CN114355340B - 一种民航监视源录像回放分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种民航监视源录像回放分析系统，包括录像显示模块及回放分析模块，所述录像显示模块包括报文收取单元、文件保存单元、格式解码单元、目标显示单元、地图库文件单元、地图选择单元、目标筛选及统计显示单元，所述回放分析模块包括录像回放单元、所有目标显示单元、镜像假目标显示单元、所有掉点目标显示单元，本发明系统可以采集各路信号将信号数据进行收集，以便于后期的回放分析；同时收取单元还具备实时分析功能，能改判断雷达源信号是否有数据；回放分析模块可以对监视源进行回放和分析，便于技术支持部门了解每一个监视源的监视强项和弱点。
Description
技术领域
本发明涉及民航监视系统领域，具体涉及一种民航监视源录像回放分析系统。
背景技术
为了便于日常工作对于航班航路掉点情况的统计，技术保障中心员工根据雷达原理和计算机知识，设计了一套针对日常录像文件的分析处理工具，通过该工具，能够方便的找到雷达掉点的位置，一来可以减少值班人员目视分析掉点，增加工作效率，二来可以便于统计，帮助无线电机构快速找出干扰源。
但在之后的工作中发现，平时工作中的记录回放工具回放速度慢、效率低，且并不具备统计分析功能，又不支持大文件读写，对日常的工作维护存在一定的困扰。因此在后续的过程中针对计算效率、打开时间、文件支持等细节上加以雕琢，以更快的效率实现了现有软件的功能并增加了假目标分析和统计的功能。
随着监视源的增多，现有的软件又增加支持了ADSB、场监自动化、自动化等数据源，这些数据源的录像格式并不标准，很多厂家在录像文件中加入了许多自身数据，导致了部分数据的扰乱，因此软件也根据不同厂家制作了类似协议转换的功能，把录像文件重新还原至欧控的ASTERIX格式标准，同时，这些信号源也可以进行各类分析处理。
根据大岗位大值班的要求，逐渐单雷达站管辖的设备越来越多，造成的问题也逐渐出现：例如，雷神雷达没有录像功能；THALES录像又在本地录取，每天都需要驱车前往录取和拷贝录像，这些情况都对日常的值班工作造成困扰，因此，设计一种具有同时录取显示功能的录取功能的民航监视源录像回放分析系统是相关领域内技术人员急需解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种民航监视源录像回放分析系统，与Asterix雷达信号通信，包括录像显示模块及回放分析模块；所述录像显示模块包括：
报文收取单元，所述报文收取单元通过Asterix雷达信号获取不同设备的网络报文数据，并监控Asterix雷达信号通信状态，当判断报文内长时间未收到数据或网络连接异常时，显示警告提示；
文件保存单元，所述文件保存单元将报文收取单元收取的报文通过不同的收取途径进行保存，保存成各雷达录像文件；
格式解码单元，所述格式解码单元通过ASTERIX协议及不同的报头，将报文收取单元收取的报文解析成各类CAT数据暂存；
目标显示单元，所述标显示单元显示经格式解码单元解码后的雷达数据；
地图库文件单元，所述地图库文件单元存储多种地图显示模式数据；
地图选择单元，所述地图选择单元选择地图库文件单元中的一种或多种地图显示模块进行显示或组合显示；
目标筛选及统计显示单元，所述目标筛选及统计显示单元根据设定条件筛选出需要显示的数据，并显示统计数据；
所述回放分析模块包括：录像回放单元，所述录像回放单元对文件保存单元保存的各雷达录像文件进行解码、目标显示，同时进行地图功能显示，其中，解码、目标显示过程与格式解码单元、目标显示单元相同，地图功能显示过程与地图库文件单元、地图选择单元、目标筛选及统计显示单元相同；
所有目标显示单元，所述所有目标显示单元根据设定的筛选条件将所有航班点迹显示于所选择的地图显示模式上，并对所有点迹数据点进行统计，显示所有点迹数据点的总数；
镜像假目标显示单元，所述镜像假目标显示单元根据设定的筛选条件显示所有镜像假目标航班，同时对假目标、真目标进行区别显示，并计算反射物的位置；
所有掉点目标显示单元，所述所有掉点目标显示单元根据设定的筛选条件显示掉点目标航班，并将掉点目标与假目标、真目标进行区别显示。
优选地，所述报文收取单元所收取的网络报文数据，包含UDP报文、UDP广播报文、UDP组播报文，以及TCP客户端或服务器报文。
优选地，所述报文收取单元具有多路接收的功能，能够接收雷神、THALES、ADSB多路不同IP来源的数据。
优选地，所述文件保存单元在进行报文保存时，对存放的报文名称前加注雷达来源、不同时间信息，并进行不同文件夹录取存放，同时，所述文件保存单元也对系统运行中的错误信息和日志记录进行Core文件保存。
优选地，所述目标显示单元中雷达数据包括当前雷达SECTOR信息、ADSB数据，所述SECTOR信息为雷达天线瞄准方向，所述ADSB数据包括经纬度、二次代码、S模式地址码、航班号、高度、信号强度。
优选地，所述地图库文件单元包括3种地图显示模式：省界轮廓线、航路线、高德地图数据。
优选地，所述目标筛选及统计显示单元中设定的筛选条件包括高度、航班号或二次代码中一项或多项同时筛选；所述统计数据包括目标的历史点迹、当前的统计航班数量、当前的数据更新时间以及目标相关信息。
优选地，所述所有目标显示单元、镜像假目标显示单元、所有掉点目标显示单元中的筛选条件包括高度、区域、方位、信号强度。
优选地，所述真目标、假目标、掉点目标之间的区别显示包括使用不同颜色进行显示。
采用以上方案后，本发明具有如下优点：本发明系统可以采集各路信号将信号数据进行收集，以便于后期的回放分析；同时收取单元还具备实时分析功能，能改判断雷达源信号是否有数据；回放分析模块可以对监视源进行回放和分析，便于技术支持部门了解每一个监视源的监视强项和弱点，哪些区域是其他雷达无法妥善覆盖而这个雷达却可以完全覆盖，哪些区域又是哪些雷达容易产生假目标的区域；
本发明具有更快更高效的进行录像、回放功能，能够对雷达目标进行更多样化的分析，与日常工作相结合，提供更多分析手段。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解的是，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明的系统示意图。
图2是本发明的系统录取功能示意图。
图3是本发明使用时所有目标显示分析示意图；
图4是本发明使用时镜像假目标分析示意图；
图5是本发明使用时掉点分析示意图。
图6是本发明使用时ASTERIX解码示意图。
图7是本发明使用时规定其中数据项示意图。
图8是本发明使用时干扰分析示意图。
图9是本发明使用时热力图分析示意图。
图10是本发明使用时案例一示意图。
图11是本发明使用时案例二示意图。
图12是本发明使用时案例三示意图。
图13是本发明使用时案例四示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
结合附图1，本实施例公开一种民航监视源录像回放分析系统，与Asterix雷达信号通信，包括录像显示模块及回放分析模块；录像显示模块包括：
报文收取单元，报文收取单元通过Asterix雷达信号获取不同设备的网络报文数据，并监控Asterix雷达信号通信状态，当判断报文内长时间未收到数据或网络连接异常时，显示警告提示，其中，报文收取单元所收取的网络报文数据，包含UDP报文、UDP广播报文、UDP组播报文，以及TCP客户端或服务器报文且报文收取单元具有多路接收的功能，能够接收雷神、THALES、ADSB多路不同IP来源的数据；
文件保存单元，文件保存单元将报文收取单元收取的报文通过不同的收取途径进行保存，保存成各雷达录像文件，在进行报文保存时，对存放的报文名称前加注雷达来源、不同时间信息，并进行不同文件夹录取存放，同时，所述文件保存单元也对系统运行中的错误信息和日志记录进行Core文件保存；
格式解码单元，格式解码单元通过ASTERIX协议及不同的报头，将报文收取单元收取的报文解析成各类CAT数据暂存；
ASTERIX协议为全球民航航空监视数据的主用通信协议，用于结构化监视信息的数据交换，根据格式编号CAT定义代表了不同监视手段的数据标准，常见的信息格式有CAT001雷达目标格式、CAT010单雷达场面监视信息、CAT020多点定位数据、CAT021 ADS-B信息报告、CAT048 S模式雷达目标格式、CAT062系统航迹报告等；ASTERIX数据包由四个部分组成：CAT格式编号、LEN数据长度和多个数据记录，其中数据记录包括FSPEC数据定义和实际数据内容。
以下以CAT001单雷达格式为例，以01 00 17 f7 84 16 81 a0 03 a7 74 9e f768 08 00 ec 54 05 fb 05 2c 40数据作为格式解析：（1）CAT格式编号为1个字节，转换为十进制后代表了256种格式数据编号中的具体格式编号，那么第一个字节01代表的便是CAT001；
（2）LEN数据长度是传递整个ASTERIX格式数据的总数据长度，由2个字节数据转换为十进制后表示，00 17十进制为23，代表此数据总数23个字节；
（3）数据记录包含FSPEC和数据内容：FSPEC数据格式定义根据不同格式定义也各不相同，例如CAT001的FSPEC，每个字节中前7位表示该定义的数据内容是否传递，1为传递，0为不传递，最后1位为扩展位，代表是否需要传递后续字节的FSPEC，此处的f7表示需要传递第一个字节定义的1、2、3、4、6、7个数据项，并且还需要第二个字节FSPEC，此时84也是FSPEC，表示需要传递第二个字节中的数据项8、13，最后一位为0，则FSPEC到此结束；
（5）数据内容根据定义，如FSPEC中1代表I001/010 Data Sour Identifier需要2个字节，根据定义bits-16/9 (SAC) System Area Code|bits-8/1 (SIC) SystemIdentification Code，那么之后的数据16 81代表数据源的SAC区域码为22，SIC识别码为129，以此类推，根据ASTERIX CAT001的文件定义可以得这段信息中的其他信息：目标描述二进制值为10100000（a0）、航迹号为0935（03 a7）、极坐标距离233.23海里 方位347.9度（74 9e f7 68）、计算速度0.125Nm/s 朝向角332.34度（08 00 ec 54）、Mode-3/A码为2774（05 fb）、Mode-C码为1324（05 2c）、航迹状态二进制值为01000000（40），由于长度已达23个字节，因此此数据包仅有一个数据记录；
根据上述原理，软件将ASTERIX根据不同的报头解析成各类CAT数据。
目标显示单元，标显示单元显示经格式解码单元解码后的雷达数据；雷达数据具有（1）服务信息，服务信息中主要具有显示当前雷达SECTOR信息，收到的SECTOR信息即为雷达天线瞄准方向，该SECTOR和之前360度内容即为一圈数据；（2）ADSB数据，为实时更新，软件模拟自动化5秒更新周期，每5秒更新ADSB数据内容，更新后的单圈数据，将其中的距离方位或经纬度，结合雷达的具体经纬度，转换成X、Y坐标后显示；还可以选择目标标牌的显示与否，显示标牌默认显示目标的二次代码、S模式地址码、航班号、高度、信号强度等；
地图库文件单元，地图库文件单元存储多种地图显示模式数据，地图选择单元，地图选择单元选择地图库文件单元中的一种或多种地图显示模块进行显示或组合显示；地图显示模式包括3种地图显示模式：省界轮廓线、航路线、高德地图数据；省界轮廓线是一组经纬度的多图连接，将所有经纬度点连接起来的多边形既是地区轮廓图；航路线是管制关心的航线数据，由经纬度组成不同的线段，通过连接进行显示，并在航路线或航路点的一角显示具体航路线和航路点名字；高德地图可以使用高德提供的API功能，将需要显示的图片进行实时下载、适配尺寸并逐步拼接匹配现有的地图区域；三种地图中，高德地图显示需要外部网络支持；三种地图可以同时显示。
目标筛选及统计显示单元，目标筛选及统计显示单元根据设定条件筛选出需要显示的数据，并显示统计数据；可以根据高度、航班号或二次代码进行筛选，并能够同时进行筛选；可以显示目标的历史点迹；可以显示当前的统计航班数量；可以显示当前的数据更新时间；可以点迹地图显示最近目标的目标相关信息；另一方面，在显示时可以显示雷达为中心的距离环，10海里为单位，便于显示计算，并可以通过“+”/“-”按钮对地图进行“放大”/“缩小”以显示更多目标，通过鼠标的右键将地图中心进行更改以显示更多目标。
回放分析模块包括：录像回放单元，录像回放单元对文件保存单元保存的各雷达录像文件进行解码、目标显示，同时进行地图功能显示，其中，解码、目标显示过程与格式解码单元、目标显示单元相同，地图功能显示过程与地图库文件单元、地图选择单元、目标筛选及统计显示单元相同；
结合附图2，所有目标显示单元，所有目标显示单元根据设定的筛选条件（包括高度、区域、方位、信号强度等）将所有航班点迹显示于所选择的地图显示模式上，并对所有点迹数据点进行统计，显示所有点迹数据点的总数；
结合附图3，镜像假目标显示单元，镜像假目标显示单元根据设定的筛选条件（包括高度、区域、方位、信号强度等）显示所有镜像假目标航班，同时对假目标、真目标进行区别显示，并计算反射物的位置；
结合附图4，镜像显示原理是在一定范围区域，二次代码相同的两个目标高度接近，既可判断为镜像假目标；并通过计算得到反射物的位置，具体为：反射物在假目标的方向上，距离为假目标的距离减去两倍真目标与雷达之间的距离。
所有掉点目标显示单元，所有掉点目标显示单元根据设定的筛选条件（包括高度、区域、方位、信号强度等）显示掉点目标航班，并将掉点目标与假目标、真目标进行区别显示；掉点原理是在雷达每一圈的数据中，如果存在上一圈有该目标，这一圈没有，之后的20圈内又再次出现该目标时，可以判断该目标是掉点，因此将离掉点前位置出现相同S模式地址码或相同航班呼号或近距离二次代码相同高度在10FL内的目标近似为同一个目标，上述中20圈的设置是因为超过20圈，可能为已经飞出雷达范围或已经降落；另一方面，20圈为考虑计算机性能的参考参数，这样的设置虽然会少统计20圈以上掉点的情况，但能够提升计算速度、也能减少20圈后出现同样二次代码的起飞航班也被计算为掉点的情况。掉点目标用黄色显示在地图上。
在显示的过程中，可以将假目标用绿色点显示，将真目标用红色方框显示，将掉点目标用黄色显示在地图上。
一、基于上述软件系统，本发明可以实现查明无线电干扰引起异常的功能，上述功能的实现具体包括以下步骤：
（1）ASTERIX解码：通过ASTERIX协议将收取的报文解析成各类CAT数据暂存，结合附图6；
（2）录像文件存储：将接收到的录像文件进行存储；
（3）数据库存储：将解析后的CAT数据进行存储；
（4）分类统计：规定CAT数据中数据项，当数据项的统计结果案例较少时，多认为其为干扰，结合附图7、附图8，附图7为规定其中数据项，附图8中NUC为5以下案例较少，多为干扰；
（5）对干扰数据项的干扰、掉点、假目标进行统计、热力图分析，结合附图9；
（6）对干扰数据项多信号源回放、对比分析。
二、具体案例
1、结合附图10，浦东机场商飞试飞中心，此处案例情况较少，每年1-2次，但产生时间连续较长且位置在起降航线上，影响较大，在自动化系统中产生CA等告警，管制告知下降飞机投诉有TCAS告警。
2、结合附图11，浦东机场机场西侧，货运飞机停放处，此处案例较多，频次平均每个月将近1-2次，且情况特别复杂，可能为多个航空公司检修飞机造成。
3、结合附图12，东航机库，此处案例较多，频次平均每2个月发生1-2次，且情况比较统一，判断为东航机库维修飞机是打开应答机造成。
4、结合附图13，上海春秋飞行培训有限公司（春秋航空维修培训基地），应答机为S模式应答机且GroundBit置位，因此其他雷达无法看到。案例时间为2019年3月8日，近期3月初工作日期间每天早上9-11会有打开应答机的现象。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种民航监视源录像回放分析系统，其特征在于，与Asterix雷达信号通信，包括录像显示模块及回放分析模块；所述录像显示模块包括：
报文收取单元，所述报文收取单元通过Asterix雷达信号获取不同设备的网络报文数据，并监控Asterix雷达信号通信状态，当判断报文内长时间未收到数据或网络连接异常时，显示警告提示；
文件保存单元，所述文件保存单元将报文收取单元收取的报文通过不同的收取途径进行保存，保存成各雷达录像文件；
格式解码单元，所述格式解码单元通过ASTERIX协议及不同的报头，将报文收取单元收取的报文解析成各类CAT数据暂存；
目标显示单元，所述目标显示单元显示经格式解码单元解码后的雷达数据；
地图库文件单元，所述地图库文件单元存储多种地图显示模式数据；
地图选择单元，所述地图选择单元选择地图库文件单元中的一种或多种地图显示模块进行显示或组合显示；
目标筛选及统计显示单元，所述目标筛选及统计显示单元根据设定条件筛选出需要显示的数据，并显示统计数据；
所述回放分析模块包括：录像回放单元，所述录像回放单元对文件保存单元保存的各雷达录像文件进行解码、目标显示，同时进行地图功能显示，其中，解码、目标显示过程与格式解码单元、目标显示单元相同，地图功能显示过程与地图库文件单元、地图选择单元、目标筛选及统计显示单元相同；
所有目标显示单元，所述所有目标显示单元根据设定的筛选条件将所有航班点迹显示于所选择的地图显示模式上，并对所有点迹数据点进行统计，显示所有点迹数据点的总数；
镜像假目标显示单元，所述镜像假目标显示单元根据设定的筛选条件显示所有镜像假目标航班，同时对假目标、真目标进行区别显示，并计算反射物的位置；
所有掉点目标显示单元，所述所有掉点目标显示单元根据设定的筛选条件显示掉点目标航班，并将掉点目标与假目标、真目标进行区别显示；
所述报文收取单元具有多路接收的功能，能够接收雷神、THALES、ADSB多路不同IP来源的数据；
所述文件保存单元在进行报文保存时，对存放的报文名称前加注雷达来源、不同时间信息，并进行不同文件夹录取存放，同时，所述文件保存单元也对系统运行中的错误信息和日志记录进行Core文件保存；
所述目标显示单元中雷达数据包括当前雷达SECTOR信息、ADSB数据，所述SECTOR信息为雷达天线瞄准方向，所述ADSB数据包括经纬度、二次代码、S模式地址码、航班号、高度、信号强度；
所述目标筛选及统计显示单元中设定的筛选条件包括高度、航班号或二次代码中一项或多项同时筛选；所述统计数据包括目标的历史点迹、当前的统计航班数量、当前的数据更新时间以及目标相关信息；
所述所有目标显示单元、镜像假目标显示单元、所有掉点目标显示单元中的筛选条件包括高度、区域、方位、信号强度。
2.根据权利要求1所述的一种民航监视源录像回放分析系统，其特征在于，所述报文收取单元所收取的网络报文数据，包含UDP报文、UDP广播报文、UDP组播报文，以及TCP客户端或服务器报文。
3.根据权利要求1所述的一种民航监视源录像回放分析系统，其特征在于，所述地图库文件单元包括3种地图显示模式：省界轮廓线、航路线、高德地图数据。
4.根据权利要求1所述的一种民航监视源录像回放分析系统，其特征在于，所述真目标、假目标、掉点目标之间的区别显示包括使用不同颜色进行显示。
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