天氣雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件升級(jí)改造研究

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摘要：為了解決多普勒天氣雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件的底圖干擾回波的問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)不同探測(cè)距離顯示不同導(dǎo)航站點(diǎn)和航跡線(xiàn)路的功能，文章通過(guò)在代碼中增加switch代碼塊，使軟件具有底圖選擇功能，實(shí)現(xiàn)多底圖模式，并通過(guò)對(duì)導(dǎo)航站點(diǎn)和航跡線(xiàn)路數(shù)據(jù)的梳理，制作新的不同探測(cè)距離的底圖，有效地實(shí)現(xiàn)了在不同的探測(cè)距離內(nèi)，管制用戶(hù)能夠根據(jù)實(shí)際運(yùn)行查看不同的導(dǎo)航站點(diǎn)和航跡線(xiàn)路的功能。升級(jí)后的軟件能夠很好地滿(mǎn)足航空管制用戶(hù)的使用需求，在重要天氣條件下，為飛行管制決策提供有力保障。

關(guān)鍵詞：C++;switch();多底圖模式；導(dǎo)航站點(diǎn)；航跡線(xiàn)路

引言

機(jī)場(chǎng)多普勒天氣雷達(dá)為航空氣象用戶(hù)和航空管制用戶(hù)提供天氣雷達(dá)產(chǎn)品。該設(shè)備對(duì)雷暴、冰雹、強(qiáng)降水等嚴(yán)重影響飛行安全的重要天氣現(xiàn)象進(jìn)行有效探測(cè)，時(shí)刻監(jiān)視天氣發(fā)展?fàn)顩r，為航空器飛行安全做好及時(shí)預(yù)警，為機(jī)場(chǎng)預(yù)報(bào)產(chǎn)品生成和飛行管制指揮決策提供有力支持，保障航空器的飛行安全。多普勒天氣雷達(dá)的產(chǎn)品十分豐富，能夠?yàn)椴煌脩?hù)提供多種類(lèi)型的產(chǎn)品，可以滿(mǎn)足機(jī)場(chǎng)預(yù)報(bào)、飛行管制、市氣象局等用戶(hù)的使用需求。多普勒天氣雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件為管制用戶(hù)提供PPI、VOL和RHI等掃描模式的回波產(chǎn)品，可以顯示25km、50km、100km、150km、200km、250km、300km和400km等8種不同探測(cè)距離的回波圖像，功能較為完善，深受用戶(hù)認(rèn)可。

1雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件升級(jí)中存在的問(wèn)題

航空器在空中是沿航線(xiàn)朝著相應(yīng)的導(dǎo)航站點(diǎn)飛行的。因此航空管制員非常關(guān)注導(dǎo)航站點(diǎn)和飛行航線(xiàn)附近的天氣狀況。如有重要天氣威脅飛行安全時(shí)，管制員會(huì)指揮航空器避讓。雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件的底圖上畫(huà)置了管制用戶(hù)感興趣的站點(diǎn)和航線(xiàn)數(shù)據(jù)，用以和天氣回波產(chǎn)品疊加，幫助航空管制人員指揮決策。由于此次空域調(diào)整，機(jī)場(chǎng)飛行程序發(fā)生了變化。雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件底圖上的導(dǎo)航站點(diǎn)和航線(xiàn)數(shù)據(jù)也需要做相應(yīng)的修正。修改完的雷達(dá)底圖增加了大量的導(dǎo)航站點(diǎn)和航跡線(xiàn)路數(shù)據(jù)，造成軟件在顯示大探測(cè)距離的雷達(dá)產(chǎn)品時(shí)出現(xiàn)了底圖上的站點(diǎn)和航線(xiàn)干擾正常天氣回波的嚴(yán)重問(wèn)題。另外在不同探測(cè)距離范圍內(nèi)，管制員關(guān)注的站點(diǎn)和航線(xiàn)是不同的，因此將所有站點(diǎn)和線(xiàn)路顯示在一張圖像上顯得雜亂無(wú)章。這兩個(gè)問(wèn)題對(duì)管制使用造成困擾，降低了服務(wù)質(zhì)量，原軟件已不能滿(mǎn)足用戶(hù)使用需求。

2問(wèn)題分析

經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)軟件顯示25km、50km、100km的圖像時(shí)，底圖放大后，站點(diǎn)和航線(xiàn)與正常天氣回波疊加顯示正常，滿(mǎn)足用戶(hù)需求。而在顯示150km（含）以上的圖像時(shí)，由于底圖的收縮，使中心位置的導(dǎo)航點(diǎn)和線(xiàn)路過(guò)于密集，與正常天氣回波疊加顯得雜亂無(wú)章，影響代表回波強(qiáng)度的色彩顯示。經(jīng)與用戶(hù)協(xié)商，當(dāng)顯示大探測(cè)距離的雷達(dá)產(chǎn)品時(shí)，中心位置的站點(diǎn)和航線(xiàn)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行簡(jiǎn)化。根據(jù)用戶(hù)需求，不同的探測(cè)距離范圍內(nèi)要顯示不同的站點(diǎn)和航線(xiàn)。因此軟件在顯示不同探測(cè)距離的產(chǎn)品時(shí)，需疊加不同的底圖數(shù)據(jù)。而原有軟件是單底圖運(yùn)行模式，不具備底圖選擇功能。因此需要對(duì)軟件功能進(jìn)行升級(jí)和制作針對(duì)不同探測(cè)距離的底圖，已滿(mǎn)足用戶(hù)要求。

3雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件升級(jí)中存在問(wèn)題的對(duì)策

3.1軟件部分

多普勒天氣雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件是利用C++語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的，該軟件與雷達(dá)服務(wù)器軟件相配合，完成管制用戶(hù)的雷達(dá)產(chǎn)品展示。在多普勒天氣雷達(dá)完成一次掃描后，服務(wù)器軟件生成原始的二進(jìn)制雷達(dá)回波基數(shù)據(jù)產(chǎn)品，然后根據(jù)雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件要求對(duì)基數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成預(yù)處理數(shù)據(jù)產(chǎn)品，并通過(guò)FTP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議發(fā)送給雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件。[1]雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊解析二進(jìn)制預(yù)處理數(shù)據(jù)，再與二進(jìn)制底圖文件疊加傳送給顯示功能模塊，給用戶(hù)提供圖像展示。根據(jù)雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件的工作模式，需要增加底圖選擇功能模塊。軟件依據(jù)當(dāng)前用戶(hù)選擇的探測(cè)距離調(diào)取與之相對(duì)應(yīng)的底圖，實(shí)現(xiàn)多底圖模式。軟件流程如圖1所示。首先，軟件在收到雷達(dá)服務(wù)器傳輸來(lái)的新的預(yù)處理數(shù)據(jù)后，根據(jù)當(dāng)前需要顯示產(chǎn)品的類(lèi)型，生成相應(yīng)氣象產(chǎn)品文件。其次，讀取當(dāng)前用戶(hù)選擇的要查看的距離數(shù)據(jù)，傳遞給switch（）選擇模塊。switch語(yǔ)句根據(jù)距離數(shù)據(jù)選擇對(duì)應(yīng)的底圖文件，加載入內(nèi)存。最后，軟件繪制氣象產(chǎn)品和地圖信息疊加的圖像，在軟件窗口更新顯示。在雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件源代碼中增加switch（）{case...break}語(yǔ)句塊，進(jìn)行重新編譯連接，實(shí)現(xiàn)選擇功能。對(duì)于不同探測(cè)距離對(duì)應(yīng)的底圖采用文件名來(lái)區(qū)分。如：25km的底圖名字為：“maps25km.Rtm”。底圖文件名中涵蓋探測(cè)距離信息。

3.2底圖部分

雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件的底圖是利用地圖編輯器軟件進(jìn)行編輯的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。該軟件以層的概念實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)”和“線(xiàn)”在地圖上的疊加。地圖為底層，所有“點(diǎn)”為一層，所有“線(xiàn)”為一層，且可以設(shè)定不同顏色加以區(qū)別，也可以根據(jù)用戶(hù)需求設(shè)定省界、地名、河流等顯示模式。導(dǎo)航站點(diǎn)需要畫(huà)在點(diǎn)層上，航跡線(xiàn)路需要畫(huà)在線(xiàn)層上。航跡線(xiàn)路是相關(guān)導(dǎo)航站點(diǎn)的有序連線(xiàn)。由于機(jī)場(chǎng)飛行程序較為復(fù)雜，包含南向進(jìn)、離場(chǎng)程序和北向進(jìn)、離場(chǎng)程序，且導(dǎo)航站點(diǎn)較多，航線(xiàn)錯(cuò)綜復(fù)雜。因此在畫(huà)圖之前需要對(duì)所有涉及的站點(diǎn)和航線(xiàn)進(jìn)行認(rèn)真梳理和統(tǒng)計(jì)，并與管制用戶(hù)多次確認(rèn)，以免錯(cuò)誤。共統(tǒng)計(jì)站點(diǎn)66個(gè)，航線(xiàn)22條。此外在不同的飛行程序中，同一個(gè)導(dǎo)航站點(diǎn)的名字不同，因此需要將所有站點(diǎn)的名字和坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸入Excel表，查找坐標(biāo)相同和相近的站點(diǎn)。在底圖制作時(shí)，根據(jù)實(shí)際需求只留一個(gè)具有代表性的站點(diǎn)，舍去坐標(biāo)相同和相近的站點(diǎn)，以免出現(xiàn)站點(diǎn)名字疊加，含混不清的問(wèn)題，影響管制用戶(hù)使用[2]。在不同的探測(cè)距離上，管制員關(guān)注的導(dǎo)航站點(diǎn)和航跡線(xiàn)路是不同的。因此根據(jù)實(shí)際需求，要制作25km、50km、100km、150km、200km、250km、300km和400km等8種探測(cè)距離的不同底圖[3]。升級(jí)改造完后的多普勒天氣雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件可以根據(jù)用戶(hù)需求調(diào)用相應(yīng)探測(cè)距離的底圖，并與天氣回波進(jìn)行疊加展示。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)多普勒天氣雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件的升級(jí)，增加了底圖選擇功能，實(shí)現(xiàn)多底圖模式，以及新的不同探測(cè)距離的底圖制作，良好地解決了單一底圖造成的在顯示大探測(cè)距離的雷達(dá)圖像時(shí)，站點(diǎn)和航線(xiàn)干擾正常天氣回波的問(wèn)題。有效地實(shí)現(xiàn)了在不同的探測(cè)距離內(nèi)，管制用戶(hù)能夠根據(jù)實(shí)際運(yùn)行查看不同的導(dǎo)航站點(diǎn)和航跡線(xiàn)路的功能。改進(jìn)后的軟件能夠很好地滿(mǎn)足航空管制用戶(hù)的使用需求，在重要天氣條件下，為飛行管制決策提供有力保障，為航空器飛行安全保駕護(hù)航。

[參考文獻(xiàn)]

[1]明日科技.C++從入門(mén)到精通[M].4版.北京：清華大學(xué)出版社，2019.

[2]PrataS.C++PrimerPlus中文版[M].6版.北京：人民郵電出版社，2020.

[3]HortonI.C語(yǔ)言入門(mén)經(jīng)典[M].5版.北京：清華大學(xué)出版社，2013.

作者：王穎 單位：中國(guó)民用航空華北地區(qū)空中交通管理局