天氣雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件升級改造研究

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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題和實(shí)現(xiàn)不同探測距離顯示不同導(dǎo)航站點(diǎn)和航跡線路的功能，文章通過在代碼中增加switch代碼塊，使軟件具有底圖選擇功能，實(shí)現(xiàn)多底圖模式，并通過對導(dǎo)航站點(diǎn)和航跡線路數(shù)據(jù)的梳理，制作新的不同探測距離的底圖，有效地實(shí)現(xiàn)了在不同的探測距離內(nèi)，管制用戶能夠根據(jù)實(shí)際運(yùn)行查看不同的導(dǎo)航站點(diǎn)和航跡線路的功能。升級后的軟件能夠很好地滿足航空管制用戶的使用需求，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)；航跡線路

引言

機(jī)場多普勒天氣雷達(dá)為航空氣象用戶和航空管制用戶提供天氣雷達(dá)產(chǎn)品。該設(shè)備對雷暴、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，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脩籼峁┒喾N類型的產(chǎn)品，可以滿足機(jī)場預(yù)報(bào)、飛行管制、市氣象局等用戶的使用需求。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種不同探測距離的回波圖像，功能較為完善，深受用戶認(rèn)可。

1雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件升級中存在的問題

航空器在空中是沿航線朝著相應(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)，管制員會指揮航空器避讓。雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件的底圖上畫置了管制用戶感興趣的站點(diǎn)和航線數(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)和航跡線路數(shù)據(jù)，造成軟件在顯示大探測距離的雷達(dá)產(chǎn)品時(shí)出現(xiàn)了底圖上的站點(diǎn)和航線干擾正常天氣回波的嚴(yán)重問題。另外在不同探測距離范圍內(nèi)，管制員關(guān)注的站點(diǎn)和航線是不同的，因此將所有站點(diǎn)和線路顯示在一張圖像上顯得雜亂無章。這兩個(gè)問題對管制使用造成困擾，降低了服務(wù)質(zhì)量，原軟件已不能滿足用戶使用需求。

2問題分析

經(jīng)測試發(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)和航線與正常天氣回波疊加顯示正常，滿足用戶需求。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)和線路過于密集，與正常天氣回波疊加顯得雜亂無章，影響代表回波強(qiáng)度的色彩顯示。經(jīng)與用戶協(xié)商，當(dāng)顯示大探測距離的雷達(dá)產(chǎn)品時(shí)，中心位置的站點(diǎn)和航線根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行簡化。根據(jù)用戶需求，不同的探測距離范圍內(nèi)要顯示不同的站點(diǎn)和航線。因此軟件在顯示不同探測距離的產(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。因此需要對軟件功能進(jìn)行升級和制作針對不同探測距離的底圖，已滿足用戶要求。

3雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件升級中存在問題的對策

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++語言開發(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)前用戶選擇的探測距離調(diào)取與之相對應(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)品的類型，生成相應(yīng)氣象產(chǎn)品文件。其次，讀取當(dāng)前用戶選擇的要查看的距離數(shù)據(jù)，傳遞給switch（）選擇模塊。switch語句根據(jù)距離數(shù)據(jù)選擇對應(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}語句塊，進(jìn)行重新編譯連接，實(shí)現(xiàn)選擇功能。對于不同探測距離對應(yīng)的底圖采用文件名來區(qū)分。如：25km的底圖名字為：“maps25km.Rtm”。底圖文件名中涵蓋探測距離信息。

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”在地圖上的疊加。地圖為底層，所有“點(diǎn)”為一層，所有“線”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)需要畫在點(diǎn)層上，航跡線路需要畫在線層上。航跡線路是相關(guān)導(dǎo)航站點(diǎn)的有序連線。由于機(jī)場飛行程序較為復(fù)雜，包含南向進(jìn)、離場程序和北向進(jìn)、離場程序，且導(dǎo)航站點(diǎn)較多，航線錯(cuò)綜復(fù)雜。因此在畫圖之前需要對所有涉及的站點(diǎn)和航線進(jìn)行認(rèn)真梳理和統(tǒng)計(jì)，并與管制用戶多次確認(rèn)，以免錯(cuò)誤。共統(tǒng)計(jì)站點(diǎn)66個(gè)，航線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，含混不清的問題，影響管制用戶使用[2]。在不同的探測距離上，管制員關(guān)注的導(dǎo)航站點(diǎn)和航跡線路是不同的。因此根據(jù)實(shí)際需求，要制作25km、50km、100km、150km、200km、250km、300km和400km等8種探測距離的不同底圖[3]。升級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)用戶需求調(diào)用相應(yīng)探測距離的底圖，并與天氣回波進(jìn)行疊加展示。

4結(jié)語

通過對多普勒天氣雷達(dá)管制產(chǎn)品軟件的升級，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距離的雷達(dá)圖像時(shí)，站點(diǎn)和航線干擾正常天氣回波的問題。有效地實(shí)現(xiàn)了在不同的探測距離內(nèi)，管制用戶能夠根據(jù)實(shí)際運(yùn)行查看不同的導(dǎo)航站點(diǎn)和航跡線路的功能。改進(jìn)后的軟件能夠很好地滿足航空管制用戶的使用需求，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語言入門經(jīng)典[M].5版.北京：清華大學(xué)出版社，2013.

作者：王穎 單位：中國民用航空華北地區(qū)空中交通管理局