Im komplexen und sicherheitskritischen Bereich der Flugsicherung ist ein präziser und standardisierter Austausch von Informationen unerlässlich. Jede Sekunde zählen Daten über Flugzeuge, deren Positionen und den Status von Überwachungssystemen. Um diesen Informationsfluss effizient und zuverlässig zu gestalten, wurde ein spezielles Datenformat entwickelt: ASTERIX.
ASTERIX steht für „All Purpose Structured Eurocontrol Surveillance Information Exchange“. Wie der Name schon sagt, handelt es sich um einen Standard, der von der europäischen Organisation für Flugsicherung, Eurocontrol, entwickelt und gepflegt wird. Dieses Format hat sich im Laufe der Zeit zum de facto universellen Standard für den Austausch von Überwachungsdaten in der globalen Flugsicherung entwickelt.
Was genau ist ASTERIX?
Im Kern ist ASTERIX ein binäres Datenformat. Das bedeutet, die Informationen werden nicht als lesbarer Text, sondern in einer für Computer optimierten Abfolge von Bits und Bytes gespeichert. Dies ermöglicht eine sehr effiziente Übertragung und Verarbeitung großer Datenmengen, wie sie bei der Überwachung des Luftraums anfallen. Es dient dem standardisierten Austausch verschiedenster Informationen, die für die sichere Führung des Flugverkehrs notwendig sind. Dazu gehören beispielsweise die Rohdaten von Radarsensoren, aber auch bereits aufbereitete Informationen wie Flugzeugtracks oder Statusmeldungen von Systemen.
Struktur und Kategorien des ASTERIX-Formats
Eines der Schlüsselmerkmale von ASTERIX ist seine Erweiterbarkeit und modulare Struktur. Das Format ist in verschiedene „Kategorien“ unterteilt. Jede Kategorie ist darauf spezialisiert, eine bestimmte Art von Informationen zu transportieren.
- Daten von Überwachungssensoren: Kategorien für Rohdaten von verschiedenen Radartypen (Primärradar, Sekundärradar, Mode S).
- Aufbereitete Informationen: Kategorien für Tracks (Flugzeugverfolgungen), die aus den Rohdaten abgeleitet wurden.
- Systemmeldungen: Kategorien für Statusinformationen der beteiligten Systeme und Sensoren.
Jede dieser Kategorien definiert eine spezifische Menge von möglichen Datenobjekten oder „Datenitems“, die in einer Nachricht dieser Kategorie enthalten sein können. Die genaue Struktur und Bedeutung jedes Datenitems ist in den Spezifikationen für die jeweilige Kategorie festgelegt.
Das User Application Profile (UAP)
Während eine ASTERIX-Kategorie alle potenziellen Datenitems definiert, die ausgetauscht werden könnten, werden in der Praxis oft nicht alle diese Items in jeder Nachricht benötigt oder gesendet. Hier kommt das User Application Profile (UAP) ins Spiel. Das UAP legt fest, welche spezifische Untermenge der in einer Kategorie definierten Datenitems tatsächlich in den Nachrichten zwischen zwei Systemen übertragen wird.
Es gibt oft ein Standard-UAP, das im Standarddokument für eine Kategorie bereitgestellt wird. Systeme können aber auch ein spezifischeres UAP aushandeln, das besser auf ihre individuellen Bedürfnisse zugeschnitten ist. Dies ermöglicht eine flexible Anpassung des Datenstroms, um Bandbreite zu sparen und nur die wirklich benötigten Informationen auszutauschen.
Systemidentifikation: SAC und SIC
Damit die empfangenden Systeme die Herkunft der ASTERIX-Daten eindeutig identifizieren können, verfügt jedes System oder jeder Sensor, der ASTERIX-Daten generiert, über eine eindeutige Kennung. Diese Kennung besteht aus zwei Teilen:
Dem System Area Code (SAC) und dem System Identification Code (SIC).
Beide Codes sind jeweils 8 Bit groß und bilden zusammen eine 16-Bit-Identifikation. Der SAC wird global von Eurocontrol an die Betreiber der Systeme (z. B. nationale Flugsicherungsdienstleister) vergeben. Der SIC wird vom jeweiligen Betreiber (ANSP) innerhalb seines Zuständigkeitsbereichs vergeben, um einzelne Sensoren oder Systeme eindeutig zu kennzeichnen.
| Merkmal | SAC (System Area Code) | SIC (System Identification Code) |
|---|---|---|
| Zweck | Identifiziert den Betreiber/Zuständigkeitsbereich | Identifiziert das spezifische System/Sensor innerhalb des Bereichs |
| Vergeben durch | Eurocontrol (global) | ANSP (national/lokal) |
| Größe | 8 Bit | 8 Bit |
| Zusammen | Bilden die eindeutige System-ID | Bilden die eindeutige System-ID |
Die Herausforderung der Spezifikationen
Trotz der klaren Struktur des ASTERIX-Formats gab es in der Vergangenheit eine wesentliche Herausforderung: Die originalen Spezifikationen wurden hauptsächlich als Freitext-Dokumente im PDF-Format veröffentlicht. Für Softwareentwickler, die ASTERIX-Daten verarbeiten mussten, bedeutete dies einen erheblichen Aufwand.
Der erste Schritt in jedem ASTERIX-Projekt war oft, die Informationen aus den PDF-Dokumenten manuell zu extrahieren und in eine maschinenlesbare Form zu überführen, die von Software geparst und verarbeitet werden konnte. Dies war zeitaufwendig, fehleranfällig und ein wiederkehrendes Problem für jeden, der mit ASTERIX arbeitete.
Das asterix-specs Projekt: Eine Lösung
Um diese Herausforderung zu adressieren, wurde das Projekt „asterix-specs“ ins Leben gerufen. Ziel dieses Projekts ist es, die ASTERIX-Definitionen in einem strukturierten, textbasierten Format bereitzustellen, das leicht zu parsen und in anderen Projekten wiederzuverwenden ist. Das Herzstück des Projekts sind die ASTERIX-Definitionen selbst, die in einem eigenen, schlanken Textformat (oft mit der Dateiendung `.ast`) gespeichert sind.
Dieses Format wurde entwickelt, um:
- Exakt und vollständig zu sein, einschließlich aller Definitionstexte und Anmerkungen.
- Mit jedem Texteditor einfach les- und schreibbar zu sein.
- Leicht zu parsen und in Softwareprojekten zu integrieren zu sein.
- Von unnötigem „Ballast“ (Clutter) befreit zu sein.
Das Projekt enthält Werkzeuge (`aspecs`), um diese Definitionen zu validieren und in andere Formate zu konvertieren. Darüber hinaus werden die Spezifikationen automatisch in verschiedenen Formaten generiert, darunter:
- Das Original `.ast` Format
- JSON-Format
- HTML-Format
- PDF-Format
Zusätzlich bietet das Projekt eine formale Beschreibung der ASTERIX-Struktur selbst.
Wie die Spezifikationen genutzt werden
Für neue Entwicklungsprojekte wird empfohlen, die Definitionen direkt in ihrem ursprünglichen `.ast`-Format oder im automatisch generierten JSON-Format zu verwenden. Diese Formate sind am einfachsten maschinell zu verarbeiten.
Für bestehende Projekte, die möglicherweise bereits einen Teil der ASTERIX-Spezifikationen in einem anderen strukturierten Format (wie JSON oder XML) definiert haben, besteht ein sinnvoller Ansatz darin, einen Konverter zu schreiben. Dieser Konverter übersetzt die Definitionen aus dem asterix-specs Projekt in das Format, das vom bestehenden Projekt benötigt wird. Dieser einmalige Aufwand zahlt sich schnell aus, da er die Wiederverwendung aller vorhandenen Definitionen ermöglicht und die Erstellung neuer Definitionen in einem aufgeräumten Format erleichtert.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Möglichkeit, die Spezifikationen zu vereinfachen. Das asterix-specs Projekt versucht, alle Aspekte der ASTERIX-Spezifikationen abzudecken, einschließlich seltener Sonderfälle. Für manche Projekte ist diese Detailtiefe möglicherweise nicht erforderlich. In solchen Fällen kann es sinnvoll sein, die Definitionen vor der eigentlichen Nutzung zu vereinfachen, beispielsweise durch Skripte, die bestimmte Informationen entfernen oder kontextabhängige Regeln auf einen Standardwert reduzieren.
Ein Beispiel: ASTERIX Kategorie 034 (CAT034)
Als konkretes Beispiel für eine ASTERIX-Kategorie dient CAT034. Diese Kategorie beschreibt die Nachrichtenstruktur für die Übertragung von Monoradar-Service-Meldungen.
Daten der Kategorie 034 werden von einer Radarstation (z. B. konventionelles Sekundärradar (SSR), Monopulsradar, Mode S Radar, konventionelles Primärradar oder Primärradar mit Moving Target Detection (MTD)-Verarbeitung) an ein oder mehrere Systeme zur Überwachungsdatenverarbeitung (SDP-Systeme) gesendet.
CAT034 enthält spezifische Datenitems, die den Status und die Leistung des Radarsensors beschreiben und für die korrekte Verarbeitung der von diesem Sensor gelieferten Zielberichte unerlässlich sind.
Die Bedeutung der Standardisierung
Die Existenz und breite Anwendung eines Standards wie ASTERIX ist für die moderne Flugsicherung von entscheidender Bedeutung. Er gewährleistet die Interoperabilität zwischen Systemen verschiedener Hersteller und Betreiber weltweit. Radardaten, Tracks und Statusmeldungen können nahtlos von einem System zum anderen übertragen und korrekt interpretiert werden, unabhängig davon, wer das sendende oder empfangende System entwickelt hat.
Diese Standardisierung reduziert die Komplexität bei der Integration neuer Systeme, verbessert die Zuverlässigkeit des Datenaustauschs und trägt letztendlich zur Erhöhung der Sicherheit im Luftverkehr bei. Ein gemeinsames Verständnis des Datenformats ist die Basis für die Zusammenarbeit globaler Flugsicherungsnetzwerke.
Häufig gestellte Fragen zu ASTERIX
- Was bedeutet ASTERIX?
ASTERIX steht für „All Purpose Structured Eurocontrol Surveillance Information Exchange“. - Wer hat ASTERIX entwickelt?
ASTERIX wurde von Eurocontrol entwickelt und wird von dieser Organisation gepflegt. - Warum sind die ASTERIX-Spezifikationen in einem neuen Format verfügbar?
Das asterix-specs Projekt stellt die Spezifikationen in einem maschinenlesbaren, strukturierten Textformat (.ast) zur Verfügung, um die Verarbeitung und Integration in Softwareprojekten zu erleichtern, im Gegensatz zu den ursprünglichen Freitext-PDFs. - Was ist eine ASTERIX-Kategorie?
Eine Kategorie ist eine Unterteilung des ASTERIX-Standards, die sich auf eine bestimmte Art von Informationen spezialisiert, z. B. Radardaten oder Flugzeugtracks. - Was ist ein UAP?
UAP steht für User Application Profile. Es definiert, welche spezifische Untermenge der in einer Kategorie möglichen Datenitems tatsächlich in einer Nachricht übertragen wird. - Was sind SAC und SIC?
SAC (System Area Code) und SIC (System Identification Code) sind die beiden Teile der eindeutigen Kennung für jedes System oder jeden Sensor, der ASTERIX-Daten sendet. Der SAC wird von Eurocontrol vergeben, der SIC vom Betreiber (ANSP). - Wofür wird ASTERIX Kategorie 034 verwendet?
ASTERIX Kategorie 034 (CAT034) wird für die Übertragung von Monoradar-Service-Meldungen von einer Radarstation an Datenverarbeitungssysteme verwendet.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ASTERIX ein unverzichtbarer Standard für den Austausch von Überwachungsdaten in der modernen Flugsicherung ist. Die Bemühungen, seine Spezifikationen in einem zugänglicheren und maschinenlesbaren Format bereitzustellen, tragen maßgeblich dazu bei, die Entwicklung und Integration von Systemen zu vereinfachen und die Effizienz und Sicherheit des globalen Luftverkehrs weiter zu verbessern.
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