基于图形化的雷达数据分析方法
专利汇可以提供基于图形化的雷达数据分析方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种基于图形化的雷达数据分析方法属空管自动化系统中雷达 数据处理 及传输的计算机技术应用领域，其步骤如下：(1)从参数文件中读取雷达参数表，从各图层文件中读取地图数据；(2)选择待分析的雷达；(3)以选择的雷达中心点坐标为中心点对地图数据进行坐标投影计算，得到地图相对于中心点的XY坐标，并根据当前显示比例计算出屏幕坐标并根据用户选择的图层进行地图显示；(4)选择雷达历史数据分析；(5)读取雷达数据文件并根据该雷达应用的雷达数据传输协议进行解析；(6)获得：a.雷达数据静态显示，b.雷达数据动态回放，c.文本文件输出；同时包括雷达数据解析步骤，空管地图显示的步骤；雷达数据的静态显示即目标过滤显示、雷达 位置 及磁差校正步骤。，下面是基于图形化的雷达数据分析方法专利的具体信息内容。
1、一种基于图形化的雷达数据分析方法，包括雷达数据动态回放，即将数据中 的目标信息提取出来，按照目标数据录取的时间顺序对目标数据进行简单的航迹 相关后在空管地图上显示出来，以再现某一时间段的空情历史状态；将二进制的 各种雷达数据解析成文本文件的专门分析程序，再通过分析文本文件来获得目标 信息的雷达数据分析方法，其特征是包括以下步骤：
(1)从参数文件中读取雷达参数表，从各图层文件中读取地图数据；
(2)选择待分析的雷达；
(3)以选择的雷达中心点坐标为中心点对地图数据进行坐标投影计算，得到地 图中各点相对于中心点的XY坐标，并根据当前显示比例计算出屏幕坐标并根 据用户选择的图层进行地图显示；
(4)选择雷达历史数据分析
(5)读取雷达数据文件并根据该雷达应用的雷达数据传输协议进行解析；
(6)获得：a雷达数据静态显示，b雷达数据动态回放，c文本文件输出。
2、根据权利要求1所述的一种基于图形化的雷达数据分析方法，其特征是雷达 数据解析的步骤是：
(1)初始化雷达解码类，确定所选雷达的数据校验方法和数据解码规则；
(2)获取一帧雷达数据；
(3)校验雷达数据是否正确；
(4)如果正确，按照相应的雷达数据传输规程解析雷达数据，将数据帧内的 目标航迹信息、状态信息提取出来，放入相应的列表中等待调用；
(5)按照雷达数据校验的结果修改雷达信息好坏包的统计；
(6)数据文件是否结束或者是否结束实时数据接收；
(7)如果是，雷达数据解析结束，如果否，回到雷达数据解析的步骤第(2) 步继续获取一帧雷达数据。
3、根据权利要求1所述的一种基于图形化的雷达数据分析方法，其特征是空管 地图显示的步骤是：
(1)根据雷达中心点的经纬度建立坐标转换类；
(2)读取地图数据并将地图数据的经纬度投影到平面上转换为相对于系统中 心的XY值；
(3)根据当前放大率将地图数据由XY坐标转换为屏幕坐标，写入虚拟显存 中，待所有的地图要素处理完，将可视范围内的内容写成位图保存；
(4)将空管地图的显示位图复制到虚拟显存中作为底图，叠加完其它显示要 素后复制到显存中显示；
(5)检查屏幕是否有变化，如果是，检查屏幕是否有偏心、缩放，如果有， 回到空管地图显示的步骤(3)继续；如果否回到空管地图显示的步骤(4)继续；
(6)检查屏幕是否有变化，如果没有，等待变化。
4、根据权利要求1或2或3所述的一种基于图形化的雷达数据分析方法，其特 征是雷达数据静态显示其步骤是：
(1)将从雷达数据中提取出来的目标信息中的位置信息用坐标转换类转换为 相对于雷达中心点的XY坐标，再按照雷达的当前磁偏差修正后转换为屏幕坐标 在屏幕上显示为一个轨迹点；
(2)所有目标按照航迹号或二次代码的不同在最后一个轨迹点上显示一个拖 动和选择的显示标牌；
(3)在显示标牌上用鼠标右键点击，此时有关此航迹的相关轨迹点将用较显 著的颜色显示并弹出此目标所有点的文本信息窗口；
(4)在目标过滤对话框中，选择目标的二次码或航迹号及显示时间段进行过 滤显示；
(5)在雷达位置校正对话框中，输入尝试雷达坐标，确认后空管地图和当前 显示的目标数据按照新的雷达坐标重建坐标转换类，并对所有显示元素重新进行 投影计算，然后更新显示；
(6)在雷达磁偏差校正对话框中，输入尝试磁偏差，确认后当前显示的目标 数据，按照新的雷达磁偏差对所有目标重新进行磁偏差修正，然后更新显示。
5、根据权利要求1所述的一种基于图形化的雷达数据分析方法，其特征是实时 检测雷达数据传输质量，即检测雷达数据在应用层的协议，雷达站对于目标的探 测质量，雷达站对于某个目标的探测是否准确、连续。
技术领域
本方法属于空管自动化系统中雷达数据处理及传输的计算机技术应用领域， 尤其是一种基于图形化的雷达数据分析方法。
背景技术
现有的雷达数据传输质量检测一般是采用规程分析仪进行分析，这种方式的 优点是适用范围宽，缺点是只能在通信链路层检测雷达数据的传输质量，不能对 应用层的雷达数据传输协议进行检测。
现有的雷达数据分析方法最常见的实现有两种，一种就是把记录的雷达数据 回放，重新经过空管自动化程序处理，以再现某一时间段的历史状态。这种方式 的优点是直观形象，缺点是从获得的目标的信息不够全面，没有过滤功能，并且 受空管自动化程序的限制也较多，很难进行静态查看。另一种就是专门的分析程 序，即将二进制的雷达数据解析成文本文件，然后通过分析文本文件来获得目标 的信息，这种方法的缺点是不够形象化，而且现阶段的分析程序多是针对某一种 雷达，没有通用性。
发明内容
本发明可以实时检测雷达数据传输质量，即可以检测雷达数据在应用层的协 议，雷达站对于目标的探测质量，雷达站对于某个目标的探测是否准确、连续， 同时也可以录取雷达数据并加以分析，以动态显示、静态显示和文本显示三种方 式相结合来全面获取目标的历史状态及历史信息，达到分析飞行事故、查找飞行 隐患、分析空管自动化系统问题、测量雷达数据传输质量的目的。
实现本发明所说的基于图形化的雷达数据分析方法的技术方案是这样的：
一种基于图形化的雷达数据分析方法，包括雷达数据动态回放，即将数据中 的目标信息提取出来，按照目标数据录取的时间顺序对目标数据进行简单的航迹 相关后在空管地图上显示出来，以再现某一时间段的空情历史状态；将二进制的 雷达数据解析成文本文件的专门分析程序，再通过分析文本文件来获得目标的信 息的雷达数据分析方法，其特征是包括以下步骤：
(1)从参数文件中读取雷达参数表，从各图层文件中读取地图数据；
(2)选择待分析的雷达；
(3)以选择的雷达中心点坐标为中心点对地图数据进行坐标投影计算，得到地 图相对于中心点的XY坐标，并根据当前显示比例计算出屏幕坐标并根据用户 选择的图层进行地图显示；
(4)选择雷达历史数据分析
(5)读取雷达数据文件并根据该雷达应用的雷达数据传输协议进行解析；
(6)获得：a雷达数据静态显示，b雷达数据动态回放，c文本文件输出。
一种基于图形化的雷达数据分析方法，其特征是雷达数据解析的步骤是：
(1)初始化雷达解码类，确定所选雷达的数据校验方法和数据解码规则；
(2)获取一帧雷达数据；
(3)校验雷达数据是否正确；
(4)如果正确，按照相应的雷达数据传输规程解析雷达数据，将引数据帧内 的目标航迹信息、状态信息提取出来，放入相应的列表中等待调用；
(5)按照雷达数据校验的结果修改雷达信息好坏包的统计；
(6)数据文件是否结束或者是否结束实时数据接收；
(7)如果是，雷达数据解析结束，如果否，回到雷达数据解析的步骤第(2) 步继续获取一帧雷达数据。
一种基于图形化的雷达数据分析方法，其特征是空管地图显示的步骤是：
(1)根据系统中心点的经纬度建立转换类；
(2)读取地图数据并将地图数据的经纬度投影到平面上转换为相对于系统中 心的XY值；
(3)根据当前放大率将地图数据由XY坐标转换为屏幕坐标，写入虚拟显存 中，待所有的地图要素处理完，将可视范围内的内容写成位图保存；
(4)将空管地图的显示位图复制到虚拟显存中作为底图，叠加完其它显示要 素后复制到显存中显示；
(5)检查屏幕是否有变化，如果是，检查屏幕是否有偏心、缩放，如果有， 回到空管地图显示的步骤(3)继续；如果否，回到空管地图显示得步骤(4)继 续；
(6)检查屏幕是否有变化，如果否，等待变化。
一种基于图形化的雷达数据分析方法，其特征是获得雷达数据的静态显示包 括目标过滤显示、雷达位置及磁差校正，其具体步骤是：
(1)将从雷达数据中提取出来的目标信息中的位置信息用坐标转换类转换为 相对于雷达中心点的XY坐标，再按照雷达的当前磁偏差修正后转换为屏幕坐标 在屏幕上显示为一个轨迹点；
(2)所有目标按照航迹号或二次代码的不同在最后一个轨迹点上显示一个拖 动和选择的显示标牌；
(3)在显示标牌上用鼠标右键点击，此时有关此航迹的相关轨迹点将用较显 著的颜色显示并弹出此目标所有点的文本信息窗口；
(4)在目标过滤对话框中，选择目标的二次码或航迹号及显示时间段进行过 滤显示；
(5)在雷达位置校正对话框中，输入尝试雷达坐标，确认后空管地图和当前 显示的目标数据按照新的雷达坐标重建坐标转换类，并对所有显示元素重新进行 投影计算，然后更新显示；
(6)在雷达磁偏差校正对话框中，输入尝试磁偏差，确认后当前显示的目标 数据，按照新的雷达磁偏差对所有目标重新进行磁偏差修正，然后更新显示。
一种基于图形化的雷达数据分析方法，其特征是实时检测雷达数据传输质 量，即检测雷达数据在应用层的协议，雷达站对于目标的探测质量，雷达站对于 某个目标的探测是否准确、连续。
实现上述步骤后尤其是获得的雷达数据静态分析，将数据中的某一时间段的 选定目标信息解析出来并将其轨迹点显示在空管地图上，得到所关心目标的飞行 轨迹及飞行中各点的具体数据。实现了本发明的目的。与现有技术方法相比，本 技术方法有如下积极效果：
1、与地图对比显示，目标形象直观。目标在这种分析方式下，不再是独立 的简单数据，可以与地图图元对比，与周围目标对比，与本目标的历史或后续信 息对比。
2、可以直接分析串行化的高级数据链路协议(HDLC)数据和基本型数据链 路协议(BSC)数据。
3、适应分析的雷达类型广泛，可以分析国内主要的航管雷达以及几种主要的 军用航管雷达和警戒雷达。
4、信息全面完整。对雷达数据中所有信息进行解析并输出。
5、与规程分析仪的功能比较，本方法还可以实时检测雷达数据传输质量。前 者只能判断雷达数据是否传输正确，不管传输的具体内容是否正确。还可以检测 雷达数据在应用层的协议是否正确，雷达站对于目标的探测质量，雷达站对于某 个目标的探测是否准确、连续等。
附图说明
图1是本发明所说的基于图形化的雷达数据分析方法主要流程框图示意图。
图2是本发明所说的雷达数据解析步骤的主要流程框图示意图。
图3是本发明所说的雷达数据分析空管地图显示主要流程框图示意图。
图4是本发明所说的雷达数据分析静态显示的具体步骤流程框图示意图
图5图6是本发明在空管自动化系统中应用实施例示意图。
具体实施方式
图1所示，要进行雷达数据静态分析就必须将雷达数据中的某一时间段的选 定目标信息解析出来并将其轨迹点显示在空管地图上，得到所关心目标的飞行轨 迹及飞行中各点的具体数据。首先要从雷达参数文件中读取各雷达相关参数，即 雷达站的经纬度、高度等已知信息，从各图层文件中读取地图数据，如航路、航 线、机场、导航台、地标点图层等；从雷达列表中选择待分析的雷达；以选择的 雷达中心点坐标为中心点对地图数据中的经纬度坐标进行坐标投影计算，本实施 例中坐标投影计算的坐标变换是以正球模型推导计算公式，其中正球模型与地球 实际几何形状偏差引起的误差，采用适当选取局部最佳等效地球半径的方法作一 定程度的补偿。例如涉及的主要坐标变换公式如下：
斜距、方位角到经度、纬度的变换：
cosγ＝[(R+h)2+(R+C)2-rh2]/[2*(R+h).(R+C)]
经度、纬度到斜距、方位角的变换：
rh2＝(R+h)2+(R+C)2-2*(R+h)*(R+C)*cosγ
上式中：rh为目标斜距，β为目标方位角、C为目标高度、h为雷达站高度、 λ为目标经度、为目标纬度、λ0为雷达站经度、为雷达站纬度、R为最佳等 效地球半径。
X-Y坐标到经度、纬度的变换：
经度、纬度到X-Y坐标：
上式中：λ为目标经度、为目标纬度、x，y为目标显示平面坐标、λ0为雷达 站经度、为雷达站纬度、h为雷达站高度、R为最佳等效地球半径。
从而得到地图中各点相对于中心点的XY坐标，并根据当前显示比例(注： 一般航管雷达初始显示比例为100万分之一)计算出屏幕坐标并根据用户选择的 图层进行地图显示；选择雷达历史数据分析，读取雷达数据文件并根据该雷达应 用的雷达数据传输协议进行解析。图2所示，解析包括如下步骤：初始化雷达解 码类，确定所选雷达的数据校验方法和数据解码规则，如雷神雷达采用CCITT 的CRC校验方式，数据传输规则采用欧洲标准ASTERIX格式；获取一帧雷达 数据；校验雷达数据是否正确；如果正确，按照相应的雷达数据传输规程解析雷 达数据，将引数据帧内的目标航迹信息、状态信息提取出来，放入相应的列表中 等待调用；按照雷达数据校验的结果修改雷达信息好坏包的统计；数据文件是否 结束或者是否结束实时数据接收；如果是，雷达数据解析结束，如果否，回到前 面步骤继续获取一帧雷达数据。图3所示，地图显示是指根据系统中心点的经纬 度建立坐标转换类对象(注：这个类是为了使运算更快，将坐标转换公式中用到 了一些只跟雷达中心点有关的一些中间变量在初始化时先计算出来，避免重复计 算)；读取地图数据并将地图数据的经纬度投影到平面上转换为相对于系统中心 的XY值；根据当前放大率将地图数据由XY坐标转换为屏幕坐标，写入虚拟显 存中，待所有的地图要素处理完，将可视范围内的内容写成位图保存；将空管地 图的显示位图复制到虚拟显存中作为底图，叠加完其它显示要素后复制到显存中 显示；检查屏幕是否有变化，如果是，检查屏幕是否有偏心、缩放，如果有，回 到前面继续进行XY坐标转换为屏幕坐标；如果否，回到继续将空管地图的显示 位图复制到虚拟显存中作为底图，叠加完其它显示要素后复制到显存中显示；检 查屏幕是否有变化，如果否，等待变化。这样将地理坐标转换为屏幕坐标，实现 了空管地图的显示并且具有地图的缩放、地图的移动、图层分层显示等功能。图 4所示是目标显示方式之一雷达数据的静态显示，包括目标过滤显示、雷达位置 及磁差校正由于有了上面的工作基础，所以比较地容易实现。具体步骤包括：
(1)将从雷达数据中提取出来的目标信息中的位置信息用坐标转换类转换为 相对于雷达中心点的XY坐标，再按照雷达的当前磁偏差修正后转换为屏幕坐标 在屏幕上显示为一个轨迹点；
(2)所有目标按照航迹号或二次代码的不同在最后一个轨迹点上显示一个拖 动和选择的显示标牌；
(3)在显示标牌上可用鼠标右键点击，此时有关此航迹的相关轨迹点将用较 显著的颜色显示并弹出此目标所有点的文本信息窗口；
(4)在目标过滤对话框中，可选择目标的二次码或航迹号及显示时间段进行 过滤显示；
(5)在雷达位置校正对话框中，输入尝试雷达坐标，确认后空管地图和当前 显示的目标数据按照新的雷达坐标重建坐标转换类，并对所有显示元素重新进行 投影计算，然后更新显示；
(6)在雷达磁偏差校正对话框中，输入尝试磁偏差，确认后当前显示的目标 数据，按照新的雷达磁偏差对所有目标重新进行磁偏差修正，然后更新显示。
除此之外，目标显示还包括动态显示和文本显示。动态显示相当于雷达数据 回放方式，即把解析出来的航迹和点迹按照数据中的航迹号和二次代码进行简单 相关后叠加到空管地图上进行显示，这种方式可以观察同一时刻空中情况的状 态。文本显示指在这种方式下可以选中目标或目标点进行查看每一个目标点详细 的文本信息。同样支持将所有解析的内容输出到一个格式文本文件中，这个文件 具有较整齐的格式，可以用EXECL进行表格化，可以使用EXECL进行分析。
本方法还有实时检测雷达数据传输质量的功能。与规程分析仪功能相比有独 到的丰富的功能，在雷达数据分析中不仅仅判断雷达数据是否传输正确，还可以 检测雷达数据在应用层的协议是否正确，雷达站对于目标的探测质量，雷达站对 于某个目标的探测是否准确、连续等。为雷达数据解析、测量雷达数据传输质量 提供最基础的保障。
给出本发明的雷达数据静态显示的操作过程：
选择待分析的雷达数据及相应的雷达参数，确定后进行数据解析，选择静态 输出，选择航迹号或二次代码以及显示的时间段，确定后开始输出，选中目标的 标牌，选中目标的所有目标点变为红色，点鼠标右键可查看选中目标所有点的所 有数据项，也可用鼠标选中某一目标点查看某一目标点的详细情况。如果看到数 据中有一个异常点，说明此类异常点往往会影响空管自动化系统对此目标的处 理。如果雷达的坐标位置有偏差或雷达的磁差不准确，可以使用本方法进行校正。 在静态显示方式下，雷达的位置或磁差值发生偏差，那么大多数目标的飞行轨迹 就不会与航路航线重合，这时可以打开雷达位置校正功能，输入新的位置和磁差 进行尝试，直到得到满意的结果为止。
图5图6所示本发明在空管自动化系统中应用实施例。雷达数据从雷达头录 取下来后经过处理从雷达站的处理设备转换为同步信号输出到数据分路设备，通 过MODEM传输给各地的空管自动化系统；接收MODEM收到模拟信号后将同 步数据信号通过DB25线传输给同步转异步设备，并通过数据分配器分配到不同 的处理服务器上；处理服务器将收到的各地单雷达数据进行综合，将管制员所需 要的目标航迹数据输出到各管制席位上，管制席位上的空情显示软件接收后进行 显示。本方法在这个传输流程中有两个连接点可以得到应用。这两个连接点一个 是在雷达站的分路器至发送端的MODEM之间，另一个是在收端MODEM与同 步转异步设备之间。在这两个连接点处均是RS232的标准DB25接口，可以通过 DB25的一分二线将雷达数据分出，接入多路线路适配器的接收DB25端口上， 多路线路适配器将同步信号进行通信协议解析得到雷达数据并通过UDP网络包 传输给电脑上的雷达数据分析程序，分析程序接收、记录、分析收到的雷达数据。
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