单片机在雷达信号转换中的应用

kajchild

摘要
为了提高目前空域的容量,空管部门采用的管制方式也从过去的程序管制方
# U" W* M. z/ c0 L. r式向雷达管制方式逐步过渡，对于雷达系统的依赖也越米越重。
7 e, F0 Q' u& {( m雷达系统包括一次雷达与二次雷达。管制员从二次雷达上很容易知道飞机的
编号、高度、方向等参数，使雷达由监视的工具变为空中管制的手段，二次雷达
; p2 P8 Y' u8 |% @+ O; m  r  i的出现是空中交通管制的最重大的技术进展，
: f- l0 u( @6 y/ V7 A5 s二次雷达要和- -次雷达一-起工作,它的主天线安装在- -次雷达的上方，和一
! Z- z5 f' a2 E* {1 q次雷达同步旋转。20世纪70年代初计算机技术和雷达结合实现了航管雷达的全
自动化。这种系统把--次雷达和二次雷达的数据都输人数据处理系统，高速运转
的计算机接收三个方面来的数据，第-是一次雷达的雷达信息，第二是二次雷达
. ^+ T/ k9 z8 E' d来的信标信息，并把它转换成数字码，第三是由航管中心输入的飞行进程数据,
* a0 `+ i( r4 S' f! g9 C, N即飞行计划的各种数据，自动化信息处理系统将信息处理后显示在终端屏幕上。.
. c/ \7 b8 C4 |# p! @' x0 D目前贵阳机场有两套雷达系统:建设于1989年的东芝雷达系统和建设于
6 o6 \: y  ?0 t  z  f1997年的西屋雷达系统。由于西屋雷达系统在自动化处理上更加稳定，月前作
为主用雷达系统，东芝雷达系统作为西屋雷达系统的备用系统。两套雷达系统各
自配置了自动化处理系统,各自的自动化处理系统分别处理各自的雷达信号，而
+ r8 G1 I1 _1 _9 T由于管制员已经习惯于使用西屋雷达系统的自动化处理终端,如果能让西屋雷达
6 J3 O" v" z4 i: i系统的自动化处理系统直接处理东芝雷达系统的雷达信号,在西屋雷达系统的自
动化处理终端上显示，就可以更好地在现有的两套雷达系统间进行主备切换，极
2 T; {4 S) ]: T: o高的提高了设备的可用性。
雷达系统是一个很复杂的系统，本文只是对其中自动化系统所处理的雷达信
6 R6 u3 r: J; e号部分进行研究。通过对雷达信号传输使用的协议与数据格式的分析，对比两套
雷达系统雷达信号的不同，实现将东芝雷达系统的雷达信号转换为西屋雷达系统
, i$ z0 F- r0 x7 v3 K) P: I  f所能识别的雷达信号，达到主备用系统间的无缝切换。本课题主要针对的是二次
9 h6 a, t# n9 n0 C' N. \$ Z. w雷达系统的雷达信号,研究如何通过单片机将东芝二次雷达信号转换为西屋二次
7 m  A: i. M' R' ~+ y8 K, L9 p. `雷达信号。
关键词:二次雷达, 数据格式转换, mcu, CD2协议, ECMA协议
第一章前言
" A* ^# w% [0 ?! l. i: F1.1课题来源
. f4 p% w) b/ a5 Q7 Q随着民航事业的发展，各个航空公司增加了各条航线上的航班密度,这就带
来了空域中的流量也越来越大，空管部门面临着A益增长的流量带米的巨大挑
战。为了提高目前空域的容量，空管部门采用的管制方式也从过去的程序管制方
8 `  s2 d. B5 c/ G; t' P* \& \; e式向雷达管制方式逐步过渡，对于雷达系统的依赖也越来越重。在此背景下，如
何提高雷达系统的设备可用率，越来越成为空管部门所面对的难题。本课题就来
9 D" Q5 L$ G& A% Z$ B3 w4 ~源于如何解决贵阳空中交通管理中心主备雷达系统切换问题,提出一种在主备系
统间无缝切换的模型。本课题主要负责研究两套雷达系统间数据格式转换问题。
; G3 b$ f( b! {+ r7 w$ t/ Y& t1 s1.2雷达系统介绍
空管部门使用的雷达分为两个系统,一类是用于探测空中物体的反射式主雷
达,我们称为一次雷达;另-类称为二次雷达，二次雷达实际上不是单- -的雷达,
" J: O8 q3 q+ P5 p2 g而是包括雷达信标及数据处理在内的一套系统,它的正式名称是空中管制雷达信
标系统(ATCRBS)。一次雷达可以分成三类:机场监视雷达( ASR: Airport
$ s+ g( _: k- ~; [: o4 K# c8 _0 fSurveillance Radar), 它的作用距离为100 海里，主要是塔台管制员或进近管制
0 k4 J* H/ K6 {: b" Z! i3 y8 I员使用。航路监视雷达(ARSR : Air Route Surveillance Radar)，设置在航管控制
6 e' k9 F; W( X中心或相应的航路点上。它的探测范围在250海里以上，高度可达13000米。它
) c9 X3 {3 Q, N4 T) [' ^+ r的功率比机场监视雷达大，在航路上的各部雷达把整个航路覆盖，这样管制员就
可以对航路飞行的飞机实施雷达间隔。机场地面探测设备(ASD),它的功率小，
作用距离--般为1英里，主要用于特别繁忙机场的地面监控，它可以监控在机场
$ b$ D2 m8 i  C7 p, Y地面.上运动的飞机和各种车辆,塔台管制员用来控制地面车辆和起降飞机的地面
运行,保证安余。它主要的作用是在能见度低的时候提供飞机和车辆的位置信息，
2 U+ P6 U. |2 c* D由于它的价格较高，机场通常没有这种设备。二次雷达(Secondary Surveillance
Radar--SSR )也叫做空管雷达信标系统( ATCRBS: Air Traffic Control Radar Beacon
8 g, D. t( t8 q7 w! mSystem)。它最初是在空战中为了使雷达分辨出敌我双方的飞机而发展的敌我识
0 D- c- e' D- s6 u3 I- S/ Q* O2 ?3 M别系统，当把这个系统的基本原理和部件经过发展后用于民航的空中交通管制
! s- b# \. n* o, }3 H) v4 G后，就成了二次雷达系统。管制员从二次雷达上很容易知道飞机的编号、高度、
5 U7 O) x1 g# }: k+ {方向等参数，使雷达出监视的工具变为空中管制的手段，二次雷达的出现是空中
交通管制的最重大的技术进展，二次雷达要和- -次雷达 -起工作，它的主天线安
装在一-次雷达的上方，和-次雷达同步旋转。20世纪70年代初计算机技术和雷
达结合实现了航管雷达的全自动化。这种系统把一次雷达和二次雷达的数据都输
人数据处理系统，高速运转的计算机接收三个方面来的数据，第一是一.次雷达的
雷达信息，第二是二次雷达来的信标信息，并把它转换成数字码，第三是由航管
' B$ [  q4 Z7 y  L  E中心输入的飞行进程数据，即飞行计划的各种数据。这个系统跟踪-架飞机时, .
2 K9 [  `2 i7 x+ X/ E5 x, w1 t如果它的~飞行计划已经报告给航管中心，这时计算机中已经存储了有关数据，在
显示屏幕上就会把这架飞机的下一步预计的位置和高度显示出来，管制员就可以
' K4 z' s2 k/ F完全脱离进程单，直接在雷达屏幕上得到飞机的全部有关数据。这个系统极大改
$ ?; i6 \3 s6 I2 t善了空中管制环境，提高了管制效率。
1.3目前贵阳机场雷达系统现状
贵阳机场目前使用了两套雷达系统:建设于1989年的东芝雷达系统和建设

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机场地面探测设备(ASD),它的功率小