陳 林

(中國船舶重工集團公司第七二三研究所，江蘇 揚州 225001)

?

無源偵察設(shè)備顯控S63/S57格式電子海圖應(yīng)用方法研究

陳 林

(中國船舶重工集團公司第七二三研究所，江蘇 揚州 225001)

針對無源偵察設(shè)備顯示需求，研究了基于國際通用標(biāo)準(zhǔn)的S57/S63格式電子海圖與雷達目標(biāo)疊加顯示，結(jié)合德國7CS公司海圖SDK開發(fā)包，描述了如何對S63加密海圖進行解密以及S57格式ENC原始數(shù)據(jù)如何轉(zhuǎn)換成DENC格式海圖,實現(xiàn)了無源偵察目標(biāo)顯示，平臺參數(shù)及方案、雷達目標(biāo)與電子海圖等疊加顯示，豐富了無源偵察設(shè)備戰(zhàn)場態(tài)勢的展現(xiàn)內(nèi)容，獲得了良好的無源偵察設(shè)備顯示控制展現(xiàn)效果,并為無源偵察設(shè)備加載使用S57/S63標(biāo)準(zhǔn)格式電子海圖以及獲取系統(tǒng)共享海圖數(shù)據(jù)提供了可能。

無源偵察；電子海圖；S57/S63格式；顯示控制

0 引 言

在無源偵察設(shè)備使用中，作戰(zhàn)人員需要掌握準(zhǔn)確的無源偵察目標(biāo)信息并結(jié)合戰(zhàn)場態(tài)勢及態(tài)勢的變化過程，做出相應(yīng)的人工決策、目標(biāo)分配、目標(biāo)記錄等工作。

7CS使用DENC數(shù)據(jù)格式存儲及調(diào)用電子海圖，DENC除了包含同樣的SENC海圖數(shù)據(jù)以外，另包含S57更新文件。

本文根據(jù)無源偵察設(shè)備顯示需求，結(jié)合工程應(yīng)用，實現(xiàn)了基于7CS公司電子海圖SDK開發(fā)包，實現(xiàn)了S63標(biāo)準(zhǔn)格式解密至S57標(biāo)準(zhǔn)格式，然后根據(jù)實際發(fā)布的許可文件對需要地區(qū)的S57標(biāo)準(zhǔn)海圖文件實現(xiàn)ENC至DENC數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換及存儲。最后將以平臺為中心的相對態(tài)勢和無源偵察目標(biāo)進行有效結(jié)合顯示，彌補了兩者單獨使用的缺陷，填補了無源偵察設(shè)備加載使用國際通用S57/S63標(biāo)準(zhǔn)格式電子海圖功能的空缺，獲得了良好的無源偵察戰(zhàn)場態(tài)勢顯示控制效果。

1 傳統(tǒng)無源偵察設(shè)備偵察目標(biāo)顯示方式及電子海圖顯示方式

傳統(tǒng)無源偵察設(shè)備偵察目標(biāo)采用態(tài)勢及表格2種方式顯示，顯示效果如圖1、圖2所示。

圖1和圖2反映了以平臺為中心，在一定偵察范圍內(nèi)雷達輻射目標(biāo)的頻率、方位、幅度等信息。這種顯示方式的缺陷是無法確認偵察目標(biāo)距離信息，從而無法準(zhǔn)確有效地判斷平臺周圍目標(biāo)的位置分布信息。系統(tǒng)會根據(jù)無源偵察設(shè)備上報的偵察目標(biāo)信息結(jié)合搜索雷達偵察目標(biāo)信息進行數(shù)據(jù)融合，從而獲取準(zhǔn)確的目標(biāo)態(tài)勢信息。

在無源偵察設(shè)備上部署電子海圖可有效提高無源偵察設(shè)備站位人員對戰(zhàn)場態(tài)勢的了解程度。無源偵察設(shè)備傳統(tǒng)電子海圖采用非標(biāo)準(zhǔn)的電子海圖格式給海圖數(shù)據(jù)共享以及海圖持續(xù)更新帶來了很大的局限性。封裝好的電子海圖控件、海圖庫也不利于提升電子海圖顯示效果以及偵察目標(biāo)與電子海圖疊加顯示效果，從而對海圖的二次開發(fā)帶來不便。

2 S57標(biāo)準(zhǔn)格式電子海圖加載實現(xiàn)

為了使電子海圖數(shù)據(jù)能夠達到最大共享，系統(tǒng)提供海圖服務(wù)器，系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)從服務(wù)器下載共享的海圖數(shù)據(jù)，無源偵察設(shè)備必須具備加載和使用通用海圖格式的能力。本文從S57國際標(biāo)準(zhǔn)電子海圖格式的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)入手,研究S57格式電子海圖數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),對海圖數(shù)據(jù)進行解析,并將電子海圖數(shù)據(jù)ENC轉(zhuǎn)換成7CS系統(tǒng)電子海圖DENC，最后使用7CS-SDK函數(shù)加載DENC中7CB格式海圖數(shù)據(jù)。

2.1 轉(zhuǎn)換過程

增強監(jiān)督工作的公眾參與性。黨的十九大指出，“發(fā)展社會主義民主政治就是要體現(xiàn)人民意志、保障人民權(quán)益、激發(fā)人民創(chuàng)造活力，保證和實現(xiàn)人民當(dāng)家作主”。人大監(jiān)督只有始終堅持群眾路線，擴大公眾參與，突出需求導(dǎo)向和問題導(dǎo)向，才能使監(jiān)督方向更加精準(zhǔn)、重點更加突出、效果更加明顯，才能彰顯人大履職的民意理念和民權(quán)取向。

電子海圖數(shù)據(jù)是各個國家繪制出版的,為了方便傳輸和交換,電子海圖數(shù)據(jù)ENC必須符合S57標(biāo)準(zhǔn),然而ECDIS一般不能直接使用ENC數(shù)據(jù),而是將ENC轉(zhuǎn)換成另外一種數(shù)據(jù)存儲,叫做SENC格式，而7CS使用的是DENC格式，DENC包含了SENC海圖數(shù)據(jù)以及S57更新文件。轉(zhuǎn)換過程如圖3所示[1]。

轉(zhuǎn)換程序首先驗證ECDIS Kernel版本是否為LIB_7CS版本，接著設(shè)置注冊模式，目前采用的是USB-DONGLE方式。然后確認此轉(zhuǎn)換為S57格式轉(zhuǎn)換，讀取數(shù)字字典且創(chuàng)建DENC機構(gòu)并設(shè)置回調(diào)函數(shù)，回調(diào)函數(shù)依次轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式并輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。轉(zhuǎn)換程序根據(jù)平臺使用方提供的PERMIT.TXT許可文件中列出的需要轉(zhuǎn)換的海圖文件清單內(nèi)容，依次察找原始數(shù)據(jù)(ENC_ROOT)中是否存在此ENC格式海圖文件，如存在此文件則將其轉(zhuǎn)換成DENC(.7CB)格式海圖文件并保存至創(chuàng)建的DENC文件目錄下，以供后續(xù)海圖的加載和使用。

2.2 基于7CS公司電子海圖二次開發(fā)包設(shè)計實現(xiàn)電子海圖基本功能

基于7CS公司電子海圖二次開發(fā)包設(shè)計實現(xiàn)了以下基本功能：

(1) 海圖的增加,海圖切換顯示,海圖的刪除,最多可顯示10幅海圖并能根據(jù)平臺位置自動切換海圖，如圖4所示。

(2) 海圖旋轉(zhuǎn)，海圖按比例尺縮放，如圖5所示。

(3) 白天黑夜模式，圖6顯示的為黑夜模式。

(4) 3種分層顯示:全部顯示、標(biāo)準(zhǔn)模式、基礎(chǔ)模式。

3 S63標(biāo)準(zhǔn)格式電子海圖解密

在當(dāng)今數(shù)字化時代，違反著作權(quán)的盜版數(shù)據(jù)日益猖獗。數(shù)字海圖數(shù)據(jù)通過非官方形式發(fā)布(盜版)，嚴重危害了國家的利益和航行安全。很多機構(gòu)為了保護他們擁有的數(shù)字海圖數(shù)據(jù)(版權(quán))，制定了很多種數(shù)據(jù)保護措施，但是多種措施的并存阻礙了數(shù)字海圖數(shù)據(jù)的應(yīng)用。為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，IHO 制定了S63標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

3.1 S63加密過程

SA即國際海道測量組織，S63協(xié)議管理者，IHB國際海道測量局負責(zé)具體實施，即IHB是1個SA，SA是頂級管理者，參與S63的海圖生產(chǎn)機構(gòu)和ECDIS制造商分別要遵守與它的協(xié)議。海圖數(shù)據(jù)服務(wù)商(例如航海保證部)作為S63的參與者的職責(zé)是負責(zé)海圖的數(shù)字簽名和加密，產(chǎn)生海圖許可文件(Permit.txt,ENC.PMT)。電子海圖應(yīng)用系統(tǒng)制造商(7CS)支持S63加密協(xié)議，SA向電子海圖制造商提供獨一無二的制造鍵值和標(biāo)識(M_KEY,M_ID),電子海圖制造商提供針對DONGLE的唯一的硬件標(biāo)識(HW_ID)，用戶使用時需要制造商根據(jù)DONGLE產(chǎn)生的USERPERMIT進行解密才能使用[2]。過程如圖7所示。

3.2 S63解密過程

在使用海圖數(shù)據(jù)之前必須先針對7CS公司USB-DONGLE關(guān)聯(lián)的M_KEY和USERPERMIT結(jié)合元許可文件及原始數(shù)據(jù)等文件，將S63格式海圖進行解密，生成需要的DENC(.7CB)數(shù)據(jù)，以供后續(xù)加載使用[3]。解密過程如圖8所示。

(1) 確認元許可PERMIT.TXT、SA官方認證許可文件IHO.CRT、原始數(shù)據(jù)文件ENC_ROOT、針對USB-DONGLE產(chǎn)生的唯一M_KEY和USERPERMIT等是否都已存在，獲取路徑；

(2) 指定轉(zhuǎn)換后生成文件DENC路徑；

(3) 修改程序中USERPERMIT值(不同的USB-DONGLE對應(yīng)不同的USERPERMIT號)；

(4) 察詢PERMIT.TXT文件列表中海圖元素，依次解密海圖。

4 電子海圖與雷達航跡目標(biāo)、平臺態(tài)勢信息疊加顯示

本系統(tǒng)對采集的雷達目標(biāo)、平臺經(jīng)緯度、電子海圖進行位置匹配，將雷達航跡目標(biāo)、平臺參數(shù)、電子海圖疊加在一起顯示。在工程實踐中，直接把電子海圖、雷達二次目標(biāo)、平臺信息分層顯示并不能實現(xiàn)精確疊加。必須要實現(xiàn)以下2點：

(1) 顯示方式要一致。電子海圖、雷達目標(biāo)可采取艦艏向上或正北向上的顯示方式。兩者的顯示方式要一致，否則無法實現(xiàn)正確的疊加。

(2) 電子海圖與雷達目標(biāo)信息轉(zhuǎn)換后的經(jīng)緯度信息比例尺要一致，比例尺不一致無法反映正確的雷達目標(biāo)位置信息。

本系統(tǒng)中電子海圖與雷達目標(biāo)、平臺信息顯示的基本方式是以平臺為中心，始終將電子海圖中心放置于平臺經(jīng)緯度位置。雷達目標(biāo)需要根據(jù)距離、方位及平臺經(jīng)緯度信息換算得到其經(jīng)緯度信息。最終能作為單獨的圖層疊加顯示于電子海圖上，并支持按照比例尺縮放顯示。

4.1 目標(biāo)經(jīng)緯度換算

首先獲取平臺經(jīng)緯度信息，并將經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成地心直角坐標(biāo)系。接著根據(jù)雷達目標(biāo)距離、方位信息將目標(biāo)的雷達極坐標(biāo)系轉(zhuǎn)成雷達直角坐標(biāo)系。然后將目標(biāo)的雷達直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)成大地直角坐標(biāo)系。最后將地心直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)成經(jīng)緯度坐標(biāo)[4]。換算過程如圖9所示。

4.2 電子海圖、雷達目標(biāo)、平臺信息疊加顯示

首先創(chuàng)建電子海圖單獨圖層，用于顯示平臺信息和雷達目標(biāo)。最終在此圖層上采用圖形設(shè)備接口(GDI)繪圖方式繪制平臺及目標(biāo)圖標(biāo)。然后使用7CS-SDK函數(shù)將獲取到的目標(biāo)經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)值，最后將目標(biāo)繪制于創(chuàng)建的電子海圖圖層上。采用定時器定時刷新目標(biāo)顯示[5]。最終顯示效果如圖10所示。

5 結(jié)束語

本文描述了一種基于國際通用電子海圖標(biāo)準(zhǔn)S57/S63格式，應(yīng)用于無源偵察設(shè)備偵察目標(biāo)與雷達目標(biāo)及電子海圖同時顯示的方法研究。對比了傳統(tǒng)無源偵察設(shè)備與電子海圖疊加雷達目標(biāo)后的顯示效果。深入描述了如何對S63加密海圖進行解密以及S57格式ENC原始數(shù)據(jù)如何轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)可加載使用的DENC格式海圖過程。最后展示了將雷達目標(biāo)、平臺信息及電子海圖疊加顯示后的顯示效果，豐富了無源偵察設(shè)備戰(zhàn)場態(tài)勢的展現(xiàn)效果，并為無源偵察設(shè)備加載使用通用S57/S63標(biāo)準(zhǔn)格式電子海圖和獲取系統(tǒng)共享海圖數(shù)據(jù)提供了可能。

[1] 徐關(guān)勇，曹萬華.電子海圖與雷達圖像及二次目標(biāo)的疊加顯示研究[J].艦船電子工程，2004,24(6):120-123.

[2] 王泉，高有行.電子海圖與雷達背景信息疊加顯示關(guān)鍵技術(shù)研究[J].微電子學(xué)與計算機，2002(4):30-35.

[3] 劉維亭，馬繼先，莊肖波.電子海圖系統(tǒng)雷達圖像與海圖圖形疊加技術(shù)研究[J].中國航海，2005(1):59-62.

[4] 才志.雷達圖像與電子海圖疊加的研究[D].大連:大連海事大學(xué)，2010.

[5] STEEN N,OLE B.Facilitating the use of ECDIS[R].Copenhagen,Denmark:BIMCO Bulletin,2002.

Research into The Application Method for Electronic Chart of S63/S57 Format in Display Control of Passive Reconnaissance Equipment

CHEN Lin

(The 723 Institute of CSIC,Yangzhou 225001,China)

According to the display requirement of passive reconnaissance equipment,this paper studies the overlapping display of electronic chart and radar target based on the international standard of S57/S63 format,combining with SDK development bag of 7CS Co. in Germany,describes how to decrypt the encrypted S63 chart and how to convert the ENC raw data of S57 format into a chart of DEBC format,which realizes the target display of passive reconnaissance,overlapping display of platform parameters & project,radar target & electronic chart and so on,enriches the display content of battlefield situation for passive reconnaissance equipment,obtains the good display control effect of passive reconnaissance equipment and provides the possibility to load and use the electronic chart of S57/S63 standard format and share the system chart data for the passive reconnaissance equipment.

passive reconnaissance；electronic chart；S57/S63 format；display control

2016-11-16

TN967.2

A

CN32-1413(2017)02-0064-05

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2017.02.015