S模式地面二次監(jiān)視雷達(dá)及其關(guān)鍵技術(shù)分析?

蘭鵬，曾一江，王凌

（1.中國(guó)西南電子技術(shù)研究所，成都610036；2.成都工業(yè)學(xué)院電氣與電子工程系，成都611730；3.海軍裝備部重慶局，重慶400043）

S模式地面二次監(jiān)視雷達(dá)及其關(guān)鍵技術(shù)分析?

蘭鵬1，曾一江2，王凌3

（1.中國(guó)西南電子技術(shù)研究所，成都610036；2.成都工業(yè)學(xué)院電氣與電子工程系，成都611730；3.海軍裝備部重慶局，重慶400043）

介紹了S模式地面二次監(jiān)視雷達(dá)的組成和工作原理，結(jié)合實(shí)際情況與工程經(jīng)驗(yàn)提出了實(shí)現(xiàn)S模式二次監(jiān)視雷達(dá)的關(guān)鍵技術(shù)，并逐一進(jìn)行了論述，最后提出了我國(guó)空管監(jiān)視技術(shù)從A／C模式過渡到S模式的建議。

二次監(jiān)視雷達(dá)；S模式；數(shù)據(jù)鏈；GDLP；ADLP；單脈沖技術(shù)

1 引言

S模式是近年發(fā)展起來(lái)的一種新的空中交通監(jiān)視技術(shù)，相對(duì)傳統(tǒng)的A／C模式二次監(jiān)視雷達(dá)，采用了選址詢問，擴(kuò)展了數(shù)據(jù)鏈，擴(kuò)充了系統(tǒng)容量，降低了系統(tǒng)內(nèi)部干擾，因而在美、歐等國(guó)家和地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，同時(shí)也是國(guó)際民航組織推薦使用的一種空管模式。而我國(guó)空管發(fā)展比較緩慢，目前還普遍使用的是A／C模式，但隨著空中交通的發(fā)展，飛機(jī)密度的增加，勢(shì)必也會(huì)向S模式監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)展。正因?yàn)槲覈?guó)目前還沒有采用S模式，因而有關(guān)S模式的系列標(biāo)準(zhǔn)也沒有頒布，系統(tǒng)性論述的相關(guān)文獻(xiàn)也很少。有些文獻(xiàn)認(rèn)為，通過對(duì)傳統(tǒng)A／C模式二次監(jiān)視雷達(dá)進(jìn)行簡(jiǎn)單的升級(jí)就可以實(shí)現(xiàn)S模式，筆者認(rèn)為S模式除了在工作頻點(diǎn)上與傳統(tǒng)的A／C模式相同外，是完全不同的兩個(gè)系統(tǒng)，特別是S模式的數(shù)據(jù)鏈功能，以及地面站的協(xié)同功能，使得S模式的控制相當(dāng)復(fù)雜；同時(shí)，S模式地面二次監(jiān)視雷達(dá)是一個(gè)逐步更換的過程，在實(shí)施過程中，S模式二次監(jiān)視雷達(dá)必須考慮兼容現(xiàn)有的傳統(tǒng)的A／C模式，因而S模式二次監(jiān)視雷達(dá)必須經(jīng)過全面細(xì)致的設(shè)計(jì)才可能充分發(fā)揮S模式的效能。

本文主要針對(duì)實(shí)現(xiàn)地面二次監(jiān)視雷達(dá)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行論述。

2 S模式二次監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)簡(jiǎn)述

S模式二次監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的A／C基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，也是采用詢問應(yīng)答協(xié)同的工作方式，因而S模式二次監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)包括具有S模式能力的地面二次雷達(dá)詢問機(jī)和機(jī)載應(yīng)答機(jī)兩部分。國(guó)際民航組織為每架飛機(jī)分配了一個(gè)唯一地址（24位地址）［1］，地面站可以對(duì)飛機(jī)進(jìn)行選址詢問，詢問發(fā)射頻率為1 030 MHz，接收頻率為1 090 MHz，詢問上行信號(hào)如圖1所示，前2個(gè)脈沖為同步脈沖，P5為詢問旁瓣抑制脈沖，P6為信息脈沖，采用DPSK調(diào)制，信息位長(zhǎng)56 bit或112 bit，56 bit稱為短信號(hào)格式，主要用于監(jiān)視，112 bit稱為長(zhǎng)信號(hào)格式，除用于監(jiān)視外還需要傳輸數(shù)據(jù)信息，也就是數(shù)據(jù)鏈功能都采用長(zhǎng)信號(hào)格式，其碼速率為4 MHz。應(yīng)答下行信號(hào)如圖2所示，前4個(gè)脈沖是同步脈沖，后面56個(gè)脈沖或112個(gè)脈沖也分為長(zhǎng)格式和短格式，采用脈位調(diào)制，碼速率為1 MHz。

圖1 詢問上行格式Fig.1 Uplink format of interrogation

圖2 應(yīng)答下行格式Fig.2 Downlink format of reply

國(guó)際民航組織（ICAO）附件10中分別對(duì)上行和下行定義了S模式的24種格式，其中上行格式4、5、11、20、21、24用于二次監(jiān)視雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)，0和16號(hào)格式用于ACAS系統(tǒng)，為以后擴(kuò)展保留了17種格式；下行格式中，4、5、11、20、21、24用于二次雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)，0和16號(hào)格式用于ACAS系統(tǒng)，17、18、19號(hào)格式用于ADS-B，其中19號(hào)格式為軍用。在二次監(jiān)視雷達(dá)使用的幾種格式中，11號(hào)格式是全呼詢問和應(yīng)答，主要用于對(duì)空中目標(biāo)的捕獲，以獲取空中目標(biāo)的S模式地址，4號(hào)和5號(hào)格式主要用于監(jiān)視，以替代傳統(tǒng)的A／C模式，4號(hào)格式傳輸高度信息，5號(hào)格式傳輸編號(hào)信息，20、21號(hào)格式主要用于數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)具有監(jiān)視功能，24號(hào)格式主要用于擴(kuò)展通信功能。在S模式數(shù)據(jù)鏈的功能上主要分為通信A、通信B、通信C和通信D 4種，上行20、21號(hào)格式主要用于通信A，下行20、21主要用于通信B，上行24號(hào)格式用于通信C，下行24號(hào)格式用于通信D。通信A又分為廣播通信A和一般通信A，廣播通信A用于地面站向覆蓋范圍內(nèi)的空中目標(biāo)發(fā)送廣播信息，一般通信A用于地面站對(duì)特定的飛機(jī)發(fā)送信息；通信B又分為地面發(fā)起的通信B（GICB）、空中發(fā)起的通信B（AICB）和廣播通信B等［1-2］。

3 S模式二次監(jiān)視雷達(dá)組成及工作原理

S模式地面二次監(jiān)視雷達(dá)主要組成如圖3所示，包括天線系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、信道管理器、S模式回答處理器、A／C模式回答處理器、航跡處理、數(shù)據(jù)管理以及接口管理等部分。

圖3 S模式地面詢問機(jī)組成框圖Fig.3 Mode S SSR composition block diagram

天線系統(tǒng)包括∑、Δ、Ω三通道單脈沖天線，和傳統(tǒng)A／C模式二次監(jiān)視雷達(dá)一樣，為了減少垂直反射的影響，采用大垂直孔徑天線。由于S模式詢問機(jī)需要同時(shí)發(fā)射P6脈沖和旁瓣抑制脈沖（P5脈沖），發(fā)射機(jī)需采用主、輔兩個(gè)發(fā)射機(jī)，主發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)脈沖和同步脈沖，輔助發(fā)射機(jī)發(fā)射旁瓣抑制脈沖，接收機(jī)采用三通道接收，∑、Δ通道接收機(jī)配合∑、Δ單脈沖天線，實(shí)現(xiàn)單脈沖測(cè)角，∑、Ω實(shí)現(xiàn)接收旁瓣抑制功能，分別采用S模式和A／C模式兩個(gè)獨(dú)立的回答處理器，實(shí)時(shí)的對(duì)每次回答進(jìn)行信號(hào)處理，以得到每次回答的解碼值；A／C模式凝聚器主要對(duì)駐留波束內(nèi)的A／C模式回答進(jìn)行凝聚，剔除異步干擾等；信道管理器主要對(duì)波束內(nèi)要處理的S模式詢問（包括數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)）以及A／C模式詢問進(jìn)行時(shí)序上的管理；鏈路管理器主要完成通信任務(wù)與跟蹤目標(biāo)的配對(duì)、對(duì)活動(dòng)列表的管理。

4 S模式二次監(jiān)視雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)

4.1 S模式與A／C模式的兼容性

雖然S模式采用了點(diǎn)名詢問，但在跟蹤前是不知道空中目標(biāo)的S模式地址，當(dāng)S模式二次監(jiān)視雷達(dá)工作在多站情況下，可以通過相鄰地面站的引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤，但大多情況下需要自身對(duì)目標(biāo)進(jìn)行捕獲，只有捕獲鎖定后的目標(biāo)才能進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸。S模式目標(biāo)的捕獲是采用全呼詢問，跟蹤和數(shù)據(jù)傳輸采用選址詢問，鎖定后的目標(biāo)不再對(duì)S模式全呼詢問進(jìn)行應(yīng)答，為了方便管理和減少干擾，實(shí)際實(shí)施時(shí)，采用全呼和選址詢問分時(shí)進(jìn)行，其時(shí)序如圖4所示，包括一個(gè)全呼詢問周期跟一個(gè)輪詢周期，在輪詢周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)選址詢問。

圖4 S模式二次監(jiān)視雷達(dá)工作時(shí)序Fig.4 Mode S SSR time-sharing

考慮到從傳統(tǒng)的A／C模式升級(jí)到S模式需要一定的時(shí)間過渡，因而國(guó)際民航組織在制定S模式標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，充分考慮了A／C模式與S模式的兼容問題，使得A／C模式二次雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)與S模式二次雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)可以共存。在全呼詢問時(shí)，對(duì)傳統(tǒng)的A／C模式信號(hào)進(jìn)行了改進(jìn)，增加了P4脈沖，如圖5的信號(hào)格式稱為組合詢問信號(hào)格式，對(duì)于傳統(tǒng)的A／C模式應(yīng)答機(jī)只識(shí)別P1～P3脈沖，并按識(shí)別的P1與P3的時(shí)間間隔確定詢問模式，對(duì)于S模式應(yīng)答機(jī)需要識(shí)別P4脈沖，P4為寬脈沖（1.6μs）時(shí)表示對(duì)所有應(yīng)答機(jī)進(jìn)行全呼詢問，P4為窄脈沖（0.8μs）時(shí)表示僅對(duì)A／C模式應(yīng)答機(jī)進(jìn)行詢問，S模式應(yīng)答機(jī)接收到該信號(hào)不應(yīng)答。但在實(shí)際使用中，人們更喜歡采用UF11號(hào)僅S模式全呼和短的組合詢問格式（僅A／C模式回答）組成的時(shí)序?qū)罩心繕?biāo)進(jìn)行全呼詢問，如圖6所示，這樣在同樣覆蓋范圍內(nèi)的S模式應(yīng)答機(jī)和A／C模式應(yīng)答機(jī)具有相同的接收時(shí)間窗，A／C模式應(yīng)答機(jī)也有足夠的時(shí)間從抑制A／C模式（僅S模式全呼）中恢復(fù)。

圖5 組合詢問信號(hào)格式Fig.5 Intermode interrogation format

圖6 A／C模式和S模式全呼組合時(shí)序Fig.6 Combined interrogation scheduling

4.2 S模式信道管理

由于S模式既要完成監(jiān)視功能又要完成數(shù)據(jù)鏈功能，同時(shí)還要兼容傳統(tǒng)的A／C模式，因而如何有序地安排和管理地面雷達(dá)在波束覆蓋范圍內(nèi)目標(biāo)的通信和監(jiān)視任務(wù)顯得尤為重要。S模式地面二次監(jiān)視雷達(dá)需要一個(gè)專用的信道管理器來(lái)完成這些任務(wù)，其原理主要包括信道控制、事務(wù)預(yù)處理、目標(biāo)列表更新、輪詢進(jìn)程安排和事務(wù)更新，如圖7所示。信道控制實(shí)時(shí)監(jiān)視時(shí)鐘和天線指向，保證所有S模式和A／C模式活動(dòng)都發(fā)生在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間和序列（波束駐留時(shí)間），每間隔一定時(shí)間，信道控制就指示事務(wù)預(yù)處理器提供即將進(jìn)入波束的飛機(jī)清單；事務(wù)預(yù)處理查詢包含目標(biāo)預(yù)測(cè)位置的監(jiān)視文件，如果將要進(jìn)入波束的飛機(jī)有上行鏈路信息或下行鏈路信息需處理，那么事務(wù)預(yù)處理就會(huì)確定要完成這些任務(wù)所需要處理的數(shù)目和類型，事務(wù)預(yù)處理為每架飛機(jī)創(chuàng)建一張表單，表單包括一套要完成所有待處理的監(jiān)視與通信任務(wù)所需要的完整說明；目標(biāo)列表更新器組合這些表單為活動(dòng)列表，并定期更新，表單上的條目是由事務(wù)預(yù)處理器所闡明的數(shù)據(jù)塊。新目標(biāo)中的數(shù)據(jù)塊由事務(wù)預(yù)處理提供，并且被并入此列表，而那些離開波束或完成服務(wù)的目標(biāo)，都會(huì)被清除。為了更好地估計(jì)算一個(gè)詢問與應(yīng)答的非沖突時(shí)序，活動(dòng)目標(biāo)列表是以目標(biāo)距離遞減的方式進(jìn)行排序。事務(wù)更新是針對(duì)具有多任務(wù)的目標(biāo)，對(duì)于有多任務(wù)的目標(biāo)原則上是安排連續(xù)進(jìn)行，如果某項(xiàng)任務(wù)成功進(jìn)行，就會(huì)修改目標(biāo)的數(shù)據(jù)塊，以安排下一任務(wù)進(jìn)行；如果某項(xiàng)任務(wù)進(jìn)行不成功，會(huì)安排在下一時(shí)序繼續(xù)進(jìn)行；輪詢進(jìn)程安排信道管理器的輸出時(shí)序，其原則是基于目標(biāo)的距離，最遠(yuǎn)的先問，后續(xù)安排的詢問目標(biāo)，其回答不會(huì)與前一詢問的回答交替，如果沒有足夠的時(shí)間來(lái)完成一個(gè)完整的時(shí)序安排，那么就會(huì)安排到下一循環(huán)進(jìn)行。圖8是一個(gè)信道管理輪詢實(shí)例，在第1個(gè)循環(huán)實(shí)現(xiàn)了對(duì)4架飛機(jī)的詢問，在第2個(gè)循環(huán)實(shí)現(xiàn)了對(duì)2架飛機(jī)的詢問，從該圖也可以看出，合理進(jìn)行信道管理可以大大提高信道的利用率。

圖7 信道管理原理框圖Fig.7 Channel management block diagram

圖8 輪詢實(shí)例Fig.8 An example of roll-call

4.3 S模式鏈路管理

S模式地面二次監(jiān)視雷達(dá)為S模式地-空數(shù)據(jù)鏈提供物理層和部分鏈路層的服務(wù)，S模式數(shù)據(jù)鏈功能主要包括通信A、廣播通信A、GICB（Ground-initiated Comm-B）和AICB（Air-initiated Comm-B）等多種形式，實(shí)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)鏈功能需要與地面數(shù)據(jù)鏈處理器（GDLP）和機(jī)載數(shù)據(jù)鏈處理器（ADLP）配合工作，如圖9所示。對(duì)于進(jìn)入地面二次監(jiān)視雷達(dá)覆蓋區(qū)的空中目標(biāo)，地面二次監(jiān)視雷達(dá)是靠定向天線實(shí)現(xiàn)與指定目標(biāo)的通信，對(duì)一特定的飛機(jī)，每次掃描的波束駐留時(shí)間只有幾十毫秒，對(duì)于飛機(jī)密度較大的區(qū)域，如果通信任務(wù)較多，勢(shì)必有些目標(biāo)的通信任務(wù)不能在一次掃描完成，需要多次掃描，如何有序地實(shí)現(xiàn)與空中目標(biāo)的通信，在天線指向目標(biāo)前將具有通信任務(wù)的目標(biāo)和任務(wù)種類提供給信道管理器，需要建立一個(gè)活動(dòng)信息列表，這個(gè)活動(dòng)信息列表是對(duì)地面二次雷達(dá)覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有S模式目標(biāo)列表，對(duì)新跟蹤的目標(biāo)需要及時(shí)加入活動(dòng)列表，并建立與GDLP的鏈路連接，對(duì)飛出覆蓋區(qū)的目標(biāo)及時(shí)終止與GDLP的鏈接，并從活動(dòng)信息列表中剔除，二次雷達(dá)只從GDLP接收在覆蓋區(qū)內(nèi)目標(biāo)的通信任務(wù)，對(duì)活動(dòng)列表中具有通信任務(wù)的目標(biāo)進(jìn)行長(zhǎng)格式詢問，對(duì)沒有通信任務(wù)的進(jìn)行監(jiān)視詢問（短格式詢問），在活動(dòng)信息列表的建立中，詢問機(jī)需要將通過監(jiān)視獲得的目標(biāo)位置信息與通過GDLP獲得的通信任務(wù)進(jìn)行配對(duì)，并分類進(jìn)行管理，對(duì)未完成的通信任務(wù)進(jìn)行更新。圖10是GICB鏈路管理實(shí)例。

圖9 S模式數(shù)據(jù)鏈功能框圖Fig.9 Mode S datalink functional block diagram

圖10 GICB控制流程Fig.10 Control flow of GICB

4.4 S模式目標(biāo)的捕獲

S模式二次監(jiān)視雷達(dá)主要采用選址詢問方式進(jìn)行工作，但這只是在建立了目標(biāo)跟蹤的情況下，在對(duì)目標(biāo)跟蹤之前，需要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行捕獲、鎖定，以最大限度地減少系統(tǒng)的異步干擾。一旦被捕獲，S模式飛機(jī)對(duì)隨后的S模式全呼叫詢問進(jìn)行閉鎖，此閉鎖條件由S模式地面站通過S模式選址詢問控制，如果因任何原因致使一架飛機(jī)在18 s左右沒有接收到地面站的閉鎖命令選址詢問，將自動(dòng)解鎖，以便普通S模式捕獲可重新捕獲飛機(jī)。

如何快速捕獲S模式目標(biāo)，可以采用多種捕獲技術(shù)，包括多站捕獲與閉鎖、非選擇性捕獲與閉鎖、集群詢問機(jī)捕獲與閉鎖，以及隨機(jī)捕獲等多種方式。S模式為每個(gè)具有共同覆蓋區(qū)的地面詢問機(jī)分配了了一個(gè)詢問識(shí)別符（Ⅱ碼）和監(jiān)視識(shí)別符（SI碼），并要求應(yīng)答機(jī)能夠根據(jù)Ⅱ碼和SI碼具有多站閉鎖，針對(duì)不同的Ⅱ碼和SI碼鎖，對(duì)應(yīng)多達(dá)78個(gè)地面詢問機(jī)的全呼捕獲詢問；非選擇捕獲與閉鎖，是建立在Ⅱ=0的基礎(chǔ)上，與S模式子網(wǎng)協(xié)議不兼容，不能用于普通的S模式捕獲；集群詢問機(jī)捕獲與閉鎖，是地面使用相同詢問標(biāo)識(shí)符的詢問機(jī)通過地面網(wǎng)路協(xié)調(diào)它們的監(jiān)視和通信任務(wù)，不需要每個(gè)詢問機(jī)都去捕獲目標(biāo)；隨機(jī)捕獲，S模式地面站用一個(gè)特殊全呼叫詢問命令進(jìn)行詢問，此命令指示飛機(jī)用一個(gè)特定的小于1的應(yīng)答概率進(jìn)行應(yīng)答，由此降低的應(yīng)答率意味著有些全呼叫應(yīng)答被正確接收，并且這些飛機(jī)將被捕獲。一旦一架飛機(jī)被捕獲，它就被閉鎖，就不會(huì)再干擾其他尚未被捕獲飛機(jī)的全呼叫應(yīng)答，這一過程一直重復(fù)，直到所有的飛機(jī)被捕獲，這種捕獲文獻(xiàn)［3］中已有詳細(xì)介紹。

4.5 單脈沖技術(shù)

S模式二次監(jiān)視雷達(dá)要求一次詢問、應(yīng)答就能獲得目標(biāo)信息，這其中包括目標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸信息和監(jiān)視獲得的目標(biāo)位置信息，而傳統(tǒng)的滑窗技術(shù)需要多次詢問才能獲得理想的位置信息，很難滿足S模式的要求，因而對(duì)于S模式地面詢問機(jī)必須采用單脈沖技術(shù)，其原理如圖11所示。

圖11 單脈沖原理框圖Fig.11 Monopulse principle block diagram

通常二次監(jiān)視雷達(dá)采用比幅單脈沖技術(shù)進(jìn)行測(cè)角，根據(jù)接收到的∑、Δ通道的脈沖的幅度值計(jì)算出Δ／∑，由Δ／∑與偏離天線的法向值（OBA）的關(guān)系查表得到OBA值，與實(shí)時(shí)采集的天線指向值相加或相減得到目標(biāo)的方位角，根據(jù)∑、Δ通道的相位超前滯后關(guān)系，判斷目標(biāo)在法線左邊還是右邊，以決定目標(biāo)方位是加OBA值還是減OBA值。

此外單脈沖技術(shù)除用于測(cè)角外，也用于多目標(biāo)處理。

5 S模式二次監(jiān)視雷達(dá)接口要求

S模式二次監(jiān)視雷達(dá)接口主要分為內(nèi)部接口和外部接口，內(nèi)部接口主要包括地面站詢問機(jī)與詢問天線的接口、詢問機(jī)與本地控制盤的接口、詢問機(jī)與維護(hù)顯示器的接口，與天線的接口包括∑、Δ、Ω三通道射頻接口和天線指向數(shù)據(jù)，天線指向信號(hào)采用增量編碼方式，一路方位脈沖，一路正北脈沖；與本地控制盤的接口主要完成本地控制盤對(duì)詢問機(jī)的工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并實(shí)時(shí)監(jiān)視詢問機(jī)的狀態(tài)，采用RS422接口；與本地維護(hù)監(jiān)視器的接口主要對(duì)目標(biāo)的航跡進(jìn)行監(jiān)視，采用RS422接口或網(wǎng)絡(luò)接口。與外部設(shè)備的接口包括與空中交通管制中心的接口、與GDLP的接口、與本地用戶的接口、與其他鄰近地面站系統(tǒng)工作接口，實(shí)現(xiàn)S模式數(shù)據(jù)鏈功能與空管中心的監(jiān)視接口和GDLP接口是必需的，與鄰近地面二次監(jiān)視雷達(dá)接口在多站協(xié)同工作時(shí)需要，對(duì)外接口都采用雙冗余網(wǎng)絡(luò)接口，如圖12所示。

圖12 S模式地面二次監(jiān)視雷達(dá)接口框圖Fig.12 Mode S SSR interface block diagram

與空中交通管制中心接口，主要向交通管制中心傳輸目標(biāo)點(diǎn)跡／航跡報(bào)文，通常采用網(wǎng)絡(luò)接口。由于我國(guó)還沒有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，我們參照歐洲航空組織監(jiān)視數(shù)據(jù)交換報(bào)文CAT48《單站雷達(dá)目標(biāo)發(fā)送報(bào)文》［4］執(zhí)行。

與地面數(shù)據(jù)鏈處理器GDLP的接口主要與GDLP進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，將從飛機(jī)上提取的數(shù)據(jù)發(fā)送給GDLP，把GDLP傳來(lái)的數(shù)據(jù)通過二次監(jiān)視雷達(dá)發(fā)送給飛機(jī)，同樣采用網(wǎng)絡(luò)接口，參照歐洲航空組織監(jiān)視數(shù)據(jù)交換報(bào)文CAT18《S模式數(shù)據(jù)交換信息》［5］執(zhí)行。

6 S模式二次監(jiān)視雷達(dá)鏈路計(jì)算

S模式二次監(jiān)視雷達(dá)鏈路計(jì)算同樣遵從二次雷達(dá)的計(jì)算公式［6］：

式中，Prcc為接收機(jī)輸入口的接收功率，單位W；Ptrd為發(fā)射機(jī)在輸出口的發(fā)射功率，單位W；GA為地面二次監(jiān)視雷達(dá)天線增益；GT為應(yīng)答機(jī)天線增益；LI為二次監(jiān)視雷達(dá)到天線之間電纜損耗和；Lt為應(yīng)答機(jī)到天線之間電纜損耗和；Lat為大氣衰減；λ為波長(zhǎng)，單位m；R為地面站和應(yīng)答機(jī)天線之間的距離，單位m。

在下行鏈路計(jì)算時(shí)，考慮到S模式必須采用單脈沖技術(shù)進(jìn)行測(cè)角，系統(tǒng)應(yīng)該留有足夠的余量。

7 結(jié)束語(yǔ)

S模式二次監(jiān)視雷達(dá)具有監(jiān)視、數(shù)據(jù)鏈功能，相比傳統(tǒng)的A／C模式具有很多優(yōu)勢(shì)，是國(guó)際民航空中交通監(jiān)視技術(shù)的發(fā)展方向，既可以采用單站工作方式也可以采用多站地面協(xié)同工作方式，其控制流程相當(dāng)復(fù)雜。國(guó)內(nèi)這方面的文獻(xiàn)很少，國(guó)際民航組織也僅僅給出了一些規(guī)范性的要求，對(duì)其實(shí)施方式并沒有作詳細(xì)的規(guī)定。隨著我國(guó)民用航空事業(yè)的發(fā)展，空中交通密度的增加，在從傳統(tǒng)A／C模式監(jiān)視系統(tǒng)過渡到S模式監(jiān)視系統(tǒng)的過程中，建議針對(duì)S模式二次監(jiān)視雷達(dá)的具體特點(diǎn)，制定和完善一系列S模式二次監(jiān)視雷達(dá)的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，才能逐步推行，這樣才能最大發(fā)揮S模式的效能。

［1］ICAO Annex 10 Volume IV，Surveillance and Collision Avoidance Systems［S］.

［2］Doc9684 An／951，Manual on the Secondary Surveillance Radar（SSR）Systems［S］.

［3］王亞濤.空管二次雷達(dá)S模式詢問機(jī)目標(biāo)捕獲與監(jiān)視實(shí)施方案［J］.電訊技術(shù)，2010，50（7）：71-75.

WANG Ya-tao.Target Capture and Surveillance Method for Mode S Air Traffic Control SSR Interrogator［J］.Telecommunication Engineering，2010，50（7）：71-75.（in Chinese）

［4］Eurocontrol Standard Document for Surveillance Data Exchange Part 4［S］.

［5］Eurocontrol Standard Document for Surveillance Data Exchange Part 6［S］.

［6］Stevens M C.Secondary Surveillance Radar［M］.New York：Artech House，1998.

LAN Peng was born in Pixian，Sichuan Province，in 1964.He is now a senior engineer of professor.His research direction is SSR.

Email：lanp-003＠163.com

曾一江（1964-），女，重慶人，副教授，主要研究方向?yàn)殡娮蛹夹g(shù)；

ZENG Yi-jiang was born in Chongqing，in 1964.She is now an associate professor.Her research direction is electronic technology.

王凌（1978—），男，陜西韓城人，工程師，主要研究方向?yàn)槎卫走_(dá)。

WANG Ling was born in Hancheng，Shaanxi Province，in 1978.He is now an engineer.His research direction is SSR.

Ground Mode S Secondary Surveillance Radar and its Key Techniques Analysis

LAN Peng1，ZENG Yi-jiang2，WANG Ling3

（1.Southwest China Institute of Electronic Technology，Chengdu 610036，China；
2.Department of Electrical and Electronic Engineering，Chengdu Technological University，Chengdu 611730，China；3.Chongqing Military Representative Bureau of Navy Equipment Department，Chongqing 400043，China）

The composition and principle of ground Mode S SSR（Secondary Surveillance Radar）are introduced. Key techniques to implement Mode S SSR are put forward and discussed，according to authors′practical work experience.Finally，some suggestions for developing China′s air traffic surveillance technology from A／C Mode to Mode S are given.

SSR；mode S；datalink；GDLP；ADLP；monopulse technique

TN958.96

：A

10.3969／j.issn.1001-893x.2012.06.002

蘭鵬（1964—），男，四川郫縣人，研究員，主要研究方向?yàn)槎卫走_(dá)；

1001-893X（2012）06-0840-06

2012-02-20；

2011-04-17