天气雷达管制产品软件升级改造研究

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摘要：为了解决多普勒天气雷达管制产品软件的底图干扰回波的问题和实现不同探测距离显示不同导航站点和航迹线路的功能，文章通过在代码中增加switch代码块，使软件具有底图选择功能，实现多底图模式，并通过对导航站点和航迹线路数据的梳理，制作新的不同探测距离的底图，有效地实现了在不同的探测距离内，管制用户能够根据实际运行查看不同的导航站点和航迹线路的功能。升级后的软件能够很好地满足航空管制用户的使用需求，在重要天气条件下，为飞行管制决策提供有力保障。

关键词：C++;switch();多底图模式；导航站点；航迹线路

引言

机场多普勒天气雷达为航空气象用户和航空管制用户提供天气雷达产品。该设备对雷暴、冰雹、强降水等严重影响飞行安全的重要天气现象进行有效探测，时刻监视天气发展状况，为航空器飞行安全做好及时预警，为机场预报产品生成和飞行管制指挥决策提供有力支持，保障航空器的飞行安全。多普勒天气雷达的产品十分丰富，能够为不同用户提供多种类型的产品，可以满足机场预报、飞行管制、市气象局等用户的使用需求。多普勒天气雷达管制产品软件为管制用户提供PPI、VOL和RHI等扫描模式的回波产品，可以显示25km、50km、100km、150km、200km、250km、300km和400km等8种不同探测距离的回波图像，功能较为完善，深受用户认可。

1雷达管制产品软件升级中存在的问题

航空器在空中是沿航线朝着相应的导航站点飞行的。因此航空管制员非常关注导航站点和飞行航线附近的天气状况。如有重要天气威胁飞行安全时，管制员会指挥航空器避让。雷达管制产品软件的底图上画置了管制用户感兴趣的站点和航线数据，用以和天气回波产品叠加，帮助航空管制人员指挥决策。由于此次空域调整，机场飞行程序发生了变化。雷达管制产品软件底图上的导航站点和航线数据也需要做相应的修正。修改完的雷达底图增加了大量的导航站点和航迹线路数据，造成软件在显示大探测距离的雷达产品时出现了底图上的站点和航线干扰正常天气回波的严重问题。另外在不同探测距离范围内，管制员关注的站点和航线是不同的，因此将所有站点和线路显示在一张图像上显得杂乱无章。这两个问题对管制使用造成困扰，降低了服务质量，原软件已不能满足用户使用需求。

2问题分析

经测试发现，当软件显示25km、50km、100km的图像时，底图放大后，站点和航线与正常天气回波叠加显示正常，满足用户需求。而在显示150km（含）以上的图像时，由于底图的收缩，使中心位置的导航点和线路过于密集，与正常天气回波叠加显得杂乱无章，影响代表回波强度的色彩显示。经与用户协商，当显示大探测距离的雷达产品时，中心位置的站点和航线根据实际需要进行简化。根据用户需求，不同的探测距离范围内要显示不同的站点和航线。因此软件在显示不同探测距离的产品时，需叠加不同的底图数据。而原有软件是单底图运行模式，不具备底图选择功能。因此需要对软件功能进行升级和制作针对不同探测距离的底图，已满足用户要求。

3雷达管制产品软件升级中存在问题的对策

3.1软件部分

多普勒天气雷达管制产品软件是利用C++语言开发的，该软件与雷达服务器软件相配合，完成管制用户的雷达产品展示。在多普勒天气雷达完成一次扫描后，服务器软件生成原始的二进制雷达回波基数据产品，然后根据雷达管制产品软件要求对基数据进行处理，生成预处理数据产品，并通过FTP网络协议发送给雷达管制产品软件。[1]雷达管制产品软件通过数据处理模块解析二进制预处理数据，再与二进制底图文件叠加传送给显示功能模块，给用户提供图像展示。根据雷达管制产品软件的工作模式，需要增加底图选择功能模块。软件依据当前用户选择的探测距离调取与之相对应的底图，实现多底图模式。软件流程如图1所示。首先，软件在收到雷达服务器传输来的新的预处理数据后，根据当前需要显示产品的类型，生成相应气象产品文件。其次，读取当前用户选择的要查看的距离数据，传递给switch（）选择模块。switch语句根据距离数据选择对应的底图文件，加载入内存。最后，软件绘制气象产品和地图信息叠加的图像，在软件窗口更新显示。在雷达管制产品软件源代码中增加switch（）{case...break}语句块，进行重新编译连接，实现选择功能。对于不同探测距离对应的底图采用文件名来区分。如：25km的底图名字为：“maps25km.Rtm”。底图文件名中涵盖探测距离信息。

3.2底图部分

雷达管制产品软件的底图是利用地图编辑器软件进行编辑的二进制数据。该软件以层的概念实现“点”和“线”在地图上的叠加。地图为底层，所有“点”为一层，所有“线”为一层，且可以设定不同颜色加以区别，也可以根据用户需求设定省界、地名、河流等显示模式。导航站点需要画在点层上，航迹线路需要画在线层上。航迹线路是相关导航站点的有序连线。由于机场飞行程序较为复杂，包含南向进、离场程序和北向进、离场程序，且导航站点较多，航线错综复杂。因此在画图之前需要对所有涉及的站点和航线进行认真梳理和统计，并与管制用户多次确认，以免错误。共统计站点66个，航线22条。此外在不同的飞行程序中，同一个导航站点的名字不同，因此需要将所有站点的名字和坐标数据输入Excel表，查找坐标相同和相近的站点。在底图制作时，根据实际需求只留一个具有代表性的站点，舍去坐标相同和相近的站点，以免出现站点名字叠加，含混不清的问题，影响管制用户使用[2]。在不同的探测距离上，管制员关注的导航站点和航迹线路是不同的。因此根据实际需求，要制作25km、50km、100km、150km、200km、250km、300km和400km等8种探测距离的不同底图[3]。升级改造完后的多普勒天气雷达管制产品软件可以根据用户需求调用相应探测距离的底图，并与天气回波进行叠加展示。

4结语

通过对多普勒天气雷达管制产品软件的升级，增加了底图选择功能，实现多底图模式，以及新的不同探测距离的底图制作，良好地解决了单一底图造成的在显示大探测距离的雷达图像时，站点和航线干扰正常天气回波的问题。有效地实现了在不同的探测距离内，管制用户能够根据实际运行查看不同的导航站点和航迹线路的功能。改进后的软件能够很好地满足航空管制用户的使用需求，在重要天气条件下，为飞行管制决策提供有力保障，为航空器飞行安全保驾护航。

[参考文献]

[1]明日科技.C++从入门到精通[M].4版.北京：清华大学出版社，2019.

[2]PrataS.C++PrimerPlus中文版[M].6版.北京：人民邮电出版社，2020.

[3]HortonI.C语言入门经典[M].5版.北京：清华大学出版社，2013.

作者：王颖 单位：中国民用航空华北地区空中交通管理局