本方法是一種將無人機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)(包括運(yùn)營信息、位置、高度和速度等數(shù)據(jù))轉(zhuǎn)換為歐標(biāo)asterix格式單雷達(dá)目標(biāo)報(bào)告或ads-b目標(biāo)報(bào)告等空管監(jiān)視信息格式的數(shù)據(jù)處理與傳輸方法。屬于無人機(jī)云系統(tǒng)或空管自動(dòng)化系統(tǒng)中無人機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)接收、處理及傳輸?shù)挠?jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

無人機(jī)(uav)，也稱無人駕駛航空器，是一種自主飛行或由控制站遠(yuǎn)程操縱管理的航空器。無人機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)主要包括運(yùn)營信息、位置、高度和速度等數(shù)據(jù)，其中運(yùn)營信息主要包括無人機(jī)id、無人機(jī)運(yùn)營者信息(所屬公司等)和操控者等有關(guān)運(yùn)營的信息，而無人機(jī)一般通過gps或北斗等衛(wèi)星定位系統(tǒng)裝置來進(jìn)行定位，以確定該無人機(jī)的位置、高度、速度等飛行參數(shù)，此類數(shù)據(jù)是大多基于大地坐標(biāo)系(如，wgs-84坐標(biāo)系)。無人機(jī)云系統(tǒng)，是指無人機(jī)的運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，用于對無人機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與管理。目前，無人機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)不能被當(dāng)前我國國內(nèi)atc系統(tǒng)直接接收處理，需要經(jīng)過信息格式轉(zhuǎn)換等處理。

空中交通管理自動(dòng)化系統(tǒng)(atc系統(tǒng))最主要的信息來源是管制中心接收的按照約定格式和傳輸協(xié)議的雷達(dá)和ads-b等空管監(jiān)視信息。為提高atc系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理效能，目前我國國內(nèi)atc系統(tǒng)接入的大多數(shù)雷達(dá)使用了滿足歐洲航行安全組織eurocontrol提出的一種asterix(allpurposestructuredeurocontrolradarinformationexchang，多用途結(jié)構(gòu)化eurocontrol監(jiān)視信息交換)格式規(guī)范。我國根據(jù)實(shí)際情況制定了符合歐標(biāo)asterix協(xié)議要求的雷達(dá)傳輸規(guī)范“cua-asterix”和mh4008及其改進(jìn)版，并得到了廣泛應(yīng)用。另外，作為雷達(dá)信息的補(bǔ)充，近10年來自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(ads)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，特別是ads-b(廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視)得到廣泛應(yīng)用。由此，國內(nèi)絕大多數(shù)atc系統(tǒng)均能直接接收處理滿足asterix格式的單雷達(dá)目標(biāo)報(bào)告以及ads-b報(bào)文格式信息數(shù)據(jù)。

然而，主要在低空、超低空飛行的無人機(jī)一般未配備二次監(jiān)視雷達(dá)(ssr)應(yīng)答機(jī)或ads-b機(jī)載設(shè)備，主要采用全球衛(wèi)星導(dǎo)航(gps)或北斗(bd2)等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行定位，無人機(jī)云系統(tǒng)獲取的無人機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)不能被現(xiàn)有atc系統(tǒng)直接進(jìn)行接收和處理，必須配備專門的獨(dú)立的無人機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)。因此，此類“低空、小型、慢速”目標(biāo)成為了國內(nèi)現(xiàn)有atc系統(tǒng)的監(jiān)控“盲區(qū)”，是當(dāng)前空中安全的一大隱患，為加強(qiáng)監(jiān)控，保證空中秩序，必須從技術(shù)上解決atc系統(tǒng)接入無人機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可以將無人機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為現(xiàn)有atc系統(tǒng)能夠直接接收處理的符合歐標(biāo)asterix空管監(jiān)視信息格式的單雷達(dá)目標(biāo)報(bào)告或ads-b目標(biāo)報(bào)告數(shù)據(jù)，現(xiàn)有atc系統(tǒng)無需改造和升級，可節(jié)約資源。此外，經(jīng)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換后，可以采用高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議(hdlc)進(jìn)行同步串口傳輸，可徹底解決網(wǎng)絡(luò)信號可能被攻擊、攜帶病毒的可能性，滿足atc系統(tǒng)的安全和保密性。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種將無人機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為空管監(jiān)視信息格式的方法，其特征在于：將無人機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、格式整理等預(yù)處理，再根據(jù)歐標(biāo)asterix中空管監(jiān)視信息數(shù)據(jù)類型cat(主要是cat＝001或cat＝021或它們的修訂改進(jìn)版)格式的用戶應(yīng)用相關(guān)表(uap，userapplicationprofile)進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)項(xiàng)填充、封包等操作，轉(zhuǎn)換為atc系統(tǒng)能夠直接處理的空管監(jiān)視信息格式數(shù)據(jù)，供atc系統(tǒng)使用。

當(dāng)要求轉(zhuǎn)換為滿足asterix格式的單雷達(dá)目標(biāo)報(bào)告格式時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)的位置信息進(jìn)行區(qū)域劃分(選擇參考雷達(dá)中心點(diǎn))，將對應(yīng)的此區(qū)域的預(yù)定義雷達(dá)位置信息作為參數(shù)傳到格式轉(zhuǎn)換接口，在格式轉(zhuǎn)換接口中，系統(tǒng)將運(yùn)行數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)項(xiàng)按照歐洲雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換成新的數(shù)據(jù)幀，其中飛參數(shù)據(jù)是大地坐標(biāo)系(國內(nèi)常用的大地坐標(biāo)系有wgs-84、北京54和西安80坐標(biāo)系)表示的，需要將基于大地坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為以雷達(dá)中心(選取該區(qū)域范圍近中心某點(diǎn)為中心)為中心的直角坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)，將經(jīng)過坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的各參數(shù)值按照cat001或cat048類的uap規(guī)范填入相應(yīng)的數(shù)據(jù)項(xiàng)中。而無人機(jī)飛機(jī)id根據(jù)批復(fù)的飛行計(jì)劃轉(zhuǎn)成空管部門已分配的atc系統(tǒng)中的ssr碼，作為無人機(jī)的標(biāo)識。此方法的缺陷在于，由于ssr碼可分配數(shù)量受限，很難滿足未來無人機(jī)數(shù)量迅猛增長的需要，具有一定的局限性，另外，雷達(dá)標(biāo)牌顯示 的數(shù)據(jù)項(xiàng)有限，鑒于此，為給空中管制員提供更多的信息量，可以將獲取的無人機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ads-b目標(biāo)報(bào)告(cat021類)(或監(jiān)視數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)航跡報(bào)文cat062類)，由于cat021類是基于wgs-84坐標(biāo)系，所以需要將非wgs-84坐標(biāo)系(如北京54、西安80坐標(biāo)系)的運(yùn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成以wgs-84坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)，再根據(jù)cat021類或cat062的uap進(jìn)行數(shù)據(jù)項(xiàng)填充、封包等操作，輸出ads-b報(bào)文數(shù)據(jù)，傳輸至atc系統(tǒng)，供atc系統(tǒng)使用。目前ads-b報(bào)文格式版本主要有edition0.26、edition1.8、edition2.1和edition2.4，各版本數(shù)據(jù)項(xiàng)若有不同，國內(nèi)常用的主要是edition0.26和edition2.1。

gps采用的坐標(biāo)系是世界大地坐標(biāo)系(wgs-84坐標(biāo)系)，而北斗定位系統(tǒng)是采用2000中國大地坐標(biāo)系(cgcs-2000坐標(biāo)系)。因此，對于采用北斗定位系統(tǒng)(或其它采用非wgs-84坐標(biāo)系的系統(tǒng))的無人機(jī)，首先需要將該無人機(jī)基于cgcs-2000坐標(biāo)系的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為wgs-84坐標(biāo)系下的數(shù)值。

所屬方法的步驟：

(1)讀取無人機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

(2)對接收到的非wgs-84大地坐標(biāo)系(如cgcs-2000坐標(biāo)系)的無人機(jī)飛行參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)系變換，轉(zhuǎn)換成基于wgs-84坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)。

(3)當(dāng)需要轉(zhuǎn)換成歐標(biāo)asterix單雷達(dá)目標(biāo)報(bào)告數(shù)據(jù)時(shí)，按照以下步驟進(jìn)行：

a.對數(shù)據(jù)的經(jīng)度、緯度值進(jìn)行飛行管制分區(qū)判斷，以選擇對應(yīng)的雷達(dá)中心點(diǎn)(基于wgs-84坐標(biāo)系的經(jīng)緯度值)，進(jìn)行坐標(biāo)投影計(jì)算，得到相對于中心點(diǎn)的直角坐標(biāo)系目標(biāo)位置值和極坐標(biāo)系目標(biāo)位置值；

b.對wgs-84坐標(biāo)系的速度和加速度值進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地速(或多普勒速度)以及以雷達(dá)中心點(diǎn)為中心的極坐標(biāo)形式的航跡速度；

c.根據(jù)無人機(jī)id比對系統(tǒng)中的飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)庫，根據(jù)所屬分區(qū)及批復(fù)的飛行計(jì)劃進(jìn)行二次雷達(dá)ssr代碼分配；

d.將無人機(jī)運(yùn)營者、操控者等運(yùn)營信息進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換與變換(此步僅轉(zhuǎn)換成cat048類型需要)；

e.對海拔高度、相對地面高度等數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)制變換；

f.其它數(shù)據(jù)變換與轉(zhuǎn)換；

g.按照cat001或cat048類報(bào)文用戶應(yīng)用相關(guān)表(uap)進(jìn)行長度計(jì)算len、crc校驗(yàn)和封包等處理。

(4)當(dāng)需要轉(zhuǎn)換成歐標(biāo)asterix中ads-b目標(biāo)報(bào)告或監(jiān)視數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)航跡報(bào)文格式時(shí)，按照以下步驟進(jìn)行：

a.將已經(jīng)轉(zhuǎn)換成基于wgs-84大地坐標(biāo)系的經(jīng)緯度位置、海拔高度、相對地面高度、大地坐標(biāo)系下的速度和加速度等數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)制轉(zhuǎn)換等操作；

b.根據(jù)配置文件要求ads-b目標(biāo)報(bào)告的uap進(jìn)行數(shù)據(jù)項(xiàng)填充、封包等操作。

c.將無人機(jī)body坐標(biāo)系的角速度等其它數(shù)據(jù)變換與轉(zhuǎn)換；

d.將無人機(jī)的id、運(yùn)營者、操控者等運(yùn)營信息進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換與變換；

d.按照cat021類或cat062類報(bào)文uap進(jìn)行長度計(jì)算len、crc校驗(yàn)和封包等處理。

(5)輸出滿足歐標(biāo)asterix的空管監(jiān)視信息格式數(shù)據(jù)，供atc系統(tǒng)使用。

本發(fā)明的有益效果是：

能夠?qū)⑼ㄟ^云服務(wù)器接收到的無人機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)通過格式轉(zhuǎn)換，變換成符合eurocontrol規(guī)范的asterix格式的單雷達(dá)目標(biāo)報(bào)告數(shù)據(jù)或ads-b目標(biāo)報(bào)文或監(jiān)視數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)航跡報(bào)文數(shù)據(jù)?？筛鶕?jù)現(xiàn)有atc系統(tǒng)的接入信息類型實(shí)際，選擇需要轉(zhuǎn)換的信息輸出類型，現(xiàn)有atc系統(tǒng)無需改造或升級，就可直接接收處理，可作為atc系統(tǒng)的參與融合或單雷達(dá)信息參考，節(jié)約了資源，彌補(bǔ)了低空監(jiān)視盲區(qū)問題，能夠明顯提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

如果不經(jīng)過本方法進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，現(xiàn)有atc系統(tǒng)不能接收處理無人機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，需要配備專門的獨(dú)立的無人機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)，一者造成資源浪費(fèi)，另一方由于無人機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)獨(dú)立于現(xiàn)有atc系統(tǒng)，不能參與atc系統(tǒng)中雷達(dá)數(shù)據(jù)融合，降低了參考價(jià)值，實(shí)用性和便利性減弱，不便于管制員直接監(jiān)控與指揮。只要采用 本方法，上述兩個(gè)問題就能得到解決，能夠?qū)o人機(jī)監(jiān)視信息融入到現(xiàn)有atc系統(tǒng)中，擴(kuò)大了空中動(dòng)態(tài)監(jiān)視范圍，滿足未來通航和無人機(jī)發(fā)展的需求。

附圖說明

圖1無人機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成空管監(jiān)視信息格式數(shù)據(jù)的流程示意圖

圖2無人機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成符合歐標(biāo)asterix中cat001類或cat048類格式數(shù)據(jù)的處理流程示意圖

圖3無人機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成符合歐標(biāo)asterix中cat021類或cat062類格式數(shù)據(jù)的處理流程示意圖

具體實(shí)施方式

參見附圖。如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明公開了一種將無人機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為空管監(jiān)視信息格式的方法，該方法包括以下步驟：

步驟(1)，讀取無人機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)；

步驟(2)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、數(shù)據(jù)整理等預(yù)處理操作；

步驟(3)，將接收到的非wgs-84大地坐標(biāo)系(如cgcs-2000坐標(biāo)系、北京54、西安80坐標(biāo)系)的無人機(jī)飛參數(shù)據(jù)(主要包括經(jīng)緯度位置、海拔高度、相對地面高度、大地坐標(biāo)系下的速度和加速度等)進(jìn)行坐標(biāo)變換，轉(zhuǎn)換成基于wgs-84坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)。

步驟(4)，當(dāng)需要轉(zhuǎn)換成歐標(biāo)asterix中cat001類單雷達(dá)目標(biāo)報(bào)告數(shù)據(jù)時(shí)，如圖2流程圖所示，按照以下步驟進(jìn)行：

a.對數(shù)據(jù)的經(jīng)度、緯度值進(jìn)行所屬飛行管制分區(qū)判斷，以選擇對應(yīng)的雷達(dá)中心點(diǎn)(基于wgs-84坐標(biāo)系的經(jīng)緯度值)，進(jìn)行坐標(biāo)投影計(jì)算，得到相對于中心點(diǎn)的直角坐標(biāo)系目標(biāo)位置值和極坐標(biāo)系目標(biāo)位置值，得到(i001/042、i001/040)等值；

b.對wgs-84坐標(biāo)系的速度和加速度值進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地速(或多普勒速度)以及以雷達(dá)中心點(diǎn)為中心的極坐標(biāo)形式的航跡速度，得到i001/120、i001/200等值；

c.對海拔高度、相對地面高度等數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)制變換，得到i001/090、i001/093等值；

d.根據(jù)無人機(jī)id比對飛行計(jì)劃庫，根據(jù)所屬分區(qū)及批復(fù)的飛行計(jì)劃進(jìn)行二次雷達(dá)ssr代碼分配，進(jìn)行運(yùn)營信息相關(guān)轉(zhuǎn)換，得到i001/070、i001/050、i001/161等值；

e.其它數(shù)據(jù)變換與轉(zhuǎn)換，如i001/141等值；

f.按照cat001報(bào)文用戶應(yīng)用相關(guān)表(uap)進(jìn)行長度計(jì)算(len)、crc校驗(yàn)和封包等處理。

基于cat001的改進(jìn)版的cat048類格式轉(zhuǎn)換方法與步驟(4)類似。

步驟(5)，當(dāng)需要轉(zhuǎn)換成歐標(biāo)asterix中cat021類ads-b目標(biāo)報(bào)告報(bào)文數(shù)據(jù)時(shí)，如圖3流程圖所示，按照以下步驟進(jìn)行：

a.根據(jù)cat021(ads-b目標(biāo)報(bào)告)的報(bào)文的uap中要求，將已經(jīng)轉(zhuǎn)換成基于wgs-84大地坐標(biāo)系的經(jīng)緯度位置，得到i021/130、i021/131等值；

b.由大地坐標(biāo)系下的速度、加速度、body坐標(biāo)系的角速度轉(zhuǎn)換成基于wgs-84坐標(biāo)系的空速、真實(shí)空速、轉(zhuǎn)向速率和磁航向等數(shù)據(jù)，得到i021/150、i021/151、i021/155、i021/157、i021/165、i021/152等值；

c.對海拔高度、相對地面高度、等數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)制轉(zhuǎn)換等操作，得到i021/145、i021/140等值；

d.根據(jù)無人機(jī)id查找飛行計(jì)劃，根據(jù)所屬分區(qū)及批復(fù)的飛行計(jì)劃進(jìn)行二次雷達(dá)ssr代碼分配(若有)，以及無人機(jī)運(yùn)營者、操作者等數(shù)據(jù)，得到i021/070、i021/170等值；

e.根據(jù)選定的配置文件版本要求(ads-b的edition0.26、edition1.8、edition2.1或edition2.4)的uap進(jìn)行數(shù)據(jù)項(xiàng)填充等操作。

f.按照cat021報(bào)文uap進(jìn)行長度計(jì)算、crc校驗(yàn)和封包等處理。

對于cat062類監(jiān)視數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)航跡報(bào)文格式轉(zhuǎn)換方法與步驟(5)類似。

步驟(6)，輸出滿足歐標(biāo)asterix的cat001類/cat048類單雷達(dá)目標(biāo)報(bào)告格式或cat021類ads-b目標(biāo)報(bào)告報(bào)文或cat062類監(jiān)視數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)航跡報(bào)文格式數(shù)據(jù)，供atc系統(tǒng)使用。