雷达数据处理的可靠性99-100
• 4.9.4 实现雷达通道的手动切换100-101
• 第5章 结论与展望101-104
• 5.1 课题研究的结论101-102
• 5.2 今后的展望102-104
• 参考文献104-106
• 致谢106-107
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果107

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