廣州區域管制中心雷達信號監視系統擴容升級的實現

周君

摘要：隨著民航事業的飛速發展，航班越來越多，管制空域不斷擴大，為了提高安全性，實現空域的多重雷達覆蓋，自動化系統需引接的雷達數量也在不斷增加，因此雷達信號質量的好壞對空管運行保障尤為重要。為此，民航中南空管局技術保障中心專門研制了雷達信號分析工具，即雷達信號監視分析系統（以下簡稱雷達監視系統），它能完成32路雷達信號的并行處理，并提供雷達信號監控、航跡分析、記錄回放等功能。雷達監視系統自2008年在廣州區域管制中心部署以來，為自動化監視信號的穩定運行發揮了重要作用。但是，近年來隨著廣州區域管制中心自動化系統引接的監視信號數量不斷增加、S模式雷達信號陸續接入自動化系統，同時雷達監視系統也面臨著設備老舊，性能下降等問題。基于上述原因，急需對雷達監視系統進行升級改造。該文對雷達監視系統的升級改造方案進行詳細的探討并給出了具體的實施步驟，經驗證，升級之后的雷達監視系統性能滿足運行要求。

關鍵詞：雷達監視系統;S模式雷達;系統升級改造

中圖分類號：TN95 文獻標識碼：A

1雷達監視系統介紹

雷達監視系統包括硬件模塊及軟件模塊兩部分，硬件模塊主要實現雷達信號的采集、傳輸協議轉換、數據分發等功能;軟件模塊實現雷達數據的存儲、雷達格式解碼、雷達信號質量分析、航跡顯示等功能。下面將對系統的這兩部分結構進行詳細說明。

1.1雷達監視系統硬件模塊介紹

雷達監視系統硬件模塊的功能為：首先，提供雷達信號接口，用以完成雷達數據的采集數;其次，將采集到的雷達數據進行協議轉換，將HDLC數據格式轉換為UDP數據格式;最后，將UDP數據包分發至監控終端。硬件模塊由數據采集服務器、數據采集卡和交換機構成，其結構如圖1所示。每張數據采集卡能引解4路雷達數據，每個數據采集服務器能安裝4張采集卡（即每個服務器能同時處理16路雷達數據），系統能最多能配置兩臺數據采集服務器（即同時處理32雷達信號）。數據采集服務器將采集到的雷達信號進行格式轉換并通過交換機分發至監視終端。

1.2雷達監視系統軟件結構簡介

雷達監視系統軟件模塊部署在監視終端上。它通過Visual C#開發工具進行開發，采用SQL Server 2005數據庫實現數據存儲功能。軟件模塊的主要功能為：通過對雷達信號進行解碼，獲得航跡及雷達扇區信息;其次，對獲得的航跡/扇區信息進行實時運算，進而獲得雷達信號優劣的參數指標，并指標數據顯示給用戶;同時，軟件還提供單路航跡的實時顯示及回放顯示功能。軟件模塊的架構圖如圖2所示。

1.3現有雷達監視系統面臨的問題

目前，雷達監視系統面臨的主要問題包括：

1）目前，雷達監視系統數據采集服務器使用的信號采集卡為航管科技生產的MPB104多協議高速串行通信卡，該設備目前已停止生產，無法完成后續的升級保障任務，急需尋找合適替代方案;

2）目前，廣州區管已引接了多路S模式雷達信號，但雷達監視系統并不支持S模式信號的解碼，因此急需對雷達監視系統解碼功能進行升級;

3）雷達接入能力不足，雷達監視系統最多可支持32路雷達信號的接入，但目前廣州區管引解了中南地區32路雷達的A/B兩路雷達信號，共計64路雷達通道，雷達監視系統遠遠滿足不了廣州區管的運行需求。

為此，急需對現有系統進行升級改造，升級的內容包括：采用更有效的雷達信號采集設備，保證雷達監視系統易于維護及后續更新;增加雷達監視系統S模式雷達信號的解碼能力，使之能對S模式雷達進行處理分析;增加系統容量，將原先的32路通道增加至64路。下文將對具體的升級方案進行闡述并給出具體的實現方法。

2雷達監視系統升級方案

由上文分析可知，雷達監視系統需要進行硬件模塊及軟件功能兩方面的升級，下面我們將分別對這兩方面的升級策略進行詳細分析。

2.1系統硬件升級方案

數據采集服務器的功能是將雷達數據將雷達的HDLC數據幀轉換成網絡數據并以組播方式發送到監控終端。通過綜合考慮，我們選定博達路由器作為設備升級的替換方案。博達路由器（BDCOM 4800）是一款模塊化路由器，該路由器具有“HDLC透傳”功能，可實現串口HDLC數據幀與網絡UDP數據包間的映射轉換。每個博達路由器可提供16個雷達通道接口，4個博達路由器即可滿足64路雷達通道的引接需求。升級后的硬件架構如圖3所示。

2.2軟件升級方案

由圖2可知，雷達監視系統軟件架構可分為4層，分別為：通信層、協議層、航跡處理層、界面層，本次升級改造需對協議層及界面層的代碼進行修改。

由于雷達信號采集設備由原先的MPB104通信卡變為博達路由器，這兩種設備對數據封裝的格式有所不同，因此需要對雷達包提取算法進行調整，該功能由在協議層中的雷達信號提取模塊完成。其次，由于需要增加S模式雷達包解碼能力，因此軟件需要增加對Asterix034/048協議的解析算法，該功能則由協議層中的雷達報文解析模塊完成。協議層修改內容如圖4所示。

對于用戶界面，需將原先的32雷達監視通道擴展為64路通道，同時需增加S模式類型配置及航跡顯示中S模式雷達航跡的24位地址碼及Callsign標志。因此，界面層的軟件也須做相應的調整，具體需要調整的軟件界面如圖5所示，修改內容包括：參數配置界面、實時航跡界面、雷達監視界面、回放通道選擇界面及回放航跡顯示界面。

3升級方案的實現

在上文中，我們詳細討論了雷達監視系統的升級方案。本節將結合現場運行的實際情況，給出上述方案的具體實現步驟。

3.1硬件升級方案的實現

對于雷達信號采集模塊，我們采用博達路由器替換了原有的MPB104協議轉換卡，完成協議轉換功能。為使博達路由器實現雷達數據由HDLC幀轉換為UDP數據，我們采用以下的配置策略：將路由器配置為HDLC透傳模式，將HDLC數據幀轉換為IP包并通過廣播的方式進行分發，廣播地址166.1.2.255，端口號為13001-13064，可通過如下方式完成博達路由器配置具體配置。