一种ADS‑B报文数据解析方法和系统与流程

本发明涉及航空管制技术领域，具体涉及一种ADS-B报文数据解析方法和系统。

背景技术：

传统二次雷达基于询问应答的方式对目标实施监视，因成本高、安装难度大、全面覆盖难，已无法满足迅速发展的航空运输业。广播式自动相关监视ADS-B是一种基于全球卫星定位系统和利用空地、空空数据链通信完成交通监视和信息传递的空管监视新技术，具有高速更新的数据特点和高精度方位信息，能够改善空域的利用情况。1090MHz ES ADS-B是国际民航组织唯一推荐的一种模式，该系统只需对Mode S应答机做稍微改动，就能实现ADS-B消息编码。ADS-B系统相对于传统的监视技术，具有成本低，误差小等特点，在民航和通航领域具有非常广阔的应用前景。

ADS-B采用广播的方式共享传输信道，而不是传统Mode S采用的点名式询问，由此造成的干扰增多。另外，每一条ADS-B消息都是由112比特数据位信息构成，每一条信息中包含的信息单元数量很多，且每一条信息中的信息单元所占的比特位没有一定的规律可循。因此，一般的解析方法很难快速、高效的解析ADS-B报文。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种能快速、高效的解析ADS-B报文的ADS-B报文数据解析方法和系统。

一种ADS-B报文数据解析方法，包括如下步骤：

步骤1：定义多层次联合可扩展结构体；多层次联合可扩展结构体包括ADS-B报文第一层通用结构体和ADS-B报文第二层专用结构体，ADS-B报文第二层专用结构体包含多个ADS-B消息结构体；

步骤2：将ADS-B报文转换成ADS-B报文第一层通用构体，根据ADS-B报文第一层通用构体中代表报文格式字段的值，判断报文是否为ADS-B报文；如果是，进入步骤3；如果否，进入步骤5；

步骤3：根据ADS-B报文第一层通用构体中代表报文类型字段的值，确定ADS-B报文的类型；

步骤4：根据步骤3中确定的ADS-B报文类型，将所述ADS-B报文转换成ADS-B报文第二层专用结构体中相应的ADS-B消息结构体，并对ADS-B消息结构体进行内容解析；

步骤5：结束。

以及一种ADS-B报文数据解析系统，包括：

结构体定义单元，用于定义多层次联合可扩展结构体；其中，多层次联合可扩展结构体包括ADS-B报文第一层通用结构体和ADS-B报文第二层专用结构体，ADS-B报文第二层专用结构体包含多个ADS-B消息结构体；

报文有效性判断单元，用于将ADS-B报文转换成ADS-B报文第一层通用构体，并根据ADS-B报文第一层通用构体中代表报文格式字段的值，判断报文是否为ADS-B报文；

报文类型确定单元，用于在报文有效性判断单元判断报文有效时，根据ADS-B报文第一层通用构体中代表报文类型字段的值，确定ADS-B报文的类型；

报文内容解析单元，用于根据报文类型确定单元确定的ADS-B报文类型，将所述ADS-B报文转换成ADS-B报文第二层专用结构体中相应的ADS-B消息结构体，并对ADS-B消息结构体进行内容解析。

本发明的一种ADS-B报文数据解析方法和系统，通过定义多层次联合可扩展结构体，对ADS-B报文的有效性、类型、内容进行解析，能够快速、高效、灵活的解析ADS-B报文；同时，对解析完成的ADS-B消息结构体进行容错处理，能提高ADS-B报文数据解析的准确性、稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明ADS-B报文数据解析方法的流程图；

图2为多层次联合可扩展结构体的结构示意图；

图3为本发明的容错处理的流程图；

图4为本发明ADS-B报文数据解析系统的框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的一种ADS-B报文数据解析方法，其流程如图1所示，具体过程如下：

步骤1：定义多层次联合可扩展结构体。

多层次联合可扩展结构体的结构如图2所示。多层次联合可扩展结构体包括ADS-B报文第一层通用结构体和ADS-B报文第二层专用结构体。

其中，ADS-B报文第一层通用结构体是一种适用于所有ADS-B报文的通用形式结构体，包含ADS-B报文格式字段和ADS-B报文类型字段。ADS-B报文第二层专用结构体根据各种不同形式的ADS-B消息报文，定义不同的ADS-B报文消息结构体。ADS-B消息结构体体现ADS-B消息报文的每一项内容。在定义结构体时，为方便解析，将结构体中的每一项定义成8位、16位或者32位。

步骤2：对ADS-B报文的有效性进行解析。

具体的，将ADS-B报文转换成ADS-B报文第一层通用构体，根据ADS-B报文第一层通用构体中代表报文格式字段的值，判断报文是否为ADS-B报文。如果是，进入步骤3。如果否，进入步骤5。

更具体的，取出ADS-B报文第一层通用构体中代表报文格式字段DF和CF的值，或者DF、AF的值，按照“1090MHz扩展断续振荡ADS-B最低工作性能标准”，判断报文是否为ADS-B报文。其中，只有当DF＝17或18且CF＝0或1时，或者当DF＝19且AF＝0时，该报文为ADS-B报文。

步骤3：对ADS-B报文的类型进行解析。

具体的，根据ADS-B报文第一层通用构体中代表报文类型字段的值，确定ADS-B报文的类型。

更具体的，取出ADS-B报文第一层通用构体中代表报文类型字段的值，按照“1090MHz扩展断续振荡ADS-B最低工作性能标准”，确定该ADS-B报文是空中位置消息还是空中速度消息又或者是其他消息。

步骤4：对ADS-B报文的内容进行解析。

具体的，对根据步骤3中确定的ADS-B报文类型，将所述ADS-B报文转换成ADS-B报文第二层专用结构体中相应的ADS-B消息结构体，并对ADS-B消息结构体进行内容解析。其中，对ADS-B消息结构体进行内容解析的方式具体为：取出ADS-B消息结构体中需要的报文内容的编码值，按照“1090MHz扩展断续振荡ADS-B最低工作性能标准”，计算得到的报文内容的真实值。

更进一步的，对解析完成的ADS-B消息结构体进行容错处理。如图3所示，容错处理的具体过程如下：

步骤4.1：将ADS-B消息结构体中的位置信息与ADS-B接收机的位置信息进行比较，判断是否超出第一位置阈值，如果否，进入步骤4.2；如果是，进入步骤4.4。

步骤4.2：将ADS-B消息结构体中的位置信息与同一目标上次收到的ADS-B报文的位置信息进行比较，判断是否超出第二位置阈值，如果否，进入步骤4.3；如果是，进入步骤4.4。

步骤4.3：将ADS-B消息结构体中的位置信息与通过四维轨迹估算的位置信息进行比较，判断是否超出第三位置阈值，如果否，进入步骤5；如果是，进入步骤4.4。

步骤4.4：丢弃ADS-B报文，进入步骤5。

具体的，首先，将ADS-B消息结构体中的位置信息与ADS-B接收机的位置信息进行比较，判断两个位置信息中的经度或纬度的差值是否超出第一位置阈值，例如2度。如果是，则认为该ADS-B信息有误，丢弃该报文。否则，接着将ADS-B消息结构体中的位置信息与同一目标上次收到的ADS-B报文的位置信息进行比较，判断两个位置信息中的经度或纬度的差值是否超出第二位置阈值，例如0.01度。如果是，则认为该ADS-B信息有误，丢弃该报文。否则，接着将ADS-B消息结构体中的位置信息与通过四维轨迹估算的位置信息进行比较，判断两个位置信息中的经度或纬度的差值是否超出第三位置阈值，例如0.01度。如果是，则认为该ADS-B信息有误，丢弃该报文。否则，对ADS-B报文消息结构体进行存储或转发。

解析完成的ADS-B报文消息结构体可以存储于内存，也可以作为接口发送给其他模块使用。其中，容错处理可以进行扩展或修改，能提高ADS-B报文数据解析的准确性、稳定性和可靠性。

步骤5：结束。

本发明一种ADS-B报文数据解析方法，通过定义多层次联合可扩展结构体，对ADS-B报文的有效性、类型、内容进行解析，能够快速、高效、灵活的解析ADS-B报文；同时，对解析完成的ADS-B消息结构体进行容错处理，能提高ADS-B报文数据解析的准确性、稳定性和可靠性。

本发明还提供一种ADS-B报文数据解析系统，如图4所示，包括：

结构体定义单元，用于定义多层次联合可扩展结构体。

其中，多层次联合可扩展结构体包括ADS-B报文第一层通用结构体和ADS-B报文第二层专用结构体。ADS-B报文第一层通用结构体是一种适用于所有ADS-B报文的通用形式结构体，包含ADS-B报文格式字段和ADS-B报文类型字段。ADS-B报文第二层专用结构体根据各种不同形式的ADS-B消息报文，定义不同的ADS-B报文消息结构体。ADS-B消息结构体体现ADS-B消息报文的每一项内容。在定义结构体时，为方便解析，将结构体中的每一项定义成8位、16位或者32位。

报文有效性判断单元，用于将ADS-B报文转换成ADS-B报文第一层通用构体，并根据ADS-B报文第一层通用构体中代表报文格式字段的值，判断报文是否为ADS-B报文。

具体的，取出ADS-B报文第一层通用构体中代表报文格式字段DF和CF的值，或者DF、AF的值，按照“1090MHz扩展断续振荡ADS-B最低工作性能标准”，判断报文是否为ADS-B报文。其中，只有当DF＝17或18且CF＝0或1时，或者当DF＝19且AF＝0时，该报文为ADS-B报文。

报文类型确定单元，用于在报文有效性判断单元判断报文有效时，根据ADS-B报文第一层通用构体中代表报文类型字段的值，确定ADS-B报文的类型。

具体的，取出ADS-B报文第一层通用构体中代表报文类型字段的值，按照“1090MHz扩展断续振荡ADS-B最低工作性能标准”，确定该ADS-B报文是空中位置消息还是空中速度消息又或者是其他消息。

报文内容解析单元，用于根据报文类型确定单元确定的ADS-B报文类型，将所述ADS-B报文转换成ADS-B报文第二层专用结构体中相应的ADS-B消息结构体，并对ADS-B消息结构体进行内容解析。

其中，对ADS-B消息结构体进行内容解析的方式具体为：取出ADS-B消息结构体中需要的报文内容的编码值，按照“1090MHz扩展断续振荡ADS-B最低工作性能标准”，计算得到的报文内容的真实值。

报文容错单元，用于对解析完成的ADS-B消息结构体进行容错处理。其中，报文容错单元根据ADS-B消息结构体中的位置信息与ADS-B接收机的位置信息、同一目标上次收到的ADS-B报文的位置信息、通过四维轨迹估算的位置信息的关系，判断是否丢弃所述ADS-B报文。

具体的，报文容错单元首先将ADS-B消息结构体中的位置信息与ADS-B接收机的位置信息进行比较，判断两个位置信息中的经度或纬度的差值是否超出第一位置阈值，例如2度。如果是，则认为该ADS-B信息有误，报文容错单元丢弃该报文。否则，报文容错单元接着将ADS-B消息结构体中的位置信息与同一目标上次收到的ADS-B报文的位置信息进行比较，判断两个位置信息中的经度或纬度的差值是否超出第二位置阈值，例如0.01度。如果是，则认为该ADS-B信息有误，报文容错单元丢弃该报文。否则，报文容错单元接着将ADS-B消息结构体中的位置信息与通过四维轨迹估算的位置信息进行比较，判断两个位置信息中的经度或纬度的差值是否超出第三位置阈值，例如0.01度。如果是，则认为该ADS-B信息有误，报文容错单元丢弃该报文。否则，对ADS-B报文消息结构体进行存储或转发。

解析完成的ADS-B报文消息结构体可以存储于内存，也可以作为接口发送给其他模块使用。其中，报文容错单元的功能可以进行扩展或修改，能提高ADS-B报文数据解析的准确性、稳定性和可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。