Major upgrade. Rename to pyModeS. Added EHS decoding and testing modules.
This commit is contained in:
+438
@@ -0,0 +1,438 @@
|
||||
"""
|
||||
A python package for decoding ModeS (DF20, DF21) messages.
|
||||
|
||||
Copyright (C) 2016 Junzi Sun (TU Delft)
|
||||
|
||||
This program is free software: you can redistribute it and/or modify
|
||||
it under the terms of the GNU General Public License as published by
|
||||
the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
|
||||
(at your option) any later version.
|
||||
|
||||
This program is distributed in the hope that it will be useful,
|
||||
but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
|
||||
MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
|
||||
GNU General Public License for more details.
|
||||
|
||||
You should have received a copy of the GNU General Public License
|
||||
along with this program. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
|
||||
"""
|
||||
|
||||
import util
|
||||
|
||||
|
||||
def crc(msg):
|
||||
"""Calculate the cyclic redundancy checksum of an message
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 or 14 bytes hexadecimal message string
|
||||
Returns:
|
||||
int: checksum in integer
|
||||
"""
|
||||
if len(msg) == 28:
|
||||
offset = 0
|
||||
elif len(msg) == 14:
|
||||
offset = 112-56
|
||||
else:
|
||||
raise RuntimeError("wrong message length, need to be 28 or 14 bytes")
|
||||
|
||||
msgbin = util.hex2bin(msg)
|
||||
|
||||
crc = 0
|
||||
for i in xrange(len(msgbin)):
|
||||
if int(msgbin[i]):
|
||||
crc ^= util.MODES_CHECKSUM_TABLE[i+offset]
|
||||
return crc
|
||||
|
||||
|
||||
def df(msg):
|
||||
"""Get the downlink format (DF) number
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message string
|
||||
Returns:
|
||||
int: DF number
|
||||
"""
|
||||
return util.df(msg)
|
||||
|
||||
|
||||
def data(msg):
|
||||
"""Return the data frame in the message, bytes 9 to 22"""
|
||||
return msg[8:22]
|
||||
|
||||
|
||||
def icao(msg):
|
||||
"""Calculate the ICAO address from an Mode-S message
|
||||
with DF4, DF5, DF20, DF21
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message string
|
||||
Returns:
|
||||
String: ICAO address in 6 bytes hexadecimal string
|
||||
"""
|
||||
|
||||
if df(msg) not in (4, 5, 20, 21):
|
||||
# raise RuntimeError("Message DF must be in (4, 5, 20, 21)")
|
||||
return None
|
||||
|
||||
c0 = crc(msg)
|
||||
c1 = util.hex2int(msg[-6:])
|
||||
icao = '%06X' % (c0 ^ c1)
|
||||
return icao
|
||||
|
||||
|
||||
def checkbits(data, sb, msb, lsb):
|
||||
"""Check if the status bit and field bits are consistency. This Function
|
||||
is used for checking BDS code versions.
|
||||
"""
|
||||
# status bit, most significant bit, least significant bit
|
||||
status = int(data[sb-1])
|
||||
value = util.bin2int(data[msb-1:lsb])
|
||||
|
||||
if not status:
|
||||
if value != 0:
|
||||
return False
|
||||
|
||||
return True
|
||||
|
||||
|
||||
# ------------------------------------------
|
||||
# DF 20/21, BDS 2,0
|
||||
# ------------------------------------------
|
||||
|
||||
def isBDS20(msg):
|
||||
"""Check if a message is likely to be BDS code 2,0
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message string
|
||||
Returns:
|
||||
bool: True or False
|
||||
"""
|
||||
# status bit 1, 14, and 27
|
||||
d = util.hex2bin(data(msg))
|
||||
|
||||
result = True
|
||||
|
||||
if util.bin2int(d[0:4]) != 2 or util.bin2int(d[4:8]) != 0:
|
||||
result &= False
|
||||
|
||||
cs = callsign(msg)
|
||||
|
||||
if '#' in cs:
|
||||
result &= False
|
||||
|
||||
return result
|
||||
|
||||
|
||||
def callsign(msg):
|
||||
"""Aircraft callsign
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message (BDS40) string
|
||||
Returns:
|
||||
string: callsign, max. 8 chars
|
||||
"""
|
||||
chars = '#ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ#####_###############0123456789######'
|
||||
|
||||
d = util.hex2bin(data(msg))
|
||||
|
||||
cs = ''
|
||||
cs += chars[util.bin2int(d[8:14])]
|
||||
cs += chars[util.bin2int(d[14:20])]
|
||||
cs += chars[util.bin2int(d[20:26])]
|
||||
cs += chars[util.bin2int(d[26:32])]
|
||||
cs += chars[util.bin2int(d[32:38])]
|
||||
cs += chars[util.bin2int(d[38:44])]
|
||||
cs += chars[util.bin2int(d[44:50])]
|
||||
cs += chars[util.bin2int(d[50:56])]
|
||||
|
||||
return cs
|
||||
|
||||
|
||||
# ------------------------------------------
|
||||
# DF 20/21, BDS 4,0
|
||||
# ------------------------------------------
|
||||
|
||||
def isBDS40(msg):
|
||||
"""Check if a message is likely to be BDS code 4,0
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message string
|
||||
Returns:
|
||||
bool: True or False
|
||||
"""
|
||||
# status bit 1, 14, and 27
|
||||
d = util.hex2bin(data(msg))
|
||||
|
||||
result = True
|
||||
|
||||
result = result & checkbits(d, 1, 2, 13) \
|
||||
& checkbits(d, 14, 15, 26) & checkbits(d, 27, 28, 39)
|
||||
|
||||
# bits 40-47 and 52-53 shall all be zero
|
||||
if util.bin2int(d[39:47]) != 0:
|
||||
result &= False
|
||||
|
||||
if util.bin2int(d[51:53]) != 0:
|
||||
result &= False
|
||||
|
||||
return result
|
||||
|
||||
|
||||
def alt_mcp(msg):
|
||||
"""Selected altitude, MCP/FCU
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message (BDS40) string
|
||||
Returns:
|
||||
int: altitude in feet
|
||||
"""
|
||||
d = util.hex2bin(data(msg))
|
||||
alt = util.bin2int(d[1:13]) * 16 # ft
|
||||
return alt
|
||||
|
||||
|
||||
def alt_fms(msg):
|
||||
"""Selected altitude, FMS
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message (BDS40) string
|
||||
Returns:
|
||||
int: altitude in feet
|
||||
"""
|
||||
d = util.hex2bin(data(msg))
|
||||
alt = util.bin2int(d[14:26]) * 16 # ft
|
||||
return alt
|
||||
|
||||
|
||||
def pbaro(msg):
|
||||
"""Barometric pressure setting
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message (BDS40) string
|
||||
Returns:
|
||||
float: pressure in millibar
|
||||
"""
|
||||
d = util.hex2bin(data(msg))
|
||||
p = util.bin2int(d[27:39]) * 0.1 + 800 # millibar
|
||||
return p
|
||||
|
||||
|
||||
# ------------------------------------------
|
||||
# DF 20/21, BDS 5,0
|
||||
# ------------------------------------------
|
||||
|
||||
def isBDS50(msg):
|
||||
"""Check if a message is likely to be BDS code 5,0
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message string
|
||||
Returns:
|
||||
bool: True or False
|
||||
"""
|
||||
# status bit 1, 12, 24, 35, 46
|
||||
d = util.hex2bin(data(msg))
|
||||
|
||||
result = True
|
||||
|
||||
result = result & checkbits(d, 1, 3, 11) & checkbits(d, 12, 13, 23) \
|
||||
& checkbits(d, 24, 25, 34) & checkbits(d, 35, 36, 45) \
|
||||
& checkbits(d, 46, 47, 56)
|
||||
|
||||
if d[2:11] == "000000000":
|
||||
result &= True
|
||||
else:
|
||||
if abs(roll(msg)) > 30:
|
||||
result &= False
|
||||
|
||||
if gs(msg) > 500:
|
||||
result &= False
|
||||
|
||||
if tas(msg) > 500:
|
||||
result &= False
|
||||
|
||||
if abs(tas(msg) - gs(msg)) > 100:
|
||||
result &= False
|
||||
|
||||
return result
|
||||
|
||||
|
||||
def roll(msg):
|
||||
"""Aircraft roll angle
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message (BDS50) string
|
||||
Returns:
|
||||
float: angle in degrees,
|
||||
negative->left wing down, positive->right wing down
|
||||
"""
|
||||
d = util.hex2bin(data(msg))
|
||||
sign = int(d[1]) # 1 -> left wing down
|
||||
value = util.bin2int(d[2:11]) * 45 / 256.0 # degree
|
||||
angle = -1 * value if sign else value
|
||||
return round(angle, 1)
|
||||
|
||||
|
||||
def track(msg):
|
||||
"""True track angle
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message (BDS50) string
|
||||
Returns:
|
||||
float: angle in degrees to true north (from 0 to 360)
|
||||
"""
|
||||
d = util.hex2bin(data(msg))
|
||||
sign = int(d[12]) # 1 -> west
|
||||
value = util.bin2int(d[13:23]) * 90 / 512.0 # degree
|
||||
angle = 360 - value if sign else value
|
||||
return round(angle, 1)
|
||||
|
||||
|
||||
def gs(msg):
|
||||
"""Aircraft ground speed
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message (BDS50) string
|
||||
Returns:
|
||||
int: ground speed in knots
|
||||
"""
|
||||
d = util.hex2bin(data(msg))
|
||||
spd = util.bin2int(d[24:34]) * 2 # kts
|
||||
return spd
|
||||
|
||||
|
||||
def rtrack(msg):
|
||||
"""Track angle rate
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message (BDS50) string
|
||||
Returns:
|
||||
float: angle rate in degrees/second
|
||||
"""
|
||||
d = util.hex2bin(data(msg))
|
||||
sign = int(d[35]) # 1 -> minus
|
||||
value = util.bin2int(d[36:45]) * 8 / 256.0 # degree / sec
|
||||
angle = -1 * value if sign else value
|
||||
return round(angle, 3)
|
||||
|
||||
|
||||
def tas(msg):
|
||||
"""Aircraft true airspeed
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message (BDS50) string
|
||||
Returns:
|
||||
int: true airspeed in knots
|
||||
"""
|
||||
d = util.hex2bin(data(msg))
|
||||
spd = util.bin2int(d[46:56]) * 2 # kts
|
||||
return spd
|
||||
|
||||
|
||||
# ------------------------------------------
|
||||
# DF 20/21, BDS 6,0
|
||||
# ------------------------------------------
|
||||
|
||||
def isBDS60(msg):
|
||||
"""Check if a message is likely to be BDS code 6,0
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message string
|
||||
Returns:
|
||||
bool: True or False
|
||||
"""
|
||||
# status bit 1, 13, 24, 35, 46
|
||||
d = util.hex2bin(data(msg))
|
||||
|
||||
result = True
|
||||
|
||||
result = result & checkbits(d, 1, 2, 12) & checkbits(d, 13, 14, 23) \
|
||||
& checkbits(d, 24, 25, 34) & checkbits(d, 35, 36, 45) \
|
||||
& checkbits(d, 46, 47, 56)
|
||||
|
||||
if not (1 < ias(msg) < 500):
|
||||
result &= False
|
||||
|
||||
if not (0.0 < mach(msg) < 1.0):
|
||||
result &= False
|
||||
|
||||
if abs(baro_vr(msg)) > 5000:
|
||||
result &= False
|
||||
|
||||
if abs(ins_vr(msg)) > 5000:
|
||||
result &= False
|
||||
|
||||
return result
|
||||
|
||||
|
||||
def heading(msg):
|
||||
"""Megnetic heading of aircraft
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message (BDS60) string
|
||||
Returns:
|
||||
float: heading in degrees to megnetic north (from 0 to 360)
|
||||
"""
|
||||
d = util.hex2bin(data(msg))
|
||||
sign = int(d[1]) # 1 -> west
|
||||
value = util.bin2int(d[2:12]) * 90 / 512.0 # degree
|
||||
hdg = 360 - value if sign else value
|
||||
return round(hdg, 1)
|
||||
|
||||
|
||||
def ias(msg):
|
||||
"""Indicated airspeed
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message (BDS60) string
|
||||
Returns:
|
||||
int: indicated airspeed in knots
|
||||
"""
|
||||
d = util.hex2bin(data(msg))
|
||||
ias = util.bin2int(d[13:23]) # kts
|
||||
return ias
|
||||
|
||||
|
||||
def mach(msg):
|
||||
"""Aircraft MACH number
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message (BDS60) string
|
||||
Returns:
|
||||
float: MACH number
|
||||
"""
|
||||
d = util.hex2bin(data(msg))
|
||||
mach = util.bin2int(d[24:34]) * 2.048 / 512.0
|
||||
return round(mach, 3)
|
||||
|
||||
|
||||
def baro_vr(msg):
|
||||
"""Vertical rate from barometric measurement
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message (BDS60) string
|
||||
Returns:
|
||||
int: vertical rate in feet/minutes
|
||||
"""
|
||||
d = util.hex2bin(data(msg))
|
||||
sign = d[35] # 1 -> minus
|
||||
value = util.bin2int(d[36:45]) * 32 # feet/min
|
||||
roc = -1*value if sign else value
|
||||
return roc
|
||||
|
||||
|
||||
def ins_vr(msg):
|
||||
"""Vertical rate messured by onbard equiments (IRS, AHRS)
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message (BDS60) string
|
||||
Returns:
|
||||
int: vertical rate in feet/minutes
|
||||
"""
|
||||
d = util.hex2bin(data(msg))
|
||||
sign = d[46] # 1 -> minus
|
||||
value = util.bin2int(d[47:56]) * 32 # feet/min
|
||||
roc = -1*value if sign else value
|
||||
return roc
|
||||
|
||||
|
||||
def BDS(msg):
|
||||
"""Estimate the most likely BDS code of an message
|
||||
Args:
|
||||
msg (String): 28 bytes hexadecimal message string
|
||||
Returns:
|
||||
String|None: Version: "BDS40", "BDS50", or "BDS60". Or None, if nothing
|
||||
matched
|
||||
"""
|
||||
is2 = isBDS20(msg)
|
||||
is4 = isBDS40(msg)
|
||||
is5 = isBDS50(msg)
|
||||
is6 = isBDS60(msg)
|
||||
if is2 and not is4 and not is5 and not is6:
|
||||
return "BDS20"
|
||||
elif not is2 and is4 and not is5 and not is6:
|
||||
return "BDS40"
|
||||
elif not is2 and not is4 and is5 and not is6:
|
||||
return "BDS50"
|
||||
elif not is2 and not is4 and not is5 and is6:
|
||||
return "BDS60"
|
||||
else:
|
||||
return None
|
||||
Reference in New Issue
Block a user