利用ads-b数据实现多雷达数据半实物仿真的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于半实物仿真技术领域，特别是涉及一种利用ADS-B数据实现多雷达数 据半实物仿真的方法。
【背景技术】
[0002] 多雷达数据处理是现代空中交通管理指挥系统的核心，产生多雷达或多源数据的 能力是研宄及开发现代空中交通管理指挥系统的前提与基础。
[0003] 20世纪80年代，我国成功研制出数字式动目标模拟器，该模拟器在接收到某一 频率的输入信号后，经过一段可控的数字延迟，在输出端可以获得在同一频率之上叠加一 个多普勒频移的输出信号，实现了对雷达动态目标的仿真模拟。从90年开始，随着国内空 中交通管理仿真模拟系统需求的不断增加，四川大学图形图像研宄所采用个人计算机作为 系统运行平台，通过模拟建立相对真实的雷达数据系统，构建逼真的管制环境，陆续推出了 DRS-90, DRS-93, DRS-2000雷达模拟机，大大节省了硬件成本，使得仿真模拟训练能广泛地 应用于空中管制培训领域，以对管制员进行培训。随着空域流量的快速增加，对空管仿真模 拟系统提出了更高的要求，因此提高仿真系统模拟数据的真实性，就成为了现在模拟系统 发展的重要因素。
[0004] 目前国产空管多雷达数据系统关键技术已经突破国外主要厂家的技术封锁，研制 开发的多雷达模拟数据发生器生成多雷达数据，经多雷达数据处理系统验证取得了成功。 但从总体来看，与国际先进水平相比还存在一定的差距。国外对多雷达数据研宄做得比较 全面，设计上：一方面以软硬件相结合的方式，扩大了模拟系统灵活性；另一方面采用数字 信号和微处理器技术，并结合工业标准总线结构以进行模块化设计，使其性能得到了提高。
[0005] 随着多雷达数据需求量的日益增加，国内一些部门已经突破国外技术封锁，采用 硬件方式研制成功了多雷达数据模拟发生器，可以模拟生成多雷达数据。但与国际先进水 平相比，在雷达数据模拟的全面性、系统的通用性、可扩充性、兼容性以及产品化等方面还 存在一定的差距，因此短时间内难以实现实体方面的赶超。随着计算机仿真技术的快速发 展，采用软件方式可以克服硬件研发的许多缺点，进行多雷达数据仿真技术研宄已成为重 要趋势。针对多雷达数据进行仿真研宄，增加其仿真结果数据的可靠性，对于进行多雷达 数据处理具有重要意义。
[0006] 另一方面，作为未来监视技术发展的主要方向，世界航空领域正在积极推进 ADS-B (广播式自动相关监视）技术的应用，使监视方式逐步从雷达转变到ADS-B。相对于雷 达而言，ADS-B具有成本较低，适用条件要求不苛刻等优点，且能够保障记录反映飞机真实 的飞行信息。目前能够进行ADS-B数据接收的相关简易设备也多种多样，便于获取。ADS-B 数据信息与雷达数据信息具有较高的相似性，基于ADS-B对多雷达数据仿真系统进行开发 具有重要的研宄意义，有利于后期在空管指挥技术方面的相关研宄工作的开展，对提高空 管系统的可靠性、可维护性具有现实意义。
【发明内容】
[0007] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够满足多雷达数据高质量，持 续稳定产生的实际需求的多雷达数据半实物仿真方法。
[0008] 为了达到上述目的，本发明提供利用ADS-B数据实现多雷达数据半实物仿真方法 包括顺序进行的下列步骤：
[0009] (1)接收ADS-B数据建立仿真系统数据源的Sl阶段；
[0010] (2)对步骤（1)所述数据源中的数据进行预处理并分发的S2阶段；
[0011] (3)建立单雷达传感器，接收步骤（2)分发的数据以实现对目标的筛选及其屏幕 显示的S3阶段；
[0012] (4)将步骤（3)中筛选得到的数据进行编码形成标准格式雷达报文，并按报文传 输协议进行传输发送的S4阶段；
[0013] (5)根据步骤（3)和（4)建立多个传感器以实现多雷达报文数据持续生成的S5阶 段。
[0014] 在步骤（1)中，所述的接收ADS-B数据建立仿真系统数据源的方法是利用地面 ADS-B接收机接收真实的ADS-B数据作为仿真系统的原始数据，将实时飞行数据进行即时 读取和解析，得到飞机的包括ICAO识别码、二次雷达识别码、实时经度、炜度、高度三维位 置、速度、航向、时间在内的信息，进而建立仿真系统数据源。
[0015] 在步骤（2)中，所述的对步骤（1)所述数据源中的数据进行预处理并分发的方法 是将步骤（1)解析后的包含大量信息块的ADS-B数据进行预处理，即将飞机经炜度、高度、 速度在内的有用信息进行提取并保存，再通过用户数据报协议对上述预处理后的数据进行 广播式分发。
[0016] 在步骤（3)中，所述的建立单雷达传感器，接收步骤（2)分发的数据以实现对目 标的筛选及其屏幕显示的方法是设置单雷达传感器，对传感器地理位置、作用距离、天线夹 角、扫描周期在内的参数信息进行定义，该传感器接收步骤（2)分发的数据并利用地心地 固坐标转换方法计算得出目标相对于传感器的斜距和方位信息，进而对目标进行筛选，并 以传感器为参考点将筛选出的目标进行屏幕显示。
[0017] 在步骤（4)中，所述的将步骤（3)中筛选得到的数据进行编码形成标准格式雷达 报文，并按报文传输协议进行传输发送的方法是在目标筛选基础上依据ASTERIX标准格式 进行数据编码形成001类雷达目标报告报文和002类雷达服务报文，再依据高级数据链路 控制规程（High-level Data Link Control, HDLC)传输协议进行报文的发送并对其时间延 迟进行引入。
[0018] 在步骤（5)中，所述的根据步骤（3)和（4)建立多个传感器实现多雷达报文数据 持续生成的方法是根据步骤（3)和（4)，依次在多个计算机上建立单传感器并进行不同的 参数配置，这些传感器同时接收分发的ADS-B数据，分别进行数据筛选，数据编码及报文的 传输发送，从而搭建多雷达数据仿真系统平台，实现多雷达数据的持续生成。
[0019] 本发明提供的利用ADS-B数据实现多雷达数据半实物仿真方法在实现多雷达数 据生成的同时，建立的仿真系统还具有良好的通用性，灵活性，可以进行持续开发完善。该 方法利用Visual Studio环境开发程序仿真建立多个雷达传感器，对接收的ADS-B数据进 行筛选生成雷达报文并发送，实现多雷达数据的不间断生成，形成稳定的多雷达数据源。本 发明方法利用ADS-B实时动态信息作为实验信息源，所提出的多雷达数据半实物仿真技术 可以实现多雷达报文数据的持续稳定生成，且报文具有很高的准确性，为相关多雷达数据 的进一步开发奠定基础。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明提供的利用ADS-B数据实现多雷达数据半实物仿真方法流程图；
[0021] 图2是天线扫描"方位角一时间"关系图；
[0022] 图3是单雷达传感器基本界面图；
[0023] 图4是仿真系统总体设计构架图；
[0024] 图5是两个传感器编码设计流程图；
[0025] 图6是仿真系统运行结果显示图：（a) ADS-B数据接收显示图（传感器未启动天线 扫描）；(b)两个传感器编码报文的接收处理图；（c)两个传感器目标报文解码显示图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图和具体实施例对本发明提供的利用ADS-B数据实现多雷达数据半 实物仿真方法进行详细说明。
[0027] 图1是本发明提供的利用ADS-B数据实现多雷达数据半实物仿真方法流程图。
[0028] 如图1所示，本发明提供的利用ADS-B数据实现多雷达数据半实物仿真方法包括 按顺序进行的下列步骤：
[0029] (1)接收ADS-B数据建立仿真系统数据源的Sl阶段：
[0030] 建立数据源实现目标数据的生成，是实现多雷达数据仿真的基础。
[0031] 空管多雷达数据处理系统通过实时收集各台雷达送来的局部航迹数据作为多雷 达数据处理系统数据源。目前民用雷达种类繁多，引入多雷达数据系统的雷达数据格式也 不同。ASTERIX标准虽然对提供信息的雷达类