广州区域管制中心雷达信号监视系统扩容升级的实现

周君

摘要：随着民航事业的飞速发展，航班越来越多，管制空域不断扩大，为了提高安全性，实现空域的多重雷达覆盖，自动化系统需引接的雷达数量也在不断增加，因此雷达信号质量的好坏对空管运行保障尤为重要。为此，民航中南空管局技术保障中心专门研制了雷达信号分析工具，即雷达信号监视分析系统（以下简称雷达监视系统），它能完成32路雷达信号的并行处理，并提供雷达信号监控、航迹分析、记录回放等功能。雷达监视系统自2008年在广州区域管制中心部署以来，为自动化监视信号的稳定运行发挥了重要作用。但是，近年来随着广州区域管制中心自动化系统引接的监视信号数量不断增加、S模式雷达信号陆续接入自动化系统，同时雷达监视系统也面临着设备老旧，性能下降等问题。基于上述原因，急需对雷达监视系统进行升级改造。该文对雷达监视系统的升级改造方案进行详细的探讨并给出了具体的实施步骤，经验证，升级之后的雷达监视系统性能满足运行要求。

关键词：雷达监视系统;S模式雷达;系统升级改造

中图分类号：TN95 文献标识码：A

1雷达监视系统介绍

雷达监视系统包括硬件模块及软件模块两部分，硬件模块主要实现雷达信号的采集、传输协议转换、数据分发等功能;软件模块实现雷达数据的存储、雷达格式解码、雷达信号质量分析、航迹显示等功能。下面将对系统的这两部分结构进行详细说明。

1.1雷达监视系统硬件模块介绍

雷达监视系统硬件模块的功能为：首先，提供雷达信号接口，用以完成雷达数据的采集数;其次，将采集到的雷达数据进行协议转换，将HDLC数据格式转换为UDP数据格式;最后，将UDP数据包分发至监控终端。硬件模块由数据采集服务器、数据采集卡和交换机构成，其结构如图1所示。每张数据采集卡能引解4路雷达数据，每个数据采集服务器能安装4张采集卡（即每个服务器能同时处理16路雷达数据），系统能最多能配置两台数据采集服务器（即同时处理32雷达信号）。数据采集服务器将采集到的雷达信号进行格式转换并通过交换机分发至监视终端。

1.2雷达监视系统软件结构简介

雷达监视系统软件模块部署在监视终端上。它通过Visual C#开发工具进行开发，采用SQL Server 2005数据库实现数据存储功能。软件模块的主要功能为：通过对雷达信号进行解码，获得航迹及雷达扇区信息;其次，对获得的航迹/扇区信息进行实时运算，进而获得雷达信号优劣的参数指标，并指标数据显示给用户;同时，软件还提供单路航迹的实时显示及回放显示功能。软件模块的架构图如图2所示。

1.3现有雷达监视系统面临的问题

目前，雷达监视系统面临的主要问题包括：

1）目前，雷达监视系统数据采集服务器使用的信号采集卡为航管科技生产的MPB104多协议高速串行通信卡，该设备目前已停止生产，无法完成后续的升级保障任务，急需寻找合适替代方案;

2）目前，广州区管已引接了多路S模式雷达信号，但雷达监视系统并不支持S模式信号的解码，因此急需对雷达监视系统解码功能进行升级;

3）雷达接入能力不足，雷达监视系统最多可支持32路雷達信号的接入，但目前广州区管引解了中南地区32路雷达的A/B两路雷达信号，共计64路雷达通道，雷达监视系统远远满足不了广州区管的运行需求。

为此，急需对现有系统进行升级改造，升级的内容包括：采用更有效的雷达信号采集设备，保证雷达监视系统易于维护及后续更新;增加雷达监视系统S模式雷达信号的解码能力，使之能对S模式雷达进行处理分析;增加系统容量，将原先的32路通道增加至64路。下文将对具体的升级方案进行阐述并给出具体的实现方法。

2雷达监视系统升级方案

由上文分析可知，雷达监视系统需要进行硬件模块及软件功能两方面的升级，下面我们将分别对这两方面的升级策略进行详细分析。

2.1系统硬件升级方案

数据采集服务器的功能是将雷达数据将雷达的HDLC数据帧转换成网络数据并以组播方式发送到监控终端。通过综合考虑，我们选定博达路由器作为设备升级的替换方案。博达路由器（BDCOM 4800）是一款模块化路由器，该路由器具有“HDLC透传”功能，可实现串口HDLC数据帧与网络UDP数据包间的映射转换。每个博达路由器可提供16个雷达通道接口，4个博达路由器即可满足64路雷达通道的引接需求。升级后的硬件架构如图3所示。

2.2软件升级方案

由图2可知，雷达监视系统软件架构可分为4层，分别为：通信层、协议层、航迹处理层、界面层，本次升级改造需对协议层及界面层的代码进行修改。

由于雷达信号采集设备由原先的MPB104通信卡变为博达路由器，这两种设备对数据封装的格式有所不同，因此需要对雷达包提取算法进行调整，该功能由在协议层中的雷达信号提取模块完成。其次，由于需要增加S模式雷达包解码能力，因此软件需要增加对Asterix034/048协议的解析算法，该功能则由协议层中的雷达报文解析模块完成。协议层修改内容如图4所示。

对于用户界面，需将原先的32雷达监视通道扩展为64路通道，同时需增加S模式类型配置及航迹显示中S模式雷达航迹的24位地址码及Callsign标志。因此，界面层的软件也须做相应的调整，具体需要调整的软件界面如图5所示，修改内容包括：参数配置界面、实时航迹界面、雷达监视界面、回放通道选择界面及回放航迹显示界面。

3升级方案的实现

在上文中，我们详细讨论了雷达监视系统的升级方案。本节将结合现场运行的实际情况，给出上述方案的具体实现步骤。

3.1硬件升级方案的实现

对于雷达信号采集模块，我们采用博达路由器替换了原有的MPB104协议转换卡，完成协议转换功能。为使博达路由器实现雷达数据由HDLC帧转换为UDP数据，我们采用以下的配置策略：将路由器配置为HDLC透传模式，将HDLC数据帧转换为IP包并通过广播的方式进行分发，广播地址166.1.2.255，端口号为13001-13064，可通过如下方式完成博达路由器配置具体配置。