ADS-B數據格式解析

陳曉偉

摘 要：ADS-B是民航監視技術的重要內容，與二次雷達、多點等多種監視技術共同形成民航監視網，負責對空中飛機監視與跟蹤，特別是在二次雷達無法覆蓋的區域有很強的互補性。本文主要針對ADS-B信號的數據格式進行分析和研究。

關鍵詞：廣播式自動相關監視（ADS-B）;ASTERIX;CAT021

0 引言

以雷達為基礎的航行系統因雷達本身的局限性而受到限制，如需在機場或航行沿途都需要密集布置許多雷達，而飛機在海洋或沙漠無雷達覆蓋區域的上空無法被監視，只能靠增加飛行間隔保障運行安全，空間利用率低，系統的準確性和可靠性也不能進一步提高。

隨著科技的發展，一款新的監視技術已經得到了普遍的應用，廣播式自動相關監視（Automatic dependence surveillance broadcast， ADS-B）是以GNSS為基礎的新型航行系統，具有很強的覆蓋能力，更新率更高，精確度更高，建設成本比二次雷達等其他監視技術要小很多。

1 ASTERIX概念

ASTERIX全稱為All Purpose Structured Eurocontrol Radar Information Exchange的首字母組成，是當前描述信息結構的歐控標準，是歐洲民航合作組織為了使雷達監視設備與自動化處理之間的數據通信標準化而提出的傳輸規程。現在，隨著航空業的發展，雷達監視技術種類也越來越多，該協議已經在監視技術的數據信息格式方面扮演著越來越重要的作用。目前，已經成為國際標準的雷達數據交換格式。

ASTERIX標準是基于ISO的OSI模型的第六層和第七層而定制的，也就是表示層和應用層，底層的通信協議不在ASTERIX標準協議中，可以說，ASTERIX可以在任意傳輸媒介中傳輸，更底層的通信協議可以根據使用者的相關情況自行商定，不過，這里還是建議使用標準的傳輸協議，很多廠家在數據鏈路層使用了HDLC協議。

2 ASTERIX數據格式分析

ASTERIX標準是一個庫，根據歐控的定義，庫中包含很多部分，每一部分都有其特殊的應用。從第二部分開始就闡述了如何編碼實現各種特殊的功能，其中涉及到ASTERIX類別的問題。

ASTERIX標準定義了256種數據類型，其中000～

127是標準軍民用途的數據協議，128～240是特殊軍事用途的數據協議，214～255為非標準的軍民用途數據協議。其中當前二次雷達、場面監視雷達、ADS-B和多點定位系統使用了CAT 000-127中的部分數據協議，如CAT01和CAT02是A/C模式二次雷達的雷達目標報告和雷達目標服務報告，CAT34和CAT48是S模式二次雷達的雷達目標服務報告和雷達目標報告，也是CAT02和CAT01的升級版本，CAT10為場面監視雷達的目標報告，CAT21和CAT23是ADS-B的目標報告和服務報告等。下面將介紹ASTERIX數據幀協議。

ASTERIX數據是通過HDLC協議進行傳輸的，它是對HDLC數據幀格式中的信息字段進行定義的。其中HDLC協議的內容可以很容易在相關書籍和網絡中查閱出來，此處省去相關介紹。

CAT表示數據種類，為1個字節，用十六進制表示，在進行數據分析的時候，要將其轉換為10進制數據。若該值為30H，則表示該數據為CAT048格式，若為15H，則表示為CAT021。

LEN表示數據的總長度（2個字節），包括CAT和LEN的長度，其計算方法如下：

數據長度（LEN） = CAT字段+LEN字段+FSPEC字段+目標數據區長度

FSPEC為用戶相關表（UAP）的數據索引，其長度可變，每一字節的最后一位FX是擴展指示位，當FX為0時，表示該字段結束，當FX為1時，表示后面還有FSPEC字段。FSPEC中除了擴展指示位以外的其他位置與用戶相關表相互對應，1表示有該數據項，0表示沒有該數據項。

3 ADS-B數據格式解析

ADS-B采用的數據協議為CAT021，是ASTERIX中第12部分的內容，表1為CAT021中的用戶相關數據項的一部分內容，鑒于排版問題，在此只引用一部分，剩余的可以查看CAT021標準協議，表2為中電28所生產的ADS-B設備的數據包，下面我們將以此為例解析CAT021數據包。

該表格中有5行20列，從15開始為數據的開始部分，依次表示接收的數據。針對CAT021的數據分析，我們可以得到該數據的全部含義，鑒于內容較多，我們只針對部分數據進行有效釋義，掌握方法即可。15H表述數據項CAT為021，0064H表示信息長度length為100，FF 9F F3 5B 03 32H為數據項FSPEC的值，二進制為111111111001111 1111100 11101101 111 110 010，其中1表述相對應的數據項有數據，0表示對應的數據項無數據。16 CBH為I021/010的數據，即SAC：22，SIC：203，00H表示I021/040的數據，03 C4表示I021/161的數據，即跟蹤數為964，02H表示為I021/015的數據，17 5C 8E表示I021/071的數據，16～8FH為I021/130的數據等等，每個數據都有真實的物理意義，我們可以根據FSPEC的值與對應數據項的長度來確定數據項的數，這樣一串目標數據的內容就可以得到了。

4 結語

在此，我們將截取的ADS-B的數據包部分內容分析完畢，鑒于數據量太大，其他部分可以根據此方法一一解析，不再贅述。通過此次數據解析讓我們對雷達目標報告有了更深刻的認識，我們也對ADS-B工作的內容加深了理解并有利于日后對信號質量等問題進行更進一步的探討，解決實際維護中出現的問題。

參考文獻：

[1]張尉.二次雷達原理[M].北京：國防工業出版社，2009.