S模式新技术在航管二次雷达中的应用

S模式新技术在航管二次雷达中的应用 S 模式新技术 在航管二次雷达中的应用 Application of new Mode S technology in ATC secondary radar 华北空管局王晓松 引言(有选择性的) 询问，每架飞机的由新的注册当局分配新的地址由。 地址是唯一的。由于是点名询问， 个 或 个 组成的二进制代 24 0 24 1 在当今，随着机场航班密度的 码不应分配给飞机。飞机 位二进 而且是根据飞机的唯一地址去点名 24 不断增加和机场管制部门对飞机实 制地址中的前 、、、或 位定 36912 15 询问，其结果就是被点名的飞机应 施雷达管制的形势下，二次雷达的 义国家，余下的位数用于分配给飞 答，没有被点名的飞机不应答 。重要性越来越得以体现。然而在二 机用做地址。举例说明中国飞机的 二、关于模式飞机地址S次雷达的发展史上，它的更新交替 位二进制地址是这样组成的:国 24 关于飞机地址，是由 位二 24 家代码用的是前 位 ()，而 6 011110经历了漫长的发展历程。从早期的 进制代码组成，由注册国或公共标 后 位可以提供给飞机用地址， 18 普通 (滑窗检测)常规二次雷达到 (246)18-即:中国可以拥有 志注册当局，从分配给各国的地址 2=2=262144 后来的单脉冲二次雷达，再到今天 个地址可以分配给飞机(说明:飞 。字块中指配到每架飞机，是在飞机 更加先进的带有 模式的二次雷 S 机的 位二进制地址在实际应用 24 出 厂 前 就 已 经 定 义 好 的 。 ICAO时用 位十六进制数 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示)。达，可以说是功能越来越强大，获 6 (国际民航组织) 的附件 中规 10 取的信息越来越多。目前国内绝大 三、模式雷达的询问模式S定，任何时候，个地址不应分配 1 部分机场采用单脉冲二次雷达，只 我们都已经知道，以往常规二 给 个以上的飞机。只有 个地址1 1 有北京首都机场安装有 部、上海 次雷达在询问模式上只有 和 2 3/A C 分配给一架飞机而不管飞机上应答虹桥机场装有 部带有 模式的法 模式询问，而带有 模式功能的雷 1 S S 机数量是多少飞机地址不能改变， 。 国 公司生产的二次雷达。 达在询问模式上增加了过渡模式 THALES 飞行过程中也不能改变地址。除非 带有 模式的二次雷达与以往的常()和纯 模式全呼模式S Inter ModeS 规二次雷达有什么区别,它的优点 在异常情况下 当飞机改变其注册, 体现在哪里,能够获取什么信息,下 国籍时，以前分配的地址应当改变，面笔者就这些问题做一些简单的分 表 1 S 模式的询问模式列表 析 。 Transponder SSRtransponde r Mode Stransponder 一、模式中的的意义SSInterrogation 模式中的 是 的首 SS selecitve SSR CodeA or C CodeA or C ModeA or Mode C字母，是选择的意思其目的是在 。 Inter ModeA /C/S 其询问时不是像以往的二次雷达询 No reply CodeA or C All Call (P4 short) Mode S address(DF 11)CodeA or C 问一样，向在其询问波瓣内所有的 All Call A/C/S (P4lo ng) Mode SMode S address (DF if11) un locked 飞机发射相同的询问格式，而是根 No reply All Call (UF 11) Selective reply according to address No reply 据每架飞机地址的不同，去点名 Roll Call (UF 4,5,20,21) (FL=DF4 or 20, codeA = 5 or 21) 17Air Traffic Management/2011(2) 通信导航监视 /CNS 专业探索 () 与 轮 呼 模 式 ( ALL CALLROLL )。 而 增 加 过 渡 模 式 (CALLInter )的目的是用于 模式雷达捕 ModeS 获没有加装 模式应答机的飞机S (常规 模式应答机)，纯 模式 A/C S 全呼模式()用于加装了 ALL CALL 模式应答机的飞机，它向应答机发 S 图 1 常规二次雷达询问脉冲格式 送询问器代码(码，用于对飞机的 II 锁定)和获得飞机的 模式应答机 S 地址。轮呼()同样用于 ROLL CALL 加装了 模式应答机的飞机，只是 S 它在 之后用于与应答机ALL CALL 之间进行各种数据信息交流和将飞 机锁定(询问模式如表 所示)。1 图 2 S 模式询问脉冲格式 码 :是II II interrogator 表 2 S 模式询问脉冲格式与应答脉冲格式的分类 的缩写，即询问器代码。identifier (a)S 模式询问脉冲格式每一部 模式询问器 (雷达)都有 S 自己唯一的 码，码的可分配范II II (十进制)。围是 0-15 四、模式雷达在询问脉冲格S 式上与常规二次雷达的区别 以往的常规二次雷达在询问格 式上一般只采 用 模 式 (识 别3/A 码)和模式 (高度码)的交替询 C 问，使用 ，，脉冲序列， P1P2P3 从而达到获得飞机识别码和高度码 的目的。，脉冲间隔 码 3/A P1P3 为 ，，脉冲间隔为码 8sC P1P3 μ 脉 冲 间 隔 恒 为， ， 21μs P1P2()模式应答脉冲格式bS ，脉冲用于询问旁瓣抑制 。2μsP2 而带有 模式功能的雷达在询 S 问格式上增加了 和 脉冲，P5 P6 P2 脉冲用于抑制 应答机，脉冲 SSR P5 用于 模式旁瓣抑制，脉冲为信 S P6 息数据块，为 位或 位。56 112 五模式询问脉冲格式与应 、S 答脉冲格式的分类 询问格式叫做上行格式，用 ()表示，应 UF UPLINK FORMAT 答 格 式 叫 做下行格式，用 DF ( DOWNLINK FORMAT) 表示。 上行 格 式 有 、 、 、 UF4UF5UF11 、、;下行格式有UF20UF21UF24 18 空中交通管理2011 年 第 2 期《》 通信导航监视 /CNS 、 、 、 、 、寄 ) 与 ( DF4DF5DF11DF20DF21 (communication B data selector) SELECTIVESCN SURVEIL, 存器中的信息，便于空中指挥人员 。其中:COORDINATIO NNET, LANCE DF24 ()格式 和 用于上行或下 了解飞机更详细的状况。例如，飞 ) 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 14 5 WORK 行短信息 (位) 监视、 高度、非选择性协议是在雷达间具有 机的航班号 等。应答机 56 (BDS20) 识别信息的询问和接收;共有重叠覆盖区域而雷达 个有效 寄存器;码又不充II 255 BDS ()格式 和 用于上行或220 21 ()由于采用了新的调制方式 足的情况下使用使用非选择性协。6 下行 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 长度信息(位) 通信 议必须是建立在 (监视协作网差分相移键控() 解码，使 112 SCNDPSK 、高度、识别信息的询问和接收; 得解码的误码率大大降低。络)的基础上，雷达间使用相同的A/B 码。的意义在于数据共享， SCN II () 格式 用于上行或下行 八、型二 311 THALES RSM970S协议分为集中式和分布式两 SCN 纯 模式全呼叫信息的询问和接次雷达可提供信息的详细说明 S 种，将 部以上的雷达称为 SCN 1 1 收; (一) 型 雷 达 提 供RSM970S 簇 ()，集中式 有 CLUSTERSCN 1 () 格式 用于上行或下行424 监视功能SSR个簇控制单元，簇控制单元清楚每 个雷达的覆盖范围，当飞机进入到 型雷达可以设置在 扩展长度信息通信 和通信 ( RSM970S C DS 个雷达的覆盖范围时，簇控制单 1 模式目前没有使用)。常规 模式下执行在雷达威力 SSR 元会告知这部雷达，簇控制器会整 模式询问脉冲格式;? S 范围内所有装配 和 应SSR Mode S 合簇内所有雷达的数据信息，并允 模式应答脉冲格式。? S 答机的飞机的检测， 它 通 过许雷达间数据交流。 分布式 SCN 六、模式中使用的协议S 格 式 下 的ASTERIX categoy01/r 没有簇控制单元，所有雷达通过网 ()锁定协议 () 文件包给 提供数 1LOCKOUTcategory02 ATCC 络进行内部连接，直接交换 SCN 数据。每一部雷达都知道相邻雷达 我们上面已经提到，发送纯 据，可以提供的信息为:S 的覆盖范围，当飞机进入到其中 ():飞机识别码;1 1Code A 模式全呼的目的就是为了获取飞机部雷达的覆盖范围时，它会通知相 ():飞机高度码;2Code C 位地址和为飞机提供雷达的询 24 邻的雷达。 () 飞机地速 雷达 3Velocity:(问器代码 (码) 用于将飞机锁 II 七、模式的优点S计算;) 定，真正的锁定命令是由 模式点S ()使用 协议，减 1LOCKOUT ():方位雷达计算; 4Azimuth() 名 轮 呼() 中 ROLL CALLLOS少了 应答，有效降低ALL CALL ():距离 雷达计算。5Range() ( LOCKOUT SUBFIELD) 字段发送 了异步干扰; (二) 型 雷 达 提 供RSM970S 的，当飞机被锁定后，在 秒时 18 () 使 用 模 式 点 名 轮 呼 2S 监视功能Mode S 间内不应答带有此 (码)的雷达 II ，有效降低了同步窜 (ROLL CALL) 扰; 的所有纯 模式全呼 (基 本 监 视 功 能S UF11 ALL 1. Mode S )，这样可以大大减少雷达间 CALL(ELEMENTARY SURVEILLANCE) ()高度应答处理精度由过去 3 的异步干扰 。(FRUIT) 型雷达在 模式下 RSM970S S 常规二次雷达的 英尺降低为100 () 多 现 场 协 议 ( 执行在雷达威力范围内所有装配 2MULTI,英尺; 25 )和 应答机的飞机的检 SITESSR Mode S ()飞机代码的扩容，过去常 4 测 。 它 通 过 格 式 下 的 这个协议适用的条件是雷达必ASTERIX 规二次雷达的飞机识别码 (码) A 须工作在单独模 式 (STAND 文 件 包 给 category34/category48 只有 个可以分配，使用 模 4096 S )，雷达间有重 叠 覆 盖 区 ALONE24提供数据，包括通过航迹器ATCC 式飞机代码可以有 个2=16777216 域，雷达间使用不同的 码，单 II 计算的目标距离方位高度速、、、部雷达发射询问脉冲时带有 码， II 度矢量。装配 应答机的飞机 SSR 应答机存储这个 码，在下一次 II 只能通过 识别，而装配 Mode A 询问或应答时，雷达或应答机将检 应答机的飞机可以通过它 Mode S 测这个 码。因此，有重叠覆盖 II (使用飞机 模式地址)， 代码分配S 的飞机地址和飞机识别 (航班号) 区域的 模式雷达间可以完全独立 S 在一定时期内解决了飞机代码资源加以识别。它也提供与 二 Mode S 的工作而互不干扰 。短缺的问题; 次雷达合装的一次雷达数据，并且 () 非 选 择 性 协 议 (3NON ()通过 询问模式，5COMM-B 一次雷达数据能够与 雷达Mode S BDS 可 以 读 取 机 载 应 答 机 19Air Traffic Management/2011(2) 通信导航监视 /CNS 专业探索 产生的 和 二次雷达信 SSR Mode S 号合成。 基本监视可提供以下 Mode S 信息:Mode S ()飞机 位地址;124 () 基本监视可提供 2Mode S 的 信息包括 (实际为静态增BDS 强型监视缺省设置): :数据链路能力报告?BDS10; : 飞 机 识 别 (航 班 ? BDS20 号); :使用 能力报 ?BDS17GICB 告; :模式特殊服务能 ?BDS1DS 力报告 。 增 强 型 监 视 功 能2. Mode S (ENHANCEDSURVEILLANCE) 增强型监视通过录取Mode S 已经被开发利用的下行飞机参数 (DAP downlink aircraft param,e ) 使得 基本型监视功 tersMode S 能得到改善，通过利用飞机更新储 存在应答机寄存器 中的信息， BDS 可以获得 参数。这些参数被 DAP 发送到 提供给工作人员使 ATCC 用 。 雷达能够通 RSM970S Mode S 过下面两种不同的方式获得这些参 图 3 数据链路设备内部连接图 数:静态增强监视和动态增强监 视 。视因为它仅仅是在 雷达 : 航 向 和 速 度 报 告 。ModeS BDS60 Heading and speed report (magne,t 内部应用一些设置来录取参数，而 不需要外部请求 。， ， headingindicated airspeedic 静态增强型监视可提供的? () 静态增强监视 ， 。 ( STATIC 1Mach NOvertical rate) 信息举例如下: :数BDS BDS10 () 动 态 增 强 监 视 : ENHANCEDSURVEILLANCE) 2( DY, 据链路能力报告:飞机; BDS20雷达通过内部设置 RSM970S SURVEIL, ENHANCED NAMIC 识别 (航班号):使用 ; BDS17获得飞机 寄存器信息:BDS LANCE) 能力报告:模GICB ; BDS1DS 使用 地面初始化通信 飞机参数能够通过 接 ?GICB ?GDLP 式特殊服务能力 () 协 口被 的操作员使用数据链路 B ground initiated comm BATC 报告 ;议:飞机应答机 寄存器信息信息进行动态的请求。有两种数据 BDS 被 自 动 的 和周期性的录取，在 :飞机意图 链路接口被雷达站提供:首先出于 in, BDS40Aircraft 雷达站可以预编程。Mode S 选择性 (寄存器号)和周期性BDS : ()tentionselectedaltitud e; 使用 ，模式特殊 ?data flashS : 航 迹 和 转 向 报 告BDS50 的(录取数据) 的需要，协 GICB 协 议 MSP mode ( S specific proto, : ( 议被使用;其次动态增强监视数据an, Track and turn reportroll 被使用:在事件模式下录取飞col) ， ， 通 过格 式 下 的 turn track gletrack angle rateASTERIX 机参数，这个就叫做静态增强监 ， ) 和 (下转第 23 页)angleground spee d;Category18 20 空中交通管理2011 年 第 2 期《》 通信导航监视 /CNS 近距离空中冲突，当时 架航空器 再次请求航空器 模式高度 通过上述流程实现了 模式雷 2 UF04 C S 达与航空器器之间的地空数据链的 都发出了 告警。在这次 编码，并请求 信息，第 ACAS RA Comm -B 事件之后，决定将 二次应答机采用下行 给出更功能，在此基础之上通过对 JACB ACAS RA DF20 ACC 新高度及航空器最新的 能力 信息显示在管制员的雷达屏幕上来空管自动化系统的软件改造，具备ACAS 增强空中交通管制员对空中情况的 了在管制员的显示屏上显示航空器 信息。 判断，该功能通过 模式数据链 之 间 发 生 的 信 息 的 功 S ACAS RA () 监 视 过 程 中 检 测 、4DR 广播协议来实现下面就 能 。。Comm-B 信息和 能力报告ACAS ACAS 该解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的报告作一下简单的介 四结论、模式雷达上行 请求航 S UF04 绍。 从常规二次雷达到 模式雷 S 空器 模式高度编码，当航空器图 为 实现 模式地空 C 3 JACB S 达，经过了很长的发展历程目前 。数据链 信息抽取的简要 ACAS RA 发生 时，机载应答机下 ACAS RA 我国民航又进入了一个大规模的雷流程图，共分为 个过程:4 行 中 域 或 置位，DF04 DR 2,3,6 7 达更新换代的基础建设阶段，模 S ()航空器的初始获取 1航空 在下个选呼周 期 内 将 报 告 ACAS式雷达正在逐步取代目前的常规二 器的初始 “获取”的过程 RA (BDS=3,0) 信息雷达第二次。次雷达，成为主要的二次雷达采购 在前面已经作了介绍，这里需要指类型。模式数据链功能应用的优 S 上行 请求航空器 模式高度 UF04 C 出的是，航空器通过 将寄存DF20 势在于它是建立在监视雷达的基础 编码，并请求 信息应 。ACAS RA 之上，航空器有丰富的资源可以被 答机下行 给出高度报告及寄DF20 我们充分利用，不需要管制员与飞 器中所具有地空数据存 器中 航 空 器 发 生( BDS =1,0) ( BDS=3,0) 行员更多的干预，就能够提供更多 链的能力报告给地面 模式雷达。 的信息。此时，雷达第 S ACAS RA 的服务功能。毋庸置疑，技术的发 ()航空器正常监视三次上行 请求航空器 模式 2UF04 C 展需要经历一个过程，利用目前的 本过程正常报告航空器的 高度编码及数据链能力报告，应答 良好契机，尝试在我国空管领域中 C 对 模式雷达的数据链功能进行应 S 模式高度或 模式识别号信息。机下行 再次更新高度及最新A DF20 用，可以更直观的将其与其他地空 () 监视过程中 检 测 和的航空器 能力信息，完成 3DR ACAS 数据链技术实现方式进行对比，得 能力报告 整个 信息获取的过程。ACAS 在雷达正常监视情ACAS RA 到更科学的结论，利用其优势，将 况下，当检 当第二次应答 机 下 行 报 告 ACAS 为今后空中交通管制提供更好的服 测到第一次机载应答机下行 中含有航空器 DF04RA ( BDS =3,0) RA 务。 中 域 或 置位时，表明航空 终止信息时，表明航空器已经结束DR 4 5 (张远晖 编校) 状态，在第三次报告后 ACAS RA 器寄存器 中具有 (BDS=1,0) ACAS 终止本过程，模式雷达进入正常 S 能力信息，并可以通过 Comm -B 监视过程。 进行广播。 模式雷达使用上行S SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS (上接第 20 页)() 地 面 数 据间的数据流和空地子网和电子设备linkprocessorcation 文件包发送给 操作 子网之间的数据流。 Category48 ATC 通信处理器。员动态增强型监视可提供的 。BDS 九、结束语) 必须建立 模式地面数据 bS 信息包括所有有效的 寄存器 BDS 以上对 模式做了一些简单分 S 子网，其目的是接口空地设备。中的信息 子网的连接 ?各子网之间的析，仅做参考其中 模式有一些。S 开启动态增强型监视的条件? 内部连接是通过 功能有待于开发，如动态增强型监) 使用动态增强型监视的前 a(航空电讯网)的路由器来进 ATN 视和 。GDLP 提是建立 网络。GDLP 行管理的，它管理着地面子网之间 (张远晖 编校)的数据流、空中子网与空地子网之 : communi, GDLPground daat 23Air Traffic Management/2011(2)