CN101369013B - 天气雷达与航管雷达信息融合显示的方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天气雷达与航管雷达信息融合显示的方法，利用航管自动化系统中航管雷达气象通道接入的接口，将专门的天气雷达的信号转换成航管雷达的气象信息信号的通用格式，模拟成一部航管雷达接入到航管自动化系统中，再通过航管自动化系统本身的气象信息显示功能显示所述天气雷达的气象信号，并与航管雷达的信息同屏显示。管制员只需使用航管自动化系统原有的天气信息显示功能，无须做更多的操作，就可以在航管自动化的屏幕上完整地显示天气雷达与航管多雷达的融合显示信息并同屏显示，并可以根据实际需要选择是否显示天气雷达的信息。天气雷达对于管制员来说是透明的，航管自动化系统无须做更多的软、硬件修改。

Description

天气雷达与航管雷达信息融合显示的方法及其系统

技术领域

本发明涉及一种信息融合显示的方法，特别涉及一种在航空管制中，将天气雷达信号融入航管自动化系统中与航管雷达信号融合显示的方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，民用航空事业也迎来了又一次飞跃，航班量正飞速增加，空中飞行密度也相应地不断加大，目前，我国在飞行流量较大的北京、广州、上海等地区以及京广、京沪、沪广三条航路上实施了雷达管制。为了进一步提高空管保障能力，我国将实现全国主要航路高度6600米以上雷达双重覆盖，军民航管制中心之间实现飞行情报和雷达信息的联网，为管制员提供更为迅速、准确、连续和全面的飞行计划和动态信息。可见管制员对航管雷达的依赖性正与日俱增，随着区域管制中心多雷达自动化系统的投入使用，雷达的重要性更进一步得到了体现。

与此同时，随着世界气候的恶化，天气对空中飞行的影响正日渐增大，高飞行密度与瞬息万变的空域气候形成的鲜明的对立，天气雷达在空中交通管制中的应用也已到了不可或缺的地位。

然而，在使用过程中，由于航管雷达与天气雷达是两套不同的系统，其显示部分一直无法统一，致使航管雷达的目标与天气雷达的回波图无法同屏对应显示，管制员往往要根据航管雷达显示屏上所管制飞机的所在位置来查找天气雷达显示屏上的相应位置，从而知道当前飞机所处空域的天气情况，这种情况下存在两大问题：第一，所需查找时间较长；第二，存在找错对应位置的可能。这大大增加了管制人员的劳动强度，分散了管制人员的注意力，对保障飞行安全很不利。

发明内容

本发明目的在于提供一种可使天气雷达信息与航管多雷达信息同屏融合显示的方法，给航空管制人员提供便利。

本发明目的可以通过以下方案实现：一种天气雷达与航管雷达信息融合显示的方法，利用航管自动化系统中航管雷达气象通道接入的接口，将专门的天气雷达的信号转换成航管雷达的气象信息信号的通用格式，模拟成一部航管雷达接入到航管自动化系统中，再通过航管自动化系统本身的气象信息显示功能显示所述天气雷达的气象信号，并与航管雷达的信息同屏显示。

本发明方法包括以下的具体步骤：

步骤一：从天气雷达产品文件中提取选定类型(如：CAPPI、PPI等)的最新时次的产品图像文件；

步骤二：读取天气产品图像文件中的回波数值；

步骤三：将读取的天气雷达产品的回波数值转换成航管雷达气象信息的通用数据格式；

步骤四：将转换后的回波数值以数据流的形式输入到航管自动化系统的雷达接口；

步骤五：将航管自动化系统的接口设置为航管雷达接入，而接口雷达的地理位置则设置为天气雷达的地理位置，将天气雷达的气象信号与航管雷达的信息同屏显示。

这样就可以将天气雷达模拟成了一部具有天气信息输出功能的航管自动化系统的雷达。

上述步骤二包括：

1)根据天气产品图像中不同的颜色所代表的回波级别，滤除非回波信息，产生纯粹的回波图；

2)以回波的圆心，即天气雷达所处的地理位置为中心，径向读取回波的颜色值；并根据天气雷达产品色标来确定所代表的回波等级；

3)间隔一定取样角度(本方法间隔0.7度)读取下一角度的径向回波数值，直至完成360度的回波数值读取。

上述步骤在将天气雷达产品资料信号转换的过程中，还可以滤除用户不感兴趣的回波信息，或者将级别接近的回波合并到同一回波级别。

本发明当有多部天气雷达接入时，可以形成天气雷达在航管自动化系统中的联网融合显示。

天气雷达信息格式转换为符合Raytheon信息的08包的气象信息格式、或符合ASTERIX中规定的天气信息的格式。

实现上述方法的融合显示系统，包括航管自动化系统、航管自动化雷达信号接口和专门的天气雷达，还包括用于传输天气雷达信号的网络交换机、用于将获取天气雷达的信号转换成航管一次雷达的气象信息信号通用格式的服务器，天气雷达信号经网络交换机传输到所述服务器处理，所述服务器处理后的信息经航管自动化雷达信号接口接入航管自动化系统中，将天气雷达的气象信号与航管雷达的信息同屏显示。

所述的服务器包括

提取模块，用于从天气雷达中提取选定类型的最新时次的产品图像文件；

读取模块，用于读取产品图的全部回波数值；

数据格式转换模块，用于将天气雷达产品图的数据格式转换成航管雷达气象信息的通用数据格式；

输出模块，用于将转换后的产品图以数据流的形式输入到航管自动化系统的雷达接口。

本发明相对现有技术优点在于：

将天气雷达成功融合到航管自动化系统中后，管制员只需使用航管自动化系统原有的天气信息显示功能，无须做更多的操作，就可以在航管自动化的屏幕上完整地显示天气雷达与航管多雷达的融合显示信息并同屏显示，并可以根据实际需要选择是否显示天气雷达的信息。天气雷达对于管制员来说是透明的，航管自动化系统无须做更多的软、硬件修改。

附图说明

图1是本发明的系统示意图。

图2是本发明的实施例的方法流程框图。

具体实施方式

如图1所示，本发明融合显示系统，包括航管自动化系统、航管自动化雷达信号接口、专门的天气雷达产品服务器、用于传输天气雷达信号的网络交换机、用于将获取天气雷达的信号并转换成航管雷达的气象信息信号通用格式的服务器，天气雷达信号经网络交换机传输到所述转换服务器处理，所述转换服务器处理后的信息经航管自动化雷达信号接口接入航管自动化系统中，将天气雷达的气象信号与航管雷达的信息同屏显示。

天气雷达产品资料获取及转换服务器包括提取模块，用于从天气雷达中提取选定类型的最新时次的产品图像文件；读取模块，用于读取产品图的全部回波数值；数据格式转换模块，用于将天气雷达产品图的数据格式转换成航管雷达气象信息的通用数据格式；输出模块，用于将转换后的产品图以数据流的形式输入到航管自动化系统的雷达接口。

服务器主要是在本地局域网上通过网络交换机，从天气雷达产品服务器以FTP的方式获取天气产品资料文件，产品资料可以是BMP格式的图形文件，产品类型可以是强度、速度等。

天气雷达产品资料获取及转换服务器是直接从生成的天气产品(如：强度回波、速度回波等)文件中提取选定类型(如：CAPPI、PPI等)的最新时次的产品图，然后进行处理。首先根据产品图形文件中不同的颜色所代表的回波的级别，滤除地图、地物等非回波信息，生成纯粹的回波图。

再以回波的圆心，即天气雷达所处的地理位置为中心，径向读取回波的颜色值。因为天气雷达和航管自动化雷达系统同一色标所代表的回波等级，根据上一步读取的颜色值就可以确定该径向的回波等级。然后再间隔0.7度读取下一个径向回波颜色值，一直依次重复，全部读取了360度的回波数值为止。这样就可以确定了整个产品图形所代表的回波等级。

将读取的天气雷达产品图的回波数据格式转换成航管雷达气象信息的通用数据格式，以使数据符合ASTERIX中规定的天气信息的格式，也就是08包的数据格式，或者转换为符合ASTERIX中规定的天气信息的格式。根据ASTERIX雷达数据格式标准对08气象信息包的规定，通过使用C++BUILDER软件编程实现对天气雷达产品的格式转换。在发送气象信息之前首先要发送一个SOP(Start OfPicture message)，要将HDLC数据包数据类型字段，也就是第9个字节设为254；然后再发送气象信息包，即数据类型字段设为1；发送完毕后再发送一个EOP(End Of Picture message)，即数据类型字段为255。发送的数据流通过计算机上的同步通讯卡端口输出到自动化系统接口。

气象信息包是取天气雷达产品图取样角度上从原点0公里处到最大作用距离的径向的强度值，当第一次出现一新的强度值后，记录此强度值出现的开始距离，然后向外寻找，直到此强度值中断，再记录下中断的距离值；然后寻找下一个强度值，重复记录下这些数据，直到到达最大距离。然后再到下一取样角度，重复进行这些操作，直到整幅产品图被完整取样。

数据转换时可以根据用户设置，将某一级别的天气回波数据滤除，或者将某几个级别的天气回波数据合并成一个级别，以适应ASTERIX中只有6个级别的限制。也使得一些不影响飞行的天气回波不输入系统，减少系统的运算量。

天气雷达产品资料获取及转换服务器安装有输出HDLC协议的同步串行通讯卡，将转换后的图形数据以ASTERIX格式输出到航管自动化雷达信号接口中。航管自动化雷达信号接口是航管自动化的一部分，对于现在国内常用的航管自动化系统Telephonics系统来说是UCONX，它将输入的同步串行信号转换成网络信号。在Telephonics系统中则将输入天气雷达信息的UCONX的端口设置成支持ASTERIX的一次雷达，而雷达坐标为天气雷达的坐标，即雷达的地理位置则设置为天气雷达的地理位置。另外也可根据需要将此接口设置成一部二次雷达或者是一部一二次混装的雷达。

这样就将天气雷达和航管雷达统一融合到航管信息系统，而无须对天气雷达做软件硬件的修改。本发明实施例提供的天气雷达输入到航管自动化中与航管雷达信息融合显示的方法，能够在航管自动化系统的管制席位上看到天气回波图与航空飞行器信息的同屏幕显示。

本发明当有多部天气雷达按上述方法接入时，可以形成天气雷达在航管自动化系统中的联网融合显示。

Claims (8)

1.一种天气雷达与航管雷达信息融合显示的方法，其特征在于利用航管自动化系统中航管雷达气象通道接入的接口，将专门的天气雷达的信号转换成航管雷达的气象信息信号的通用格式，模拟成一部航管雷达接入到航管自动化系统中，再通过航管自动化系统本身的气象信息显示功能显示所述天气雷达的气象信号，并与航管雷达的信息同屏显示。

2.根据权利要求1所述的天气雷达与航管雷达信息融合显示的方法，其特征在于包括以下的具体步骤：

步骤一：从天气雷达产品文件中提取选定类型的最新时次的产品图像文件；

步骤二：读取产品图的全部回波数值；

步骤三：将读取的天气雷达产品图的回波数据格式转换成航管雷达气象信息的通用数据格式；

步骤四：将转换后的产品图以数据流的形式输入到航管自动化系统的雷达接口；

步骤五：将航管自动化系统的接口设置为航管雷达接入，而接口雷达的地理位置则设置为天气雷达的地理位置，将天气雷达的气象信号与航管雷达的信息同屏显示。

3.根据权利要求2所述的天气雷达与航管雷达信息融合显示的方法，其特征在于上述步骤二包括：

1)根据天气雷达产品图像中不同的颜色所代表的回波级别，滤除非回波信息，产生纯粹的回波图；

2)以回波的圆心，即天气雷达所处的地理位置为中心，径向读取回波的颜色值；并根据天气雷达产品色标来确定所代表的回波等级；

3)间隔0.7度取样角度读取下一角度的径向回波数值，依次重复，直至完成360度的回波数值读取。

4.根据权利要求2所述的天气雷达与航管雷达信息融合显示的方法，其特征在于上述步骤三在将天气雷达产品资料信号转换的过程中，滤除无关的回波信息。

5.根据权利要求1所述的天气雷达与航管雷达信息融合显示的方法，其特征在于当有多部天气雷达接入时，形成天气雷达在航管自动化系统中的联网融合显示。

6.根据权利要求1或2所述的天气雷达与航管雷达信息融合显示的方法，其特征在于天气雷达信息格式转换为符合Raytheon信息的08包的气象信息格式、或符合ASTERIX中规定的天气信息的格式。

7.实现权利要求1所述方法的融合显示系统，包括航管自动化系统、航管自动化雷达信号接口和专门的天气雷达产品服务器；其特征在于还包括：

网络交换机，用于传输天气雷达信号；

天气雷达产品资料获取及转换服务器，用于将获取天气雷达的信号转换成航管一次雷达的气象信息信号通用格式；

天气雷达信号经网络交换机传输到所述天气雷达产品资料获取及转换服务器处理，所述天气雷达产品资料获取及转换服务器处理后的信息经航管自动化雷达信号接口接入航管自动化系统中，将天气雷达的气象信号与航管雷达的信息同屏显示。

8.根据权利要求7所述的融合显示系统，其特征在于所述的天气雷达产品资料获取及转换服务器包括：

提取模块，用于从天气雷达中提取选定类型的最新时次的产品图像文件；

读取模块，用于读取产品图的全部回波数值；

数据格式转换模块，用于将天气雷达产品图的数据格式转换成航管雷达气象信息的通用数据格式；

输出模块，用于将转换后的产品图以数据流的形式输入到航管自动化系统的雷达接口。

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