广播式自动相关监视报文解析

2021-08-05杜斐然

探索科学(学术版) 2021年7期

杜斐然

中国民用航空华北地区空中交通管理局内蒙古分局内蒙古呼和浩特 010070

我国民航ADS―B的应用构架主要包括ADS―B地空数据交换、数据传输处理和数据应用三个方面。地空数据交换由航空器和ADS―B地面站协作完成，航空器发射广播式的DF―17下行信号，地面站处理所收集到的DF―17下行信号后生产ASTERIX CAT21格式的监视数据报文，ASTERIX CAT21数据通过传输网络传送至三级数据站进行数据处理，再由三级数据站将处理后的信号送至自动化系统提供给空中交通管制人员使用。2018年民航内蒙古空管分局就在辖区范围内安装多部ADS―B地面站设备，如今均已具备接入自动化系统的条件，部分地面站信号已经投入使用。

如何报文解析

以较为常用的ASTERIX CAT21 v2.1版本为例，表1所例举的内容为使用wireshark 3.2.6版本抓包软件抓取的一条ADS―B数据报。如何解读ADS―B数据报并加以了利用呢，下面我们来一起进行解读。CAT 21数据由四部分内容组成，首先是数据类型字段(CATEGORY)有1字节的固定长度，其次是长度字段(LENGTH)有2字节的固定长度，然后是字段描述部分(FSPEC)为1字节至7字节的不固定长度，最后是数据项字段(DATA ITEMS)为不固定长度。

表1 截取报文解读

因为接收到的数据均为十六进制数，首字节位的15换算为十进制数为21，数据类型字段21表示该数据段为自动相关监视数据。之后2字节为整段数据的长度，用来表示数据类型字段、数据长度字段、字段描述部分和数据项字段的总长度。十六进制的0057换算为二进制为87，根据表1可知数据类型字段、数据长度字段、字段描述部分和数据项字段的总长度为87字节。由于字段描述部分为不固定长度，所以首先应该判断字段描述部分的实际长度。首先将十六进制数据转换为二进制数据，描述部分的每一字节均可转化为8位二进制数，字段描述部分的每一位均对应一个(UAP)用户应用描述表，二进制数从左至右对应用户应用描述表(UAP)从低到高的每一位，当该位为1时表示存在相应内容，当该位为0时表示不存在相应内容。(UAP)用户应用描述表的第8位及8的整数倍位置均为字段延伸位(FX)，当FX为1时表示有后续字段，当FX为0时表示没有后续字段。FSPEC字段首字节的十六进制的FF换算为二进制数为1111 1111，即表示对应UAP表的1至7位均为1。第8位FX位为1表示存在后续字段，即FF后的9F也为FSPEC字段，十六进制的9F变换为2进制数为1001 1111，即2进制数从左至右分别对应UAP表的8至14位，9F的FX位为1则表示后续FB字段同样为FSPEC字段。使用这样的判断方式，依此类推A4的FX位为0，可知FSPEC字段为FF 9F FB DB C3 A4。FSPEC字段第二字节的1001 1111表示对应的表2的用户应用描述表(UAP)中072项速度的适用性时间、080项目标地址、073项接收位置信息的时间、074项高精度接收位置信息的时间、075项接收信息的时间速度这几项是存在的，150项空速和151项真空速不存在。所以FSPEC字段后的数据项字段内容依次为010项数据源识别标识、040项目标报告描述、161项航迹号、015项服务标识、071项相应位置时间、130项84坐标系位置等。

表2 用户应用描述表

在知道每一字节数据所代表的数据后，我们需要对相应的数据进行解析获得我们需要的内容。拿几个常用的数据项进行举例说明，例如010项数据源识别标识，根据CAT 21的数据项定义，2字节长度的数据首字节表示SAC(系统区域码)，第二字节标识SIC(系统识别码)，即可获得SAC为16，SIC为A1。040项目标报告描述，先将两字节十六进制的0100转换为二进制的0000 0001 0000 0000。二进制信息的某一位或几位一起组成相关信息，通过查询CAT21的数据项定义解析得到，目标航班使用24位ICAO地址，高度报告能力为精度25英尺，从目标的应答器发出报告，报告位置没有使用差分校正，报告为真实目标报告，报告为高可信度报告。070项模式A代码，通过解码可以得到二次代码为2572。