浅谈二次雷达S模式及其抗干扰性能
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浅谈二次雷达应答机的S模式在终端区的运用赵魏【摘要】随着国家经济和民航事业的发展,传统的A/C模式的雷达在空中交通管理开始出现了一些列的弊端,业界开始注意到了应答机的S模式。
本文主要就S模式较着传统模式存在的一些优势,以及S模式在空中管制工作的实际运行之中存在的一些问题进行了一下讲述。
期待随着技术的发展和建设的完善,能让空管工作更加顺畅和安全。
【期刊名称】《电子制作》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】2页(P50-50,51)【关键词】二次雷达;应答机的S模式【作者】赵魏【作者单位】中国民航华北空中交通管理局终端管制中心 100621【正文语种】中文笔者在华北空管局从事空中交通管制工作多年,北京终端管制区在1997年底实行雷达管制,是当年民航总局“九五”建设规划的重要项目之一,更是中国民航史的一次重大技术革命。
作为雷达管制,前提条件就是雷达识别。
在目前终端区的日常指挥中,二次雷达A/C模式是常规手段。
二次雷达包括机载应答机和地面询问机两部分。
机载应答机有一个应答机编码,这个应答机编码如同航空器的“身份证”应答机编码是四位,由0—7八个数字可选,除特殊意义的编码(视飞行不指定应答机的话调定1200,仪表飞行在给定应答机之前调定2000。
7500是被劫机,7600是通讯失效,7700是飞机遇险)以外,有7的四次幂个编码。
地面询问机通过询问应答机的编码确定航空器的“身份”。
在与空管自动化系统飞行计划分配的应答机编码耦合生成一个雷达标牌反应在雷达屏幕上。
一线的管制员通过这个来确定航空器以及获得航空器的相应飞行数据掌握航空器的飞行动态来对空进行指挥。
但近年来随着国内经济的日新月异的高速发展,飞行流量的与日俱增,尤其是在大面积航班延误过后,应答机代码与之前的飞行计划中的应答机编码出现了重码的现象,使得在日常工作雷达识别开始出现了困难,无法证明航空器的“身份”。
在这种情况下,大家开始关注到了应答机的S模式。
⼀建民航空管重点之S模式⼆次雷达1.【考试常见形式】在⼀建民航考试中,空管章节的选择题部分内容主要以空管设备⼯作原理、特点、⽤途等为主。
空管部分的题⽬基本是4道单项选择题和2道多项选择题,共6道选择题,多年来⽐较固定。
这其中除了2014年考空管设备基本原理只有1道题之外,其他年份⼤都是3-4道题⽬是考空管设备原理的,分值⾼达5-6分。
所以说基本原理是⼀建民航空管章节中重要的考点,在备考⼀建民航的过程中,必须彻底掌握。
本篇⽂章介绍S模式⼆次雷达的基本原理、特点和⽤途,希望对你有所帮助!2.【⼯作原理】雷达是⼀种通过辐射⽆线电波,检测是否存在⽬标发射物体及回波特性,从⽽获取⽬标信息的探测装置。
根据雷达发射电波后接收⽬标(飞机)发射回波⽅式的不同可以将空管雷达分为⼀次雷达和⼆次雷达。
⼆次雷达的原理是地⾯雷达装置发射⽆线电波,回波来⾃空中飞机的应答机转发的辐射电波,地⾯雷达依据回波得出相应信息。
这⾥的地⾯⼆次雷达称为询问器,其询问电波采⽤1030MHZ⽆线电波、飞机上的机载设备称为应答机,其发射给地⾯雷达的电波是1090MHZ。
也就是说在⼆次雷达检测只能对空中的有源(应答机)反射⽬标进⾏检测。
⽽⼀次雷达则⽆论是否有源(应答机)都可以检测,这也是⼀次/⼆次这个名字的由来。
⽽次雷达能够测量的物理量有(1)距离:根据雷达发射信号与回波之间的延时,可测得⽬标(飞机)的距离。
(2)速度:根据对⽬标(飞机)距离的连续测量,可获得⽬标(飞机)相对于雷达的速度。
(3)飞机代码:地⾯雷达发射A模式询问,飞机应答机返回应答信息为飞机识别代码。
(4)⾼度:地⾯雷达发射C模式询问,飞机应答机返回应答信息为飞机⾼度信息。
⼆次雷达的询问有6种模式传统的A/C模式⼆次雷达的缺点:(1)同步串扰(2)异步⼲扰(3)可交换信息少(4)监视容量有限S模式⼆次雷达是今年发展起来的⼀种新的空中交通监视技术,相对传统模式的⼆次雷达(A/C模式),采⽤了⼀下新技术(1)选址询问传统A/C模式的询问是⼴播式,地⾯雷达站向所有的飞机发询问信号,收到询问信号的飞机发回应答信号。
S模式二次雷达应用分析作者:熊水华来源:《中国科技纵横》2017年第10期摘要:二次雷达(SSR)经地面二次雷达向机载应答机发送询问信号,机载应答机应答信号经地面询问机处理得到飞机的代码、高度、方位和距离等信息,但传统二次雷达抗干扰能力差,存在异步干扰、同步串扰等问题,为了解决传统的A/C模式二次雷达应答编码信息有限、系统抗干扰能力差等问题,发展了S模式二次雷达,现今欧美已经普及了S模式二次雷达,目前我国也处于推进阶段,特别是近年来投产的二次雷达大部分都具备了S模式功能。
本文介绍了二次雷达和S模式二次雷达的关键技术,分析了常规二次雷达的不足和S模式二次雷达特点并结合S模式二次雷达首次在某空管分局的使用情况对S模式二次雷达应用情况进行了阐述。
关键词:二次雷达;S模式;同步串扰中图分类号:TN958.4 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)10-0200-011 二次雷达介绍1.1 询问和应答信号、旁瓣抑制及单脉冲测角技术1.1.1 询问信号二次雷达发射频率是1030MHz,接收频率是1090MHz,询问信号由P1、P2、P3脉冲组成,P1、P2脉冲间隔恒为2微秒,P1、P3脉冲间隔决定了二次雷达的模式。
目前民航使用的是两种模式,一种间隔为8微秒,称为Acfun模式又称为3/A模式(识别码);另一种间隔21微秒,称为Chrome模式(高度码)。
图1为二次雷达应答信号。
1.1.2 应答信号应答脉冲根据含义上及译码处理上的不同,可分为识别码(响应3/A模式询问)和高度码(响应C模式询问)。
1.1.3 旁瓣抑制技术由于二次雷达存在旁瓣波束,当不存在控制波束时,处在旁瓣波束内的目标可能会被旁瓣询问而给出回答,造成目标增多、方位错误等。
为此在二次雷达天线背面的辐射器产生背向的控制波束,用来抑制尾瓣,P2脉冲的作用是用来防止应答机回答询问波束的旁瓣询问,这种功能称询问机旁瓣抑制(ISLS)。
浅谈二次雷达干扰现象的产生与抑制方法[摘要]:二次雷达(ssr)系统工作过程中出现了混扰、窜扰等内部干扰以及应答机占据等严重的问题,使得它的性能大大降低。
本文分析干扰现象形成原因。
在对这些原因进行分析之后,根据系统工作原理采用了适当的信号设计方式来减少这些干扰,最后从统计的角度定量分析了系统的性能。
[关键词]:二次雷达信号设计干扰占据时分多址中图分类号:f213.2 文献标识码:f 文章编号:1009-914x(2012)29- 0303 -010 引言二次雷达(ssr)以其能够报告目标位置、高度、身份等优点,在民航空管系统中具有广泛的应用。
然而,由于二次监视雷达在工作中使用 1 030mh z的询问频率和 1 090 mh z的应答频率,在应用中存在因同频干扰引起的虚假目标,给管制工作带来不便。
加之近年来空中交通密度日增,所需处理的目标数目大大增多,使得航管中存在的同步窜扰和虚假目标等问题也日趋严重。
所有这些对 a /c模式二次雷达在高密度应答环境下有效去除窜扰提出了更高的要求。
目前,在处理二次雷达同步窜扰引起的虚假目标方面,多数技术都集中在雷达信号检测级处理,而对空管自动化系统来说,一旦雷达确定后,只能从雷达数据处理的角度来解决虚假目标的问题。
1 概述二次雷达也叫做空管雷达信标系统(atcrbs:air traffic control radar beacon system)。
它最初是在空战中为了使雷达分辨出敌我双方的飞机而发展的敌我识别系统,当把这个系统的基本原理和部件经过发展后用于民航的空中交通管制后,就成了二次雷达系统。
管制员从二次雷达上很容易知道飞机的二次雷达应答机代码、飞行高度、飞行速度、航向等参数,使雷达由监视的工具变为空中管制的手段,二次雷达的出现是空中交通管制的最重大的技术进展,二次雷达要和一次雷达一起工作,它的主天线安装在一次雷达的上方,和一次雷达同步旋转。
2 现有二次雷达系统存在的问题2.1 二次雷达系统的特点根据二次雷达的工作特点我们发现:现有的二次雷达系统,由于采用 /全呼叫 0方式和同频工作,系统内部存在着各种干扰,如窜扰、混扰、占据、旁瓣干扰等。
• 141•ELECTRONICS WORLD・技术交流随着我国经济的快速发展,航空运输业越发繁忙,同步而来的安全运行保障压力与日俱增。
由于新航线的开辟及各航线上飞行器数量的增加而带来飞行高度层和距离压缩,以前的AC模式单脉冲二次雷达处理能力的不足显现而出。
空中交通管制部门对于雷达监视设备的依赖性越来越强。
目前,我国民航系统为了解决当下的状况,对现有AC模式单脉冲二次雷达进行原址更新成S模式单脉冲二次雷达,并选择合适的地理位置加装新型雷达系统。
对重要的飞行航线进行两重甚至多重雷达覆盖,以缓解日益增长的航班量所带来的飞行安全风险。
S模式单脉冲二次雷达相对于传统的AC模式单脉冲二次雷达有着不可替代的优点:(1)二十四位地址码可到达1677万个识别码,AC模式只有4096个;(2)询问方式的改变(选呼),根本解决“应答混淆”现象;(3)选呼后降低了询问重复频率(PRF),减少“异步干扰”;(4)传输信息更加丰富;(5)接收数据更加精准可靠.本文主要探讨S模式单脉冲二次雷达的主要组成及部分模块的功能。
INDRA雷达系统组成:由于现在民用S模式二次雷达站大多数采用无人值守的运行方式进行工作,所以雷达监视系统有本地端和遥控端两部分组成。
现将本地端系统的架构总结如下:1、单脉冲天线系统;2、天线驱动系统;3、S模式询问系统;4、接口适配单元系统;5、中央时间系统;6、本地局域网系统;7、本地管理和控制系统SLG;8、雷达视频VR3000图形显示系统。
遥控端有以下系统组成:本地局域网系统、本地管理和控制系统。
单脉冲天线系统由以下部分组成:辐射柱、射频分配网络、射频滤波器和障碍灯。
天线安装在基座上,通过伺服马达驱动天线顺时针(5-15转/分)匀速旋转覆盖360度方位角。
天线用于发射询问机产生的1030MHZ信号,并接收飞行器应答1090MHZ信号。
发射和接收分别涉及到三种信号(和、差、控制),和波束利用天线的主瓣发射和接收询问及应答信号;控制波束结合和波束进行接收和询问,实现旁瓣抑制功能;差波束只用于发射,通过结合和波束实现单脉冲功能。
关于二次雷达性能及模块故障诊断系统的研究在实际使用中,由于相关技术不够成熟,造成二次雷达性能未达标,模块故障诊断系统不够完善。
科技与军事飞速发展的今天,在复杂恶劣的现代战争环境下保持较高的识别率是二次雷达的主要任务,是各项指标达到标准的基础。
因此提高系统识别概率是当前的研发热点,文章针对几种干扰现象进行分析,希望对相关单位有所启发。
标签:二次雷达;干扰现象;模块故障诊断系统对监视范围内所有我方目标的身份分类和识别是目前二次雷达的主要作用。
在进行战略攻击时可有效进行敌我分辨,避免自相残杀情况的发生。
二次雷达的工作流程是由询问雷达发射询问信号给具有应答器的目标,其自动回复应答信号给询问雷达进而实现检测和识别目标的功能。
解决干扰问题是提高二次雷达性能的首要任务,是提高其精准性的重中之重。
1 二次雷达的工作原理及特点脉冲幅度调制信号是二次雷达的询问信号,射频信号是载波,通过定向天线辐射,P1、P2调制脉冲对之间有决定询问模式的固定间隔。
当P1脉冲幅度大于P2九分贝时,旁瓣抑制脉冲P1通过全向天线辐射,应答机可以对其进行作编码回答和译码。
为起到旁瓣抑制作用,P1脉冲需先于P2脉冲发两微秒发出。
根据相关规范,传统空管二次雷达共有专用于军用识别询问的1,2模式,兼用于民用识别与军用识别3模式,只用于民用识别的B模式,用于高度识别的C模式,备用询问的D模式六种询问模式。
二次雷达与一次雷达不同,被探测目标上必须装有应答机以保证目标发射应答信号与其配合工作完成工作任务所以应答机和询问器是构成二次雷达整个系统的必要部分。
二次雷达的通信系统具有传输信息的功能,其雷达系统具有测向和定位的功能。
敌我识别功能是二次雷达在航空管制和军事上担任重要的角色的有力保障。
然而现阶段二次雷达在应用中还存在内部干扰例如窜扰、混扰等问题,拉低了整体系统的性能。
一次监视雷达和二次监视雷达都属于空中交通管制雷达,一体化航管雷达是指二次监视雷达寄生在一次监视雷达上。
浅谈二次雷达S模式
浅谈二次雷达S模式
李永刚
【摘要】S模式询问的特点是对目标进行选择性询问,被询问的目标应答,没有被询问的目标不应答,采用了多种协议,文中分析了各种协议的意义及S模式的优点及优势。
【期刊名称】《科学之友:B版》
【年(卷),期】2011(000)001
【总页数】3
【关键词】S模式雷达;II码;上行格式(UF);下行格式(DF);数据链
民航所使用的监视雷达有一次雷达和二次雷达之分,而在当今,随着航班密度的不断增加和管制部门对雷达依赖性更强的形势下,二次雷达的重要性越来越得以体现。
然而在当今雷达的发展史上,二次雷达的更新交替经历了漫长的发展历程,从早期的普通常规二次雷达到后来的单脉冲二次雷达,以至后来发展为全固态二次雷达,到今天更加先进的带有S模式的二次雷达,可以说是功能越来越强大,获取的信息越来越多。
带有S模式的二次雷达与以往的常规二次雷达有什么区别?它的优点体现在哪里?能够获取什么信息?下面就这些问题作一些简单的分析。
1 S模式中的S的意义
首先,S模式中的S是Selective的首字母,是选择的意思。
其目的是在其询问时不是像以往的二次雷达询问一样,向在其询问波瓣内所有的飞机发射相同的询问格式,而是根据每架飞机地址的不同,去点名(有选择性的)询问,每架飞机的地址是唯一的。
由于是点名询问,而且是根据飞机的唯一地址去点名。
0 引言在当前的社会发展背景下,随着我国经济的不断发展和进步,机场的航班数量也在不断地增加,因此在这个机场管制部门对于飞机所实施雷达管制的重要形势下,这就意味着二次雷达的重要性也变得越来越重要,更加体现出了他的应用价值。
由此可知在二次雷达的发展历史上,随着历史进程的不断发展和更新,从早期的普通常规二次雷达到后来的单脉冲的二次雷达,最后在到如今比较先进运用S 模式技术的航管二次雷达,这样就能够使得雷达的主要功能变得越来越强大,获取相应的数据信息也会变得越来越多。
但是在现如今我国大部分的机场环境中主要采用的则是单脉冲的二次雷达,尤其是国内的一些大型机场中使用的也是国外比较先进的二次雷达。
1 航管二次雷达当中S 模式发展的简要介绍传统意义上的航空管制雷达主要涉及的是航空交通管制的雷达信标的系统、二次监视雷达,主要的功能就是用于探测出飞机的具体位置,但是传统的雷达技术并不能够满足现阶段的技术要求,因此航管二次雷达中的S 模式技术就逐(Sichuan Jiuzhou Group, Mianyang Sichuan, 621000)Abstract:In essence, S mode is mainly to solve the defects exposed in the development process of a / Cmode secondary radar, so as to gradually appear in people’s market environment. Mode s is an advanced secondary radar protocol developed by western countries, which has basically replaced the traditional A / C mode. The traditional A / C mode in the actual work process, the aircraft within the query beam range will make a certain answer, but if there are more than two aircraft in this range, and the distance is very close, so the response pulse between the two aircraft will produce interference and interweave together, which will increase to a certain extent It is difficult to process the pulse signal, even if the monopulse technology is used in this process, it is unable to effectively identify the operation mode of the aircraft. Therefore, in order to effectively solve this problem, the S-mode of ATC secondary radar appears in the market environment, which is actually the so-called selective inquiry mode. In this way, while collecting signals, the irrelevant information for other aircraft can be eliminated, avoiding the phenomenon of interleaving when answering information, which greatly reduces the inquiry to a certain extent This effectively reduces the strong interference of asynchronous signals. This paper first briefly analyzes the development of mode s in the process of ATC secondary radar, and then describes the compatibility and improvement of mode s for traditional mode in ATC secondary radar. Finally, the main application of mode s new technology in ATC secondary radar is described in detail.Keywords: S mode;new technology;ATC secondary radar;development; advantages;main applications模式的信标系统(ATCRBS)。
二次雷达干扰现象的分析与解决摘要:二次雷达干扰直接威胁着航空安全,增加了航空管制的困难。
因此,文章旨在通过分析二次雷达干扰现象,提出具体解决方法,以期能够为航管提供更加准确的信息和数据,保障航空安全。
关键词:二次雷达;干扰现象;抗干扰措施二次雷达系统的不断完善和成熟,被广泛应用到航空管制中,但是在实际的应用过程中却面临着诸多的干扰问题,例如:窜扰现象和绕环现象等,以下对此进行了深入的分析,在提出具体的解决方法后,能够发挥出二次雷达系统的应用价值。
1 二次雷达系统在使用过程中存在的干扰问题1.1窜扰问题二次雷达工作的过程主要是为:询问机和应答机在相互配合工作的过程中在位提供相应的信息。
而当出现特殊需求时,对准空中目标搭设应答机,然后增加询问机的数量,根据布置的各项询问任务等进行询问。
如图1所示:图1二次雷达工作的过程分析地面控制系统主要接收应答机所传达的信息进行目标的判断,这些信息不仅仅包括询问机中传达的信息,还包括应答机中掺杂询问机所回复的信息。
当这些信息传达过程中形成了加大的干扰,询问机也不能接收到相匹配的信息,进而也就不能对目标进行身份的认证和定位。
因此,应答机在多方位的应答产生的信息时就会出现信息干扰的现象,这一现象被称之为窜扰。
当二次雷达系统出现窜扰现象后,对信息的接收等都产生了不良的影响。
1.2绕环(Ringing)现象雷达天线辐射信号能够显示出不同方向上的能量强度,这些具有差异的能量强度在分布各个方向后形成了雷达天线波瓣图。
询问波束能够在主瓣和旁瓣上询问,处在旁瓣时,如果被强功率的询问信息触发应答机则会偏向这一询问信号进行应答,雷达接收过程中可能后被这些假的目标所困扰,并且这些假的目标主要分布在雷达附近和雷达的中心环上,这一现象被称之为“绕环现象”,对雷达的分辨力或者精准的确定方位等具有较大的影响。
例如:方位精准变差或者分辨力模糊的情况下,难以对数据进行处理,特别是当出现不同的目标报告后,因此后续设备过载。
• 204•通常情况下,目前市场环境当中二次雷达与传统的一次雷达存在着较大的差异性,现如今使用的二次雷达则需要结合目标信号的发射情况来配合相应的工作,这就意味着现阶段所用的二次雷达系统中就必不可少要安装询问机和应答机等重要设备。
近年来,二次雷达系统在军事领域以及航空领域运用的十分广泛,尤其是对于航空管制方面具有至关重要的作用,其中重要的内容则是识别敌我的真实情况。
但是在实际的应用过程中,二次雷达系统在工作的过程中,由于其本身的工作性质和工作内容,在一定程度上会导致信号在传输的过程中会存在着干扰的状况,这就使得整个系统在实际的工作过程中产生重要的影响。
这就需要相应的技术部门采取有效的措施解决二次雷达系统实际工作过程中产生的信号干扰问题,并且制定出合理有效的解决办法,这对于二次雷达系统的有效运行有着十分重要的意义。
本文首先简要介绍了二次雷达系统的主要内容以及在实际工作过程中主要存在的干扰问题,接着详细讲述了解决二次雷达系统实际工作过程中遇到干扰问题的主要解决方法,最后阐述了二次雷达运行系统方案的设计以及系统性能的分析。
现阶段,二次雷达运行系统已经广泛的应用于军事领域和航空空管领域当中,并且在实际的运用过程中发挥着至关重要的作用,但是二次雷达运行系统在实际的运行过程中,就出现了混扰和串扰等内部干扰以及询问机和应答机受到信号干扰的重要问题,这样就会导致整个二次雷达运行系统的性能大大的降低。
但是由于二次雷达系统与传统的一次雷达运行系统存在着较大的差异性,但是在实际的工作过程中必须要配合相应的发射信号来完成的。
然而本文通过对二次雷达系统实际的运行过程中主要产生的信号干扰问题进行详细的分析,根据整个二次雷达运行系统的工作原理,设计科学合理化的方法来解决实际运行过程中所存在的信号干扰问题,最后则从二次雷达运行系统的具体方案设计以及系统的性能等方面具体体现该系统的主要是的优势所在。
避免出现由于二次雷达运行系统在工作过程中接收其他信号之后对其产生一定的干扰等现象产生,毕竟空中领域的飞机数量比较多,飞机与飞机之间都是通过信息传递来实现沟通交流的,这其中必定会存在信号干扰的问题,这就需要采取有效的方式方法来解决信息传递出现信号干扰的问题,也是当下航空领域必须要完成的首要任务。
航空知识AVIATION KNOWLEDGE CHINA FLIGHTS 中国航班29民航二次雷达干扰现象和解决方案分析文冯硕 (中国民用航空东北地区空中交通管理局吉林分局)摘要:在当前机场附近区域的电磁环境中,有源干扰设施逐渐增多。
这些有源干扰设施会产生相应的电磁辐射,从而对民航空管二次雷达系统的安全运行产生不同程度的影响,甚至带来一定的危害,也会对自然环境产生一定影响,危害人类的身体健康。
因此,无论是相关交通建设还是其他有源干扰设施,都需要考虑其产生的电磁辐射,确保相关电磁坏境能够达到标准,保证民航空管二次雷达系统安全运行。
关键词:民航空管;二次雷达系统;干扰现象分析空中交通管制雷达的工作原理是机场的雷达系统将相应的电磁波发射到空中。
当目标接收到雷达电磁波时,它会反射相应的回波信号,机场的地面雷达接收到该回波信号后,会根据电磁波的往返时间以及目标的距离和位置信息来计算目标的飞行距离。
此过程只能由一次发送电磁波的地面雷达系统完成。
此外,如果未使用相应的屏蔽方法进行有效的辐射屏蔽,则飞机的辅助雷达系统和机载设备将受到辐射以及民航管理的辅助雷达系统的安全运行和飞机安全运行的影响,会威胁飞行安全。
民航二次雷达干扰现象的相关概念(1)空管雷达的分类。
空中交通管制雷达可分为一级和二级监视雷达。
初级雷达可以自主发送电磁波,并通过在目标接收端检测目标的反射电磁波来准确地获取目标的位置信息。
单个雷达可以执行独立监视,而无需监视人员的配合。
测量参数包括两个距离和目标的方位角。
一些主要雷达还可以确定目标的相对速度。
辅助雷达与主要雷达的工作方法的不同之处在于,可以通过商定的相关查询响应模式获取目标的位置,高度和识别信息,并且相应的监视人员可以共同完成工作。
(2)二次雷达的技术特点分析。
辅助雷达是现代空中交通管制系统中的关键组件。
辅助雷达通过相应的约定查询响应模式获得目标的位置,高度和身份。
例如,机场雷达询问机的询问频率和飞机的响应频率是两个不同的频率。
初探S模式二次雷达的基本原理S模式二次雷达,通常称为SSR,是一种利用雷达波技术进行航空交通管制和安全措施的系统。
它是ADS-B系统的重要组成部分,可用于精确定位和跟踪飞行器。
SSR系统由两部分组成:地面控制部分(Ground Control)和飞行器部分(Transponder)。
地面控制部分向飞行器发送雷达波信号,飞行器部分接收并反弹回相应的信号。
地面控制器使用反射回来的信号计算飞行器的位置、速度和高度等参数,并将这些数据发送给其他地面控制器以实现飞行器的协调和监控。
SSR系统采用频繁的雷达波信号来与飞行器进行通讯。
当SSR系统发送一个雷达信号时,飞行器部分的收发器接收到信号,并通过一个内置的计时器来确定信号离开时的时间。
一旦飞行器接收到地面控制部分回发的信号,它就再次记录下信号回来时的时间。
通过比较飞机接收到信号的时间差,可以计算出距离。
飞行器反弹回来的信号是一种短脉冲,称为“标签”。
SSR系统在其回应中发送两种类型的信息。
SSR根据国际民用航空组织(ICA)的标准,分为A和C两种模式。
在A模式中,信号中包含一个独特的标识号,称为Squawk Code。
Squawk Code是由地面控制器根据当前航班的所属公司或航班号来分配的一个四位数字编码。
飞行员在接收到地面控制器的指示后将此代码输入到他们的飞行控制盘上。
这样,地面控制器就可以准确地识别每架飞机,并追踪它们的进出港和飞行。
C模式在信号中提供了更多的信息,包括飞行器的高度和速度。
这种模式的主要优点是它提供了准确的高度测量,使地面控制器能够更好地协调飞行器的活动。
此外,C模式还允许飞行员快速准确地操纵其飞行器的高度。
SSR系统还具有具备识别目标的能力。
这些目标可以是其他飞机、地面车辆或其他物体。
如果飞行器部分检测到一个附近的目标,则它可以在回应中加入该目标的标签。
这使得地面控制器能够立即识别并跟踪这些目标。
SSR系统是现代航空交通管制系统中的重要组成部分,其作用在于提高飞行器的安全性和效率,以及加强对其进行监控的能力。
网络信息工程2021.10二次雷达抗干扰设计方法吴尧(四川九洲电器集团有限责任公司,四川绵阳,621000)摘要:为提升二次雷达在环境干扰下的工作性能,针对多径信号干扰和连续波信号干扰分别提出了两种不同的抗干扰设计方法。
通过后端信号处理形成可靠的应答信号功率一距离一方位图剔除多径反射信号和采用门限自适应检测屏蔽一般连续波干扰能够有效提高二次雷达的抗干扰性能。
关键词:二次雷达;多径;抗干扰Anti寸amming design methodof Secondary Surveillance RadarWu Yao(Sichuan Jiuzhou Electrie Group Co.,Ltd.,Mianyang Sichuan,621000) Abstract:In order to improve the performance of Secondary surveillance radar in ambient jamming,Two different anti-jamming methods are proposed for multi-path signal jamming and continuous wave signal jamming.Through back-end signal processing to form reliable response signal power distance azimuth diagram to eliminate multi-path reflected signal and adopt threshold adaptive detection to shield general continuous wave interference can effectively improve the anti-jamming performance of secondary radar.Keywords;Secondary surveillance radar;Multipath;Anti-jamming0引言20世纪50年代,二次雷达起源于敌我识别MK X(SIF)系统,其通过收发指定频率的电磁波脉冲与民航飞机进行信息交互,成为民航空中交通管制系统的重要组成部分,对保障飞行安全有着极其重要的作用。
电子与信息科学│ELECTRONICS AND INFORMATION SCIENCE52 2018年7期空管二次雷达干扰的分析与排除杨宁宁民航吉林空管分局,吉林长春130039摘要:二次雷达是当前空管工作中不容忽视的重要支持力量。
首先从二次雷达的工作机理开始着手展开分析,指出对其形成干扰的几个主要因素,而后在此基础之上,就如何切实消除干扰影响,提升二次雷达工作效率进行了讨论。
关键词:二次雷达;工作机理;干扰;优化中图分类号:TN958.96文献标识码:AAnalysis and Elimination of Secondary Radar Interference in AirTraffic ControlYang NingningCivil Aviation Jilin Air Traffic Control Branch, Jilin Changchun 130039Abstract: Secondary radar is an important support force that cannot be ignored in the current air traffic control work. Firstly, starting from the working mechanism of the secondary radar, the paper analyzes several main factors that cause interference, and then on this basis, discusses how to effectively eliminate the interference effect and improve the efficiency of the secondary radar.Keywords: secondary radar; working mechanism; interference; optimization空管二次雷达(SSR,Secondary Surveillance Radar),在实际应用中也会被称作为航空交通管制雷达信标系统(A TCRBS,Air Traffic Control Radar Beacon System),其在工作过程中,与民航飞机实现制定频率的电磁波脉冲信息沟通,并且因为这种信息的交互特征而被称为二次雷达。
初探S模式二次雷达的基本原理
S模式是一种二次雷达技术,其基本原理是通过接收飞机自身发射的信号来获取目标的位置和速度等信息。
S模式二次雷达可以提供更准确和详细的目标信息,有助于实现更高级的空中交通管制和目标识别。
S模式二次雷达是一种主动雷达系统,与传统的被动雷达系统不同,它需要飞机装备特殊的发射器来发送信号。
当飞机的S模式二次雷达发射器发射信号后,地面的雷达接收器会接收到这些信号,并根据信号的特点来判断目标的位置和速度。
S模式二次雷达的原理主要基于多普勒效应和回波信号的分析。
多普勒效应是指当一个飞机靠近或远离雷达接收器时,发射的信号的频率会发生改变。
通过分析回波信号的频率变化,可以确定目标的速度和运动方向。
S模式二次雷达还可以测量回波信号的传播时间,从而计算出目标的距离。
为了准确地判断目标的位置,S模式二次雷达还可以根据回波信号的强度来确定目标的大小和形状。
目标越大,回波信号的强度就越大。
通过比较不同目标的回波信号强度,可以判断目标的大小和形状。
S模式二次雷达还可以通过特殊的编码方式来识别不同的目标。
每个飞机都会配备一个独特的编码,当雷达接收器接收到飞机发射的信号后,可以根据信号的编码来识别具体的飞机。
这种识别方式有助于实现更高级的目标识别和空中交通管制。
Indra S模式二次雷达系统简介及电磁干扰故障处理
李猛
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2016(000)016
【摘要】文章介绍了新疆鄯善Indra S模式二次航管雷达的结构组成和这部雷达双通道录取器交差自动重启故障的处理过程.维护人员通过对故障现象的观察和分析,从软件硬件方面逐一排查故障,查明录取器交差自动重启故障现象是由鄯善县公安局对讲系统发射的信号干扰引起,证实电磁波干扰可以引起录取器过载重启.【总页数】2页(P52-53)
【作者】李猛
【作者单位】民航新疆空管局,新疆乌鲁木齐 830000
【正文语种】中文
【相关文献】
1.INDRA IRS20-MP/L S模式二次雷达录取器MICA板卡维护方法 [J], 薛锦晶
2.浅谈INDRA S模式二次雷达在假目标的处理 [J], 林坚
3.INDRA S模式二次雷达数据泄漏故障实例分析 [J], 叶中脉;陈扬
4.INDRA二次雷达天线驱动系统维护经验浅谈 [J], 彭文文
5.INDRA S模式单脉冲二次雷达 [J], 汪晋峰
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4科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N高 新 技 术1 雷达系统的干扰分类SSR系统的干扰可分为两类,多余(或无用)信号的干扰和有用信号的丢失。
无用信号包括异步干扰(FRUIT——False Replies Unsynchronized to Interrogator Transmission)SSR应答信号、IFF MK XII(IFF secure iden-tification system)应答信号和DME信号,其中,F RU IT 是应答机应答其他询问机的应答信号;可能出现的其他无用信号还有来自军用JTIDS(Joint Tactical Information Distribution System)和IFF MK XV(替代IFF MK XII的新系统)。
有用信号的丢失包括应答机为其他询问信号占用,以及应答机被其他机载设备抑制。
多径可视为一种干扰。
2 干扰的传递方式和抑制噪声的基本思想噪声源所产生的噪声之所以能够干扰正常工作的电子系统,是因为存在着一定的传播途径即耦合通道。
如图1为典型的噪声传播途径方框。
所以分析噪声干扰时,必须首先搞清楚噪声源是什么,接收电路是干什么,噪声源和接收电路间通过怎样的通道耦合的。
这样才能有的放矢地采取相应的措施来抑制噪声所形成的干扰,进而提高电子设备的工作可靠性。
噪声的主要耦合方式有电场耦合、磁场耦合、电磁耦合、公共阻抗耦合、传导耦合和漏电流耦合。
噪声抑制技术的基本思想:消除或隔离噪声源,切断及阻隔噪声的干扰通道,减少接收电路对噪声干扰的敏感性。
3 二次雷达本身存在的问题3.1窜扰当两部以上的询问机相继对空中的多部应答机进行询问时,应答机对每个询问信号均会产生回答。
因此,每个询问机接收到的应答信号中,除应答机对自己的回答信号外,还有该应答机对另一部询问机的回答信号,后者对本询问机实际上是一种干扰,且不可能与本询问信号同步故称窜扰或异步干扰。
二次雷达应答机的性能评估与指标分析二次雷达应答机是一种重要的航空电子设备,用于接收来自地面或其他飞行器的雷达信号,并发送应答信号以进行定位和识别。
本文将对二次雷达应答机的性能进行评估,并分析其关键指标,以便更好地理解其工作原理和应用场景。
一、性能评估1. 接收性能评估二次雷达应答机的接收性能评估主要包括以下指标:(1)接收灵敏度:指应答机能够接收到的最小雷达信号强度。
通常以信噪比来衡量,信噪比越高,接收灵敏度越好。
(2)动态范围:指应答机能够处理的最大和最小雷达信号强度之间的差异范围。
较大的动态范围意味着应答机可以接收到各种强度的雷达信号,从而更好地适应各种环境。
(3)抗干扰能力:指应答机对其他无关信号(例如电波干扰)的抵抗能力。
较好的抗干扰能力可以减少误判和误报的可能性。
2. 发射性能评估二次雷达应答机的发射性能评估主要包括以下指标:(1)发射功率:指应答机发送应答信号时的功率大小。
较高的发射功率可以增加信号的传输距离和穿透能力。
(2)频率稳定度:指应答机发送应答信号的频率稳定性。
较高的频率稳定度可以减少信号的漂移和误差。
(3)调制特性:指应答机将应答信号调制成特定形式的能力。
调制特性的良好与否直接影响到信号在传输过程中的稳定性和可靠性。
3. 工作性能评估除了接收性能和发射性能之外,二次雷达应答机的工作性能评估还包括以下指标:(1)工作模式:指应答机可以支持的不同工作模式,例如常规模式、被动模式和被动隐身模式等。
不同的工作模式适用于不同的任务需求。
(2)工作温度范围:指应答机可以正常工作的温度范围。
较宽的工作温度范围可以提高应答机在各种环境中的稳定性和可靠性。
(3)响应时间:指应答机接收到雷达信号后产生应答信号的时间。
较低的响应时间可以使应答机更快地响应和应答。
二、指标分析对于二次雷达应答机的指标分析,需要结合实际应用场景和需求来进行。
1. 民航领域在民航领域,二次雷达应答机的性能指标需要满足以下要求:(1)高度精度:应答机能够提供准确的高度信息,以确保飞行器在空中航行时能够得到正确的定位。
浅谈二次雷达S模式及其抗干扰性能作者:卢伟来源:《电脑知识与技术》2019年第13期摘要:S模式克服了以往单脉冲A/C模式的缺陷,因其诸多优越性在空中交通管制等领域得到广泛的应用。
本文简略地阐述了S模式的相关内容,包括其基本原理、数据格式和干扰问题。
研究表明S模式的引入能有效地降低二次雷达的干扰,极大提升了雷达的性能。
关键词:SSR;S模式;干扰中图分类号:TP391 ; ; ; ;文献标识码:A文章编号:1009-3044(2019)13-0254-03随着航空运输的发展,飞机的密度逐步增加,现行的空中交通管制雷达信标系统(ATCRBS)的容量就显得特别紧张,传统的单脉冲A/C模式已不能满足空中交通管制(ATC)的需求。
为满足空中交通日益增长的需要,美国MIT林肯实验室和英国研究机构开展了先进雷达询问系统的研究工作,研制了S模式雷达与数据通信系统,以此来改进和提高空中交通管制能力。
目前S模式已被国际民航组织(ICAO)接受并作为二次监视雷达的行业标准 [1]-[5]。
S模式雷达主要优势有:抗干扰能力强,精度更高,更加丰富的可交换信息,应答机地址码足够使用。
S模式是一种利用离散地址询问的数据链技术,这种技术的核心是利用地址码对特定的航空器进行询问,只有指定的航空器才对这种询问进行应答。
S模式具有基本监视、增强监视、数据链等多种功能,在空中交通管制、飞机防撞、多点定位、ADS—B等系统和军用敌我识别系统中得到了广泛应用。
1 S 模式综述S模式主要特征是在与现有的ATCRBS系统大体兼容的基础上,给每一架飞机分配一个独一无二的地址码,由计算机控制进行一对一的点名,并能够进行自适应询问。
地址码为24比特二进制数据,这样使得离散地址数目达到了一千六百万个,这就解决了系统容量不足的问题。
同时地空之间可以自动交换丰富的信息。
现行的ATCRBS一般工作在1030MHZ和1090MHZ两个频率上,为了使新系统能够适用于老标准,具有良好的兼容性,S模式使用同样的询问及应答频率。
1.1 S模式询问信号常规二次雷达在询问格式上一般只采用模式3/A(识别码)和模式C(高度码)的交替询问,使用P1、P2、P3脉冲序列,从而达到获得航空器识别码和高度码的目的,其中P2脉冲用于旁瓣抑制。
如图1所示,模式3/A P1、P3脉冲间隔为8µs,模式C P1、P3脉冲间隔为21µs ,P1、P2脉冲间隔恒为2µs,P2脉冲用于询问旁瓣抑制。
图2所示为最常用的S模式询问信号,前两个脉冲P1和P2的脉宽均为0.8us,脉冲间隔2us,非S模式的应答器对这些脉冲的接收将会抑制对询问脉冲后续部分的解码,并使应答机进入抑制期,在P2脉冲后面是一个长脉冲P6,持续期为16.25us或30.25us,其中有许多相位反转脉冲,用来携带所要发射的数据。
第一个相位反转脉冲在P6上升沿后的1.25us处,即同步相位反转,提供给S模式应答器作为时钟同步,从而对后续的数据进行对应解码。
同步相位反转脉冲也用作应答信号发射的时钟参考,与A/C模式中P3脉冲的作用类似。
询问机通过计算同步相位反转脉冲的发射和接收到的第一个应答脉冲之间的时间间隔来测量飞机的距离。
数据通过DPSK(差分相移键控)方式发射,有180°相位改变表示二进制1,没有相位改变表示二进制0。
P5脉冲用于旁瓣抑制,它从控制波束发射,与P6的相位反转脉冲在时间上重叠,如果P5脉冲强于P6脉冲,应答器不可能检测到同步相位反转脉冲,因而不会对询问信号进行解码/应答;如果P5脉冲弱于P6脉冲,应答器可以检测到同步相位反转脉冲,并继续接收及解码P6脉冲。
1.2 S模式应答信号如图3所示为S模式应答信号。
解码设备根据检测到4个前导脉冲的格式来确认。
应答信号的数据部分跟随在4个前导脉冲后的数据脉冲块内,通过脉冲位置的调制来编码,数据比特率是4MHZ。
应答数据块的每个码位为1µs,由两0.5µs片组成。
前半片有脉冲后半片没有脉冲表示二进制1,前半片无脉冲后半片有脉冲表示二进制0。
这种编码形式对抗干扰具有非常强的能力。
应答数据块由信息码和24位地址或奇偶效验码组成。
奇偶效验码用作校验判断解码数据的准确性。
解码时将每个应答位的两片幅度进行比较来获得1或0。
用应答前导脉冲做参考电平,用来相关比较每个应答位中脉冲的幅度,相关即表示一个高置信度位,是1还是0取决于该应答位脉冲在1.0µs位的哪一片。
在S模式应答中,如果应答数据由于某个SSR应答脉冲的21us持续期所破坏,采用奇偶效验系统可将错误更正。
1.3 S模式询问应答格式询问格式即为上行格式,用UF(UP FORMAT)表示;应答格式即为下行格式,用DF (DOWN FORMAT)表示。
UF和DF分别有25种格式,国际民航组织已经明确定义并分配用途的格式有下述几种[6]:UF0 是“短”TCAS/ACAS空-空监视,DF0 应答中包含模式C高度、模式S地址。
UF16 是“長”TCAS/ACAS空-空监视,是UF0的加长模式。
DF0的长度是56位,DF16的长度是112位。
唯一不同的是,DF16中包含56位的MV字段,用来进行空-空信息交换和应答协调。
UF4 是“短”地面站监视高度请求,与UF0类似,只不过是由地面站发出的。
DF4应答中包含模式C高度、模式S地址。
UF20 是UF4的加长模式。
DF4的长度是56位,DF20的长度是112位。
UF5 是“短”地面站监视识别请求。
DF5应答中包含航空器的识别码(ID字段)和模式S地址。
UF21 是UF5的加长模式。
DF5的长度是56位,DF21的长度是112位。
UF11用来询问航空器的模式S地址。
DF11被称为全呼叫应答,其中包含航空器的地址码(间歇应答地址码)以及能力字段(CA)、奇偶校验/询问器识别字段(PI)、询问器识别码(II)和监视识别码(SI)。
2 二次雷达的干扰二次雷达干扰主要有以下几类[7]:a.混淆(phantom)干扰:应答信号在时间距离上小于20.3us,从而产生的混淆干扰现象,可以发生在两个应答脉冲重叠的时候也可以发生在不重叠的应答之间;b.异步干扰(fruit):本雷达接收机收到其他雷达询问引起的应答从而对本雷达造成干扰;c.反射(Ghost):由于地物反射引起的假目标。
S模式的引入为这些二次雷达干扰问题提供了解决的方法:a.混淆(phantom)干扰:同步窜扰(grable)、交织(interleave)等都会引起虚假目标,产生混淆干扰,识别码和高度码解码错误。
特例如下图4所示:其中(a)应答信号的表示格式,(b)A模式代码为5047的应答脉冲,(c) A模式代码为6331的应答脉冲,(d) 5047和6331的应答脉冲串扰后的A模式应答脉冲(解码为7377)。
二次雷达应答信号检测过程就是对框架脉冲F1和F2的检测,检测是否存在一对脉冲前沿间隔为20.3us,但是这对脉冲可能是框架,也可以是串扰或交织引起的混淆干扰。
如果两个不相互重叠的应答距离小于20.3us或者一个应答中C2脉冲和SPI脉冲同时存在,也会引起混淆干扰。
S模式的引入从根本上解决的此类干扰,因为Mode S 询问策略包括选择性询问,在进行群呼后,进行点呼询问中都包含飞机地址码,被寻址的飞机应答,未被寻址的飞机不应答。
由于提供了选择性的询问和更合理的应答时序,这样即使两架飞机距离很近,通过地址码点呼,也不会同时应答,从而很容易分辨开来。
b.异步干扰(fruit):异步干扰的形成是由于飞机天线的无方向性,飞机对A站的应答被B站所接受,从而对B站产生异步干扰,对雷达站会造成译码错误,从而出现标牌相同,方位和距离不同的假目标。
如图5所示: A站发射询问信号在接收到应答信号后,正确计算出飞机的距离,但同时,B站也接收到这个应答信号(还没有发射询问,正在上一次发射询问信号之后的接收期间),因而就处理它并将其显示在错误位置上。
间隔500NM内的两个站相互间可能会产生这样的异步干扰 [8]。
针对异步干扰可以使用RSLS技术识别从旁瓣进入系统的异步干扰信号,也可以降低脉冲重复频率PRF,使空间中应答信号减少,以及使用交错(STAGGER)技术改变每个每个询问起始位置,从而降低异步干扰的可能性。
S模式的引入有效地减少了异步干扰的产生,由于选择性询问得到了飞机的唯一地址码,通过核对地址码来剔除错误的应答。
根据MSSR技术特性,理论上只需要一个应答便可以分辨目标并精确定位,因此S模式有效降低了目标的询问率,降低了异步干扰发生的概率。
c.反射(Ghost):由于地面或人工目标反射引起多径干扰所产生的。
在无线通信领域,多径指无线电信号从发射天线经过多个路径抵达接收天线的传播现象。
大气层对电波的散射、电离层对电波的反射和折射,以及山峦、建筑等地表物体对电波的反射都会造成多径传播。
直射路径和反射路径间的关系有多种情况,从直射方向和反射方向的方位间隔来区分,大致可以分为三类[8]:(1)地面反射信号与直射信号位于同一个垂直平面;(2)物体或者倾斜地面反射信号与直射信号有一个小的水平夹角,但可在同一个波束驻留时间内检测;(3)物体或者倾斜地面反射信号与直射信号有大水平夹角。
多径干扰会带来垂直波束分裂、编码失真、假目标等问题,当二次雷达站周边环境良好,附近无反射体时,是不会出现虚假目标的;当存在反射体时,其虚假目标与真实目标如图6所示:S模式有效地降低询问率也降低了反射假目标的产生。
同时在文献[9]中研究了S模式二次雷达询问机航迹录取技术,详细介绍了在S模式雷达中如何消除反射干扰的方法:通过适当的航迹关联策略和航迹关联算法,设定方位和距离高度门限去除反射目标。
此策略和算法都有效地解决了二次雷达的干扰问题。
3 结束语S模式的SSR 因其数字通讯、无模糊识别等一系列根本的优势终将代替当前的MSSR,随着民航空管事业的发展,带S模式二次雷达必将发挥重要作用。
参考文献:[1] Surveillance radar and collision avoidance systems[Z]//Annex 10to the convention on international civil aviation. ICAO,1998.[2] Manual on the secondary surveillance radar system[K].ICAO,2004.[3] European Mode S station functional specification[Z].EUROCONTROL,2005.[4] Concept of operations Mode S in Europe[Z]. EUROCONTROL,1996.[5] 黎延璋.空中交通管制應答机[M].北京:国防工业出版社,1992.[6] POEMS ;Preoperational European Mode S Station[7] 苏志刚. 二次雷达设备[M].天津:中国民航学院空中交通管理分院,2000.[8] 张尉.二次雷达原理[M].国防工业出版社,2007.[9] 万洪容. S模式二次雷达询问机航迹录取技术研究[D]. 中国西南电子技术研究所,2010.【通联编辑:唐一东】。