基于ＡＲＣＶＩＥＷ的ＡＤＳ顯示系統的開(kāi)發(fā)

摘要：介紹了地理信息系統軟件ＡＲＣＶＩＥＷ３．２的基本特點(diǎn)和ＡＤＳ顯示系統的組成、結構和功能，著(zhù)重論述了ＡＤＳ信息接收、基于ＡＲＣＶＩＥＷ的ＡＤＳ顯示和ＡＤＳ信息統計的關(guān)鍵技術(shù)及其實(shí)現。

關(guān)鍵詞：地理信息系統ＧＩＳ 自動(dòng)相關(guān)監視ＡＤＳ 空中交通管制系統 套接字（Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｓｏｃｋｅｔ）

地理信息系統（ＧＩＳ，Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ是對現實(shí)世界中的各種對象的空間特征和屬性信息進(jìn)行存儲，將空間特征和屬性信息結合進(jìn)行分析，查詢(xún)并以直觀(guān)的形式（圖形）將結果顯示出來(lái)的一門(mén)新興學(xué)科。由美國環(huán)境系統研究所（ＥＳＲＩ）開(kāi)發(fā)的ＡＲＣＶＩＥＷ３．２地理信息系統軟件，具有空間分析能力強、支持多種數據格式和投影變換、顯示速度快、與其它程序的接口豐富和對地圖對象的控制方便等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使ＡＲＣＶＩＥＷ比較適合開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)目標跟蹤系統。本文將介紹ＡＲＣＶＩＥＷ在動(dòng)態(tài)目標跟蹤中的具體應用。

自動(dòng)相關(guān)監視（ＡＤＳ，Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ）系統作為空中交通管制系統中的一種新的監視手段，它從機載導航設備獲得信息（至少包括飛機識別和４維位置信息），通過(guò)甚高頻（ＶＨＦ）地空數據鏈，自動(dòng)且實(shí)時(shí)地發(fā)送到地面接收和處理系統，為空中交通管制部門(mén)和航空公司提供飛機在空中的信息。ＡＤＳ系統可以為飛行在雷達覆蓋區以外，特別是海洋和荒漠空域的飛機，提供監視手段；將這些信息以直觀(guān)、易于分析的方式顯示出來(lái)是ＡＤＳ系統的關(guān)鍵。通過(guò)地理信息系統，可以將ＡＤＳ系統的上述功能以圖形的方式在地圖上顯示出來(lái)，使信息的表達直接、方便，能大大提高空管部門(mén)和航空公司的決策分析能力，提高飛行的安全性。

１ ＡＤＳ顯示系統設計

從信息流程來(lái)看，ＡＤＳ顯示系統首先從ＡＤＳ地面信息處理系統獲得ＡＤＳ數據。然后在ＡＤＳ顯示系統中進(jìn)行數據校正、濾波后在以基礎地理信息為底圖的地圖上顯示出來(lái)。在用戶(hù)需要進(jìn)行統計分析時(shí)，可結合基礎地理信息對ＡＤＳ動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行統計分析。

從系統的信息流程可以將系統劃分為三個(gè)部分：

（１）ＡＤＳ信息接收： 負責從ＡＤＳ地面信息處理系統中獲得實(shí)時(shí)ＡＤＳ數據，并維護與ＡＤＳ地面信息分發(fā)系統的連接。

（２）ＡＤＳ信息顯示： 將ＡＤＳ信息轉化為地圖要素在地圖上顯示出來(lái)，并提供偏航、近進(jìn)、進(jìn)入危險區報警和沖突檢測等功能。

（３）ＡＤＳ信息統計分析： 根據地理要素（航線(xiàn)、管制區、機場(chǎng)），統計出該要素在某個(gè)時(shí)間段（點(diǎn)）的航班的數量，進(jìn)行初步的流量分析。

系統的程序結構如圖１所示。

２ ＡＤＳ顯示系統的實(shí)現

ＡＤＳ顯示系統的操作系統采用Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ ４．０，開(kāi)發(fā)工具采用ＭＳ ＶＣ６．０、ＭＳ ＶＢ６．０和ＥＳＲＩ的ＡＲＣＶＩＥＷ３．２。

２．１ ＡＤＳ信息接收

通過(guò)共享文件和數據庫可實(shí)現不同進(jìn)程間的信息交換。但是，這需要數據獲得者定期查詢(xún)文件服務(wù)器或數據庫服務(wù)器。這對實(shí)時(shí)性要求高的系統來(lái)說(shuō)是難以滿(mǎn)足要求的。在Ｗｉｎｄｏｗｓ 中，Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｓｏｃｋｅｔ（套接字）提供了網(wǎng)絡(luò )上不同進(jìn)程的數據通信的理想方法。它能通過(guò)消息驅動(dòng)來(lái)實(shí)時(shí)進(jìn)行數據通信。我們采用Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｓｏｃｋｅｔ ＡＰＩ實(shí)現ＡＤＳ信息接收模塊與ＡＤＳ信息分發(fā)系統的通信。

在ＡＤＳ系統中可能有多個(gè)ＡＤＳ顯示系統在運行，為了建設分布式的網(wǎng)絡(luò )應用系統和提高代碼的復用性，我們將ＡＤＳ信息接收模塊設計成ＡｃｔｉｖｅＸ控件。

我們?yōu)樵摽丶O計了以下事件和方法：ＩｎｉｔＳｏｃｋｅｔ（），負責建立到數據分發(fā)模塊的連接；ＤａｔａＲｅａｄｙ（），當有數據分發(fā)到此控件時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)該事件；ＳｅｎｄＤａｔａ（），向外發(fā)送數據；Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ（），斷開(kāi)連接。另外，控件在連接過(guò)程中會(huì )自動(dòng)維護此連接，它定期測試鏈路狀態(tài)，如發(fā)現異常，則啟動(dòng)重新連接線(xiàn)程，重新建立連接。ＡＤＳ信息接收的流程如圖２所示。

２．２ ＡＤＳ信息的顯示

ＡＤＳ信息顯示是在ＡＲＣＶＩＥＷ３．２中處理的，而ＡＲＣＶＩＥＷ３．２無(wú)法使用ＡｃｔｉｖｅＸ控件。但是ＡＲＣＶＩＥＷ３．２能通過(guò)ＤＤＥ技術(shù)與其它應用程序通信。我們通過(guò)ＶＢ開(kāi)發(fā)一個(gè)數據傳輸模塊。該模塊通過(guò)ＡｃｔｉｖｅＸ控件從ＡＤＳ信息分發(fā)系統得到ＡＤＳ數據，由ＤＤＥ傳輸到ＡＲＣＶＩＥＷ３．２中。ＡＲＣＶＩＥＷ３．２得到ＡＤＳ數據后，再進(jìn)行顯示處理。下面分別就ＶＢ與ＡＲＣＶＩＥＷ的數據通訊和信息顯示進(jìn)行論述。

２．２．１ 數據通訊

ＡＲＣＶＩＥＷ與ＶＢ建立ＤＤＥ會(huì )話(huà)的源代碼如下：

Ｌａｂｅｌ１．ＬｉｎｋＴｏｐｉｃ＝″ＡｒｃＶｉｅｗ｜Ｓｙｓｔｅｍ″

Ｌａｂｅｌ１．ＬｉｎｋＭｏｄｅ＝ｖｂＬｉｎｋＭａｎｕａｌ。

建立ＤＤＥ會(huì )話(huà)后，將要從ＶＢ到ＡＲＣＶＩＥＷ的數據賦給ＶＢ中的變量就可進(jìn)行傳輸。對數字和字符串其傳送格式不同：

對于字符串，在ＶＢ中的形式為ＡｉｒＮｕｍ＝””Ｂ－２４４７””，即帶引號的字符串。

對于數字，只要將其轉化為普通字符串，如ｌａｔｓｔｒ ＝”４５．４５”。

在實(shí)際應用過(guò)程中，我們發(fā)現數字如果按數字形式傳輸容易出錯。如果將其轉化為字符，再按字符串傳輸則可解決此問(wèn)題。從ＶＢ到ＡＲＣＶＩＥＷ的數據傳輸源代碼如下：

ｃｍｄ ＝ ″ａｖ．ｒｕｎ″ ＋ ″″″ｆｕｎｃｔｉｏｎ．ｍｏｖｅ″″″ ＋ ″，｛″ ＋ ｒｅｄｒａｗｓｔｒ ＋ ″，″ ＋ Ａｉｒｎｕｍ ＋ ″，″ ＋ Ｆｌｉｇｈｔｎｕｍ ＋ ″，″ ＋ ｌａｔｓｔｒ ＋ ″，″ ＋ ｌｏｎｇｓｔｒ ＋ ″，″ ＋ ａｃａｒｓｓｔｒ ＋ ″，″ ＋ ｌａｓｔｘｓｔｒ ＋ ″，″ ＋ ｌａｓｔｙｓｔｒ ＋ ″｝

Ｌａｂｅｌ１．ＬｉｎｋＥｘｅｃｕｔｅ（ｃｍｄ）

２．２．２ 信息顯示

在ＡＲＣＶＩＥＷ３．２中，能顯示在地圖上的地圖對象有兩種Ｔｈｅｍｅ圖層和Ｌａｂｅｌ標注。

·Ｔｈｅｍｅ是ＡＲＣＶＩＥＷ的基礎顯示對象。對每個(gè)對應圖層，在ＡＲＣＶＩＥＷ中都有一個(gè)屬性表與之相對應。圖層保存在文件中，對它的屬性進(jìn)行查詢(xún)和進(jìn)行空間分析都極其方便。但是，當對圖層的一個(gè)元素進(jìn)行更新時(shí)，整個(gè)圖層和位于其上的地圖對象（如Ｌａｂｅｌ）都要隨著(zhù)刷新，這樣既浪費時(shí)間又使得圖面閃爍比較厲害。

·Ｌａｂｅｌ是浮動(dòng)在圖層之上的地理對象，它沒(méi)有屬性與之對應，它是動(dòng)態(tài)停留在內存中的。對它的操作非常靈活?？蓪γ總€(gè)Ｌａｂｅｌ對象單獨進(jìn)行移動(dòng)、改變形狀和刪除而不影響圖面上其它的地圖對象。因此，Ｌａｂｅｌ的刷新速度快，不影響圖面。由于Ｌａｂｅｌ沒(méi)有屬性數據，所以對它的屬性查詢(xún)和空間分析就特別困難。

在ＡＤＳ系統中，被監控的飛機的數量多，飛機的位置信息變化快，如果將這些飛機以Ｔｈｅｍｅ來(lái)顯示是無(wú)法辦到的，只能采用Ｌａｂｅｌ。由于Ｌａｂｅｌ沒(méi)有屬性表。為了能象對圖層那樣方便地查詢(xún)飛機不在圖面上的信息，我們構造了一個(gè)輔助屬性表。這個(gè)表保存在ＡＣＣＥＳＳ數據庫中，ＡＲＣＶＩＥＷ通過(guò)ＯＤＢＣ讀取表中的內容。在實(shí)際使用過(guò)程中，發(fā)現這種效果比較理想，既能滿(mǎn)足顯示速度和圖面質(zhì)量的要求，又能象查詢(xún)圖層那樣方便地查詢(xún)航班的信息。

２．３ ＡＤＳ信息統計分析

對各種空域特征的ＡＤＳ信息統計的處理方式是類(lèi)似的。其中統計某段航線(xiàn)在某段時(shí)間內的航班數量最具典型性，下面就此問(wèn)題進(jìn)行論述。

對航線(xiàn)的ＡＤＳ信息統計是建立在航線(xiàn)數據和ＡＤＳ動(dòng)態(tài)數據的基礎上的。因此獲取航線(xiàn)的地理數據和ＡＤＳ動(dòng)態(tài)數據是非常重要的。

在民用航空中，航線(xiàn)是由航段組成的，而航段是由兩個(gè)導航點(diǎn)組成的一條線(xiàn)段。不同的航線(xiàn)可能包含同一航段。為了處理問(wèn)題方便和節省存儲空間，我們將航線(xiàn)庫設計為三個(gè)表：ＡｉｒＲｏｕｔｅ，存儲組成航線(xiàn)的航段代號；ＲｏｕｔｅＳｅｇ，存儲組成航段的導航點(diǎn)的代號；ＷａｙＰｏｉｎｔ，存儲導航臺的位置數據。這三個(gè)表的關(guān)系如圖３所示。它們存儲在基礎地理信息數據庫中。

ＡＤＳ動(dòng)態(tài)數據的航班標識和航班四維位置信息（經(jīng)度、緯度、時(shí)間、高度）對ＡＤＳ 信息統計分析是非常重要的。這些信息已由ＡＤＳ信息地面信息處理系統存入ＡＤＳ動(dòng)態(tài)信息數據庫的Ｔｏｄｉｓｐｌａｙ表中。

通過(guò)ＯＤＢＣ ＡＰＩ可實(shí)現訪(fǎng)問(wèn)遠程的基礎地理信息數據庫和ＡＤＳ動(dòng)態(tài)信息數據庫。用ＯＤＢＣ ＡＰＩ訪(fǎng)問(wèn)遠程數據庫的步驟如下：

（１） 申請環(huán)境句柄。

ｆｇ＝ＳＱＬＡｌｌｏｃＥｎｖ(ｈｅｎｖ)

（２） 申請連接句柄。

ｆｇ＝ＳＱＬＡｌｌｏｃＣｏｎｎｅｃｔ(ｈｅｎｖ,ｈＤｂｃ)

（３） 建立到數據庫的連接。

ｆｇ＝ＳＱＬＣｏｎｎｅｃｔ(ｈＤｂｃ,ｓｔｒＤＮＳ,ＳＱＬ＿ＮＴＳ,ｓｔｒＵＩＤＳＱＬ＿ＮＴＳ,ｓｔｒＰＷ, ＳＱＬ＿ＮＴＳ)

（４） 要獲取數據，還要申請語(yǔ)句句柄。

ｆｇ＝ＳＱＬＡｌｌｏｃＳｔｍｔ(ｈＤｂｃ,ｈｓｔｍｔ)

（５） 執行要得到的數據的ＳＱＬ語(yǔ)句。

ｆｇ＝ＳＱＬＥｘｅｃＤｉｒｅｃｔ(ｈｓｔｍｔ,ｓｔｒＳｑｌ,Ｌｅｎ(ｓｔｒＳｑｌ)

（６） 可通過(guò)ＳＱＬＧｅｔＤａｔａ()取得所返回的數據。

根據輸入的航線(xiàn)信息，通過(guò)ＯＤＢＣ ＡＰＩ獲得航線(xiàn)的地理數據并確定包含這條航線(xiàn)的最大矩形范圍，再通過(guò)ＯＤＢＣ ＡＰＩ從ＡＤＳ動(dòng)態(tài)信息數據庫中獲得在要分析的時(shí)間段內且在航線(xiàn)的矩形范圍內的ＡＤＳ動(dòng)態(tài)數據。然后對這些數據在ＡＲＣＶＩＷ中進(jìn)行空間分析。確定在這個(gè)時(shí)間段內在航線(xiàn)緩沖區內的數據并將結果顯示在地圖上。

該系統已在中國民航空管局總調度室運行了１年多，系統穩定可靠，得到了用戶(hù)的好評。