二次雷達(dá)S模式監(jiān)視能力評(píng)估①

吳勝前

(民航西北地區(qū)空中交通管理局 陜西西安 710082)

S模式雷達(dá)(selective radar)可以提供比常規(guī)A/C模式雷達(dá)更加豐富的監(jiān)視信息，分為基礎(chǔ)型監(jiān)視(ELS)和增強(qiáng)型監(jiān)視(EHS)。相比于常規(guī)A/C模式雷達(dá)，基礎(chǔ)型ELS監(jiān)視主要增加了飛機(jī)的24位地址碼，航班號(hào)信息，而增強(qiáng)型EHS監(jiān)視又增加了飛機(jī)下發(fā)的選擇高度、修正海壓、飛行姿態(tài)等信息，使空中交通管制員可以對(duì)空中態(tài)勢(shì)有更加細(xì)膩的感知和更加準(zhǔn)確的預(yù)判。由于飛機(jī)上應(yīng)答機(jī)和地面雷達(dá)詢問(wèn)器的不同組合會(huì)產(chǎn)生不同的監(jiān)視結(jié)果，表1所示是比較典型的幾種組合。

S模式雷達(dá)所使用的數(shù)據(jù)報(bào)告模式為Asterix Cat34/48，在絕大部分雷達(dá)站和空管自動(dòng)化系統(tǒng)中都會(huì)記錄少則一天多則幾年的雷達(dá)記錄數(shù)據(jù)，這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為分析雷達(dá)監(jiān)視性能提供了良好的素材。

1 飛機(jī)應(yīng)答機(jī)監(jiān)視能力

飛機(jī)應(yīng)答機(jī)監(jiān)視能力可從兩方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如下所述。

（1）ATFN FPL報(bào)文編組10數(shù)據(jù)項(xiàng)B。

根據(jù)ICAO 標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)民航《民用航空飛行動(dòng)態(tài)固定格式電報(bào)管理規(guī)定》，領(lǐng)航計(jì)劃報(bào)（FPL）編組10數(shù)據(jù)項(xiàng)B表明飛機(jī)的監(jiān)視設(shè)備和能力，用1個(gè)或最多20個(gè)字符描述可用的機(jī)載監(jiān)視設(shè)備與能力。通過(guò)對(duì)一段時(shí)間內(nèi)的AFTN FPL的記錄數(shù)據(jù)分析，得到如表2的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，其中具有增強(qiáng)型S模式監(jiān)視（EHS）的機(jī)載設(shè)備（L，H）占到了78%，基礎(chǔ)型S模式(ELS)占比20%，表明絕大部分飛機(jī)具備了S模式監(jiān)視能力（98%）。

（2）應(yīng)答機(jī)下發(fā)的Comm-B BDS10，BDS17。

應(yīng)答機(jī)下發(fā)的Comm-B BDS10報(bào)告了機(jī)載應(yīng)答機(jī)數(shù)據(jù)鏈能力，其bit25表明了S模式特定服務(wù)(ModeS specific service capability)的狀態(tài)，BDS17報(bào)告了應(yīng)答機(jī)GICB(Common Usage GICB Capability Report)能力。在S模式雷達(dá)的目標(biāo)報(bào)告（Cat48）中，字段I048/250報(bào)告了從應(yīng)答機(jī)下發(fā)的BDS10，BDS17，分析雷達(dá)記錄數(shù)據(jù)可以對(duì)飛機(jī)下發(fā)的監(jiān)視能力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。通過(guò)分析BDS10信息，表明具備S模式特定服務(wù)的飛機(jī)占到總數(shù)的77%，和FPL報(bào)文中航空器監(jiān)視能力統(tǒng)計(jì)結(jié)果中L型監(jiān)視能力占比（78%）非常接近。BDS17指示了S模式應(yīng)答機(jī)GICB的能力，統(tǒng)計(jì)413架飛機(jī)下發(fā)BDS17內(nèi)容得到表3的信息， 其中具備BDS20，BDS40，BDS50，BDS60能力的應(yīng)答機(jī)均達(dá)到了100%。值得注意的是BDS48（VHF channel report），該寄存器信息對(duì)飛機(jī)因調(diào)錯(cuò)VHF頻率失聯(lián)具有應(yīng)用價(jià)值，但所有參與統(tǒng)計(jì)的飛機(jī)均不具備該功能。

表1 飛機(jī)應(yīng)答機(jī)和地面詢問(wèn)器組合

表2 AFTN FPL報(bào)文編組10B監(jiān)視能力統(tǒng)計(jì)

表3 應(yīng)答機(jī)下發(fā)寄存器BDS17信息統(tǒng)計(jì)

表4 四部增強(qiáng)型S模式雷達(dá)BDS40，50，60更新周期

2 地面詢問(wèn)器監(jiān)視能力

S模式地面詢問(wèn)器一般分為基礎(chǔ)型（ELS）S模式監(jiān)視和增強(qiáng)型（EHS）S模式監(jiān)視，在每個(gè)雷達(dá)站設(shè)計(jì)之時(shí)都會(huì)確定，如果有必要，有些廠家的二次雷達(dá)可以通過(guò)升級(jí)詢問(wèn)器軟件把ELS模式升級(jí)到EHS。由于所有的機(jī)上數(shù)據(jù)下發(fā)均由地面詢問(wèn)機(jī)控制，因此只有地面詢問(wèn)機(jī)發(fā)出特定的詢問(wèn)時(shí)才能得到相應(yīng)的機(jī)上下發(fā)數(shù)據(jù)。基礎(chǔ)型（ELS）雷達(dá)能處理BDS1、BDS2、BDS3寄存器數(shù)據(jù)，而增強(qiáng)型（EHS）雷達(dá)除了能處理基礎(chǔ)型數(shù)據(jù)之外，還會(huì)增加處理BDS4、BDS5、BDS6寄存器數(shù)據(jù)。

3 S模式增強(qiáng)型（EHS）中BDS40、BDS50、BDS60信息更新速率

現(xiàn)代的民航空管自動(dòng)化處理系統(tǒng)可以處理增強(qiáng)型S模式數(shù)據(jù)，BDS40(Selected vetical intention)選擇高度意圖一般由飛行員在MCP/FCU面板上輸入即將要執(zhí)行的飛行高度，該信息的下發(fā)可以讓空中交通管制員提前預(yù)判飛機(jī)要達(dá)到的高度意圖，起到很好的安全關(guān)口前移作用。該過(guò)程為：（1）管制員通過(guò)VHF發(fā)布高度指令，約需10s。（2)飛行員執(zhí)行指令并輸入高度意圖到MCP/FCU面板，約需20s，（3）飛機(jī)應(yīng)答機(jī)BDS40應(yīng)答周期，一般由地面詢問(wèn)器確定。為了得到飛機(jī)應(yīng)答機(jī)的應(yīng)答周期，需要對(duì)S模式雷達(dá)的目標(biāo)報(bào)文進(jìn)行分析。表4是選取了四部S模式增強(qiáng)型雷達(dá)的BDS40，BDS50，BDS60信息更新周期統(tǒng)計(jì)。

表4數(shù)據(jù)表明，BDS40更新周期最大23.8s，最少4.23s，因此從管制員開(kāi)始發(fā)出高度指令到管制員感知到飛機(jī)已經(jīng)收到垂直高度意圖，平均最少需30s，平均最多需要54s，時(shí)間上比較滯后，因此需要對(duì)地面詢問(wèn)器詢問(wèn)模式進(jìn)行優(yōu)化，以滿足管制員掌握飛機(jī)的機(jī)動(dòng)意圖的需求。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)在絕大部分（97%）航空器應(yīng)答機(jī)已經(jīng)具備增強(qiáng)型S模式監(jiān)視能力，具有增強(qiáng)型S模式的飛機(jī)占到了70%以上，主流空管自動(dòng)化系統(tǒng)均具備處理增強(qiáng)型S模式雷達(dá)數(shù)據(jù)，為了更好地利用S模式的增強(qiáng)監(jiān)視能力，需要對(duì)整個(gè)S模式監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，優(yōu)化地面詢問(wèn)器詢問(wèn)交錯(cuò)模式，引入?yún)f(xié)同監(jiān)視技術(shù)，更好地滿足空中交通管理對(duì)飛機(jī)監(jiān)視的需求。