ADS-B数据格式解析

陈晓伟

摘 要：ADS-B是民航监视技术的重要内容，与二次雷达、多点等多种监视技术共同形成民航监视网，负责对空中飞机监视与跟踪，特别是在二次雷达无法覆盖的区域有很强的互补性。本文主要针对ADS-B信号的数据格式进行分析和研究。

关键词：广播式自动相关监视（ADS-B）;ASTERIX;CAT021

0 引言

以雷达为基础的航行系统因雷达本身的局限性而受到限制，如需在机场或航行沿途都需要密集布置许多雷达，而飞机在海洋或沙漠无雷达覆盖区域的上空无法被监视，只能靠增加飞行间隔保障运行安全，空间利用率低，系统的准确性和可靠性也不能进一步提高。

随着科技的发展，一款新的监视技术已经得到了普遍的应用，广播式自动相关监视（Automatic dependence surveillance broadcast， ADS-B）是以GNSS为基础的新型航行系统，具有很强的覆盖能力，更新率更高，精确度更高，建设成本比二次雷达等其他监视技术要小很多。

1 ASTERIX概念

ASTERIX全称为All Purpose Structured Eurocontrol Radar Information Exchange的首字母组成，是当前描述信息结构的欧控标准，是欧洲民航合作组织为了使雷达监视设备与自动化处理之间的数据通信标准化而提出的传输规程。现在，随着航空业的发展，雷达监视技术种类也越来越多，该协议已经在监视技术的数据信息格式方面扮演着越来越重要的作用。目前，已经成为国际标准的雷达数据交换格式。

ASTERIX标准是基于ISO的OSI模型的第六层和第七层而定制的，也就是表示层和应用层，底层的通信协议不在ASTERIX标准协议中，可以说，ASTERIX可以在任意传输媒介中传输，更底层的通信协议可以根据使用者的相关情况自行商定，不过，这里还是建议使用标准的传输协议，很多厂家在数据链路层使用了HDLC协议。

2 ASTERIX数据格式分析

ASTERIX标准是一个库，根据欧控的定义，库中包含很多部分，每一部分都有其特殊的应用。从第二部分开始就阐述了如何编码实现各种特殊的功能，其中涉及到ASTERIX类别的问题。

ASTERIX标准定义了256种数据类型，其中000～

127是标准军民用途的数据协议，128～240是特殊军事用途的数据协议，214～255为非标准的军民用途数据协议。其中当前二次雷达、场面监视雷达、ADS-B和多点定位系统使用了CAT 000-127中的部分数据协议，如CAT01和CAT02是A/C模式二次雷达的雷达目标报告和雷达目标服务报告，CAT34和CAT48是S模式二次雷达的雷达目标服务报告和雷达目标报告，也是CAT02和CAT01的升级版本，CAT10为场面监视雷达的目标报告，CAT21和CAT23是ADS-B的目標报告和服务报告等。下面将介绍ASTERIX数据帧协议。

ASTERIX数据是通过HDLC协议进行传输的，它是对HDLC数据帧格式中的信息字段进行定义的。其中HDLC协议的内容可以很容易在相关书籍和网络中查阅出来，此处省去相关介绍。

CAT表示数据种类，为1个字节，用十六进制表示，在进行数据分析的时候，要将其转换为10进制数据。若该值为30H，则表示该数据为CAT048格式，若为15H，则表示为CAT021。

LEN表示数据的总长度（2个字节），包括CAT和LEN的长度，其计算方法如下：

数据长度（LEN） = CAT字段+LEN字段+FSPEC字段+目标数据区长度

FSPEC为用户相关表（UAP）的数据索引，其长度可变，每一字节的最后一位FX是扩展指示位，当FX为0时，表示该字段结束，当FX为1时，表示后面还有FSPEC字段。FSPEC中除了扩展指示位以外的其他位置与用户相关表相互对应，1表示有该数据项，0表示没有该数据项。

3 ADS-B数据格式解析

ADS-B采用的数据协议为CAT021，是ASTERIX中第12部分的内容，表1为CAT021中的用户相关数据项的一部分内容，鉴于排版问题，在此只引用一部分，剩余的可以查看CAT021标准协议，表2为中电28所生产的ADS-B设备的数据包，下面我们将以此为例解析CAT021数据包。

该表格中有5行20列，从15开始为数据的开始部分，依次表示接收的数据。针对CAT021的数据分析，我们可以得到该数据的全部含义，鉴于内容较多，我们只针对部分数据进行有效释义，掌握方法即可。15H表述数据项CAT为021，0064H表示信息长度length为100，FF 9F F3 5B 03 32H为数据项FSPEC的值，二进制为111111111001111 1111100 11101101 111 110 010，其中1表述相对应的数据项有数据，0表示对应的数据项无数据。16 CBH为I021/010的数据，即SAC：22，SIC：203，00H表示I021/040的数据，03 C4表示I021/161的数据，即跟踪数为964，02H表示为I021/015的数据，17 5C 8E表示I021/071的数据，16～8FH为I021/130的数据等等，每个数据都有真实的物理意义，我们可以根据FSPEC的值与对应数据项的长度来确定数据项的数，这样一串目标数据的内容就可以得到了。

4 结语

在此，我们将截取的ADS-B的数据包部分内容分析完毕，鉴于数据量太大，其他部分可以根据此方法一一解析，不再赘述。通过此次数据解析让我们对雷达目标报告有了更深刻的认识，我们也对ADS-B工作的内容加深了理解并有利于日后对信号质量等问题进行更进一步的探讨，解决实际维护中出现的问题。

参考文献：

[1]张尉.二次雷达原理[M].北京：国防工业出版社，2009.