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基于Python语言雷达信号覆盖软件的设计与实现

更新时间：2019-12-25 06:25:29 大小：3M 上传用户：songhuahua查看TA发布的资源 标签：python 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

提出一种基于Python语言的空管雷达覆盖软件,在面对单个雷达信号质量差需要调整雷达上下线以及参数问题上,该软件通过数据模拟,推荐出最稳定的雷达上线数量、调整方案,从而避免出现扫描盲区,并且方便应急措施方案的制定与调整.


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基于Python语言雷达信号覆盖软件的设计与实现.pdf 3M

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China Science & Technology Overview  
信息技术与应用  
基于Python语言雷达信号覆盖软件的设计与实现  
韩一帆  
(华北空管局,北京 100621)  
摘ꢀ要:提出一种基于Python语言的空管雷达覆盖软件,在面对单个雷达信号质量差需要调整雷达上下线以及参数问题上,该软件通过  
数据模拟,推荐出最稳定的雷达上线数量、调整方案,从而避免出现扫描盲区,并且方便应急措施方案的制定与调整。  
关键词:雷达；空中交通管制；Python；雷达数据  
中图分类号:TN957  
文献标识码:A  
文章编号:1671-2064(2018)13-0026-02  
当前, 雷达在空中交通管制工作中有着不可替代的关  
键作用, 其提供的雷达数据将直接传到空管自动化系统  
中, 起到发现目标、测量目标和跟踪目标等重要作用。雷达  
通过发射无线电波扫描到目标, 经过接收机接收返回信  
号, 确定目标的位置。目前大部分空管自动化系统中采用  
的都是多雷达融合处理, 但是单雷达信号质量仍旧会影响  
整个自动化系统的输出信号质量, 因此如何对雷达进行合  
理的参数调整以及上下线调整一直是保障部门的研究热  
点。本文提出一个雷达信号覆盖软件, 该软件通过P y t h o n  
进行设计与实现。  
的询问编码, 机载应答机接收到这组讯问后会根据收到的  
编码内容回复一组1 0 9 0 M H Z 的应答编码。  
2 软件的设计  
本文将以北京区域管制中心为例展开软件的设计与  
实现。  
北京区域管制中心目前接入3 1 部雷达。所有引接的雷  
达信号能够有效地覆盖管制人员进行空中交通管制的华  
北地区所有空域, 大部分区域能够做到3 重覆盖甚至更多  
重覆盖。在引接雷达信号丢失或质量差时, 可能会出现假  
信号、丢信号等问, 会影响管制员正常交通管制。引发这些  
问题原因可能是多方面的, 可能是雷达源的问题, 也可能  
是传输设备的问题, 也可能是系统融合处理与外界干扰的  
问题。  
1 雷达情况  
目前, 在空中交通管制中使用的雷达按工作方式可分  
为一次监视雷达、二次监视雷达。  
一次监视雷达是一种依靠发射机产生电磁信号, 由天  
线发射出去, 然后通过接收机检测电磁波的反射回波来获  
得目标位置的电子系统, 属于独立非协调监视雷达。根据  
电磁波在空间中以光速沿直线传播这一物理理论, 一次监  
视雷达通过计算发射信号与接收回波的时间差来获取目  
标角度, 通过天线波束的方向性来获取目标角度。  
二次监视雷达是一种需要机载应答机配合工作的协同  
监视雷达, 发射机通过二次雷达天线发射频率为1 0 3 0 M H Z  
目前, 由于有较多的保障和备份手段, 在只有一路或  
少量的外地雷达信号丢失或无法提供正常数据时, 可以由  
附近其它可重复覆盖的雷达提供信号给管制员使用, 基本  
能够通过各种备份手段保证正常管制。当前, 华北地区空  
域内大部分区域能够做到3 重覆盖甚至更多重, 但是仍旧  
有一些边界区域是单雷达覆盖或者是双重覆盖。比如在苏  
尼特雷达的北部国境点附近, 虽然呼和雷达可以扫描到  
P 1 1 0 这个点, 但是在实际管制指挥中, 这个位置主要还是  
依靠苏尼特雷达。在遇到苏尼特雷达停机时, 这个位置只  
有呼和雷达可以覆盖, 在遇到航班流量大地时候, 就有风  
险出现丢信号等雷达信号问题。因此在遇到一些雷达停机  
的问题上, 本软件可以直接清楚地告诉技术人员雷达信号  
覆盖强弱, 在雷达上下线时间问题上提供帮助。  
此外, 虽然大部分地区是3 重覆盖, 且单部雷达信号质  
量差时, 由于系统采用多雷达融合处理, 可以由附近其他  
可重复覆盖的雷达提供使用。但是仍然有些雷达会影响整  
个系统的信号输出, 例如武汉( W H U ) 雷达。由于该部雷达  
参数设置问题, 导致系统进行多雷达处理融合时, 会产生  
矢量线摆动, 影响管制正常使用。由于华北地区空域武汉  
雷达覆盖范围内有襄樊和周口雷达覆盖, 因此将武汉雷达  
处于长期下线状态。面对襄樊雷达或者周口停机时, 此片  
图 1 北京区域管制中心空域雷达覆盖图  
收稿日期：2018-04-12  
作者简介：韩一帆(1991—),女,陕西渭南人,本科,助理工程师,研究方向：雷达信号覆盖。  
2018年7月上 第13期 总第289期  
26  
China Science & Technology Overview  
信息技术与应用  
lat(self,latlng)：  
lat=float(latlng[0：2])+float(latlng[2：4])/60+float(latlng  
[4：6])/(60*60)+float(latlng[6：8])/(60*60*60)  
returnꢀlat  
lng(self,latlng)：  
lng=float(latlng[9：12])+float(latlng[12：14])/60+float  
(latlng[14：16])/(60*60)+float(latlng[16：18])/(60*60*60)  
returnꢀlng  
第二部分将雷达具体经度、纬度以及扫描范围参数输  
入, 实现雷达信号覆盖范围图像。通过以下代码将雷达扫  
描半径即雷达扫描范围转换为平面坐标里面的椭圆形长  
半径和短半径：  
#self.range=range/110.94/match.cos(math.radians  
(self.lat))  
图 2 雷达半径调整之前  
self.range=range  
self.rangew=range/111.32/math.cos(math.radians  
(self.lat))*2  
self.rangeh=range/110.574*2  
第三部分为将第一部分第二部分内容画图出来。从而  
形成图1 最终效果图。  
4软件的实现与案例分析  
在管制区域内尽可能保证三重覆盖和雷达信号的更  
新。包括对一部雷达顶空盲区或设置的抑制区的三重覆  
盖。对雷达作用半径进行的调整要符合三重覆盖的要求。  
如图2 所示, 这是对L U Y 洛阳雷达和X Z H 徐州雷达半  
径进行调整之前的覆盖示意图。颜色深浅可以看出几重覆  
盖情况。如果现在因为减少X Z H 对东北部扇区的影响而减  
少X Z H 雷达的半径。类似的, 减少L U Y 雷达对西部扇区可  
能的影响缩减L U Y 雷达的半径。  
图 3 缩减雷达半径后  
区域又变成了单雷达覆盖。  
除此之外, 面对雷达老化导致信号质量差时, 往往会  
调整雷达覆盖半径缩小影响范围, 因而如何调整才雷达覆  
盖半径不会产生雷达盲区也是一个关键问题。以及新建机  
场建设雷达引接覆盖以及新接雷达位置覆盖问题都可以  
通过本软件得到直观的建议和方案。  
如图3 所示, 在两部雷达各自因为东部和西部扇区的原  
因而缩减作用半径后, 对中部扇区就会造成覆盖不足的情  
况。所以区管范围内的雷达覆盖调整需要整体思考和调整。  
5 结语  
将北京3 1 部雷达的经度纬度覆盖半径、各个扇区的坐  
标划分以及华北空域边界点输入, 得到图1 。  
本软件提供一种基于P y t h o n 语言的雷达信号覆盖软  
件, 本软件界面简洁, 操作简易, 以及鲜明的颜色对比突  
出。雷达信号覆盖软件的设计与实现, 能方便技术人员对  
于雷达信号出现的问题做出合理调整, 避免出现雷达盲区  
等问题。目前该软件仅在北京区域管制中心试运行, 根据  
雷达信号覆盖软件的可靠性和适用性和通用性, 也能进行  
推广使用。  
图1 中, 红色框内代表华北地区空域, 黄色切割线代表  
各个扇区。在图1 中可以看到很多蓝色椭圆重叠在一起, 即  
为雷达覆盖区域。颜色深的区域至少三雷达覆以上, 颜色浅  
的区域最多双重覆盖。通过图1 , 可以清晰地看出华北地区  
空域各个地方雷达信号覆盖强弱情况, 在面对上述的问题  
中, 可以通过调整输入值从而得到新的雷达信号覆盖图。  
参考文献  
3 软件原理  
[1]陈明.华东地区THALES自动化系统雷达信号传输及其效果  
[J].空中交通管理,2007,(3):14-15.  
雷达信号覆盖软件分为3 部分。第一部分将雷达坐标、  
扇区划分、以及华北空域的空域范围定义输入。通过以下  
代码实现T H A L E S 系统内显示的经度纬度值与为平面坐标  
的转换：  
[2]荣思远.管制员的“眼睛”-空管雷达[J].空中交通,2012,(5):  
31-32.  
2018年7月上 第13期 总第289期  
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