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一种常规模式应答机错误应答S模式询问的分析

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0 引言
民航空管对航空器的监视主要通过二次雷达（SSR）来实现。

二次雷达来源于二次大战的敌我识别系统（IFF），但是敌我识别系统的设计初衷并非针对高密度空域，因此随着民航的发展，二次雷达显现了弊端，包括同步交织、方位精度差、异步干扰、过渡询问[1]等等。

为解决这些问题，MIT 林肯实验室发明了S 模式技术。

该技术在保持兼容性为首要原则的同时，采用了单脉冲天线设计，以及选择性询问应答（Selective Interrogation-Reply）协议解决了上述问题。

各国基于成本及空域环境因素，并没有积极推进部署S 模式雷达，而是采用了S 模式的单脉冲天线设计以缓解常规二次雷达弊端，诞生了单脉冲常规二次雷达（MSSR）。

进入2000年代以后，伴随着民航业迅速发展，S 模式迎来了大规模的部署应用。

但是机载设备并未同步升级至S 模式，因此，空域环境变成常规模式和S 模式混合的空域，运行层面仍然出现了兼容问题。

本文分析了一种常规模式应答机不能进行正确抑制S 模式询问，从而给出错误应答，导致错误目标报告的原因以及其解决办法。

1 S 模式运行环境
1.1 地面和机载设备
二次雷达系统由地面询问机和机载应答机组成，询问机向应答机发送询问信号，应答机对其进行接收、识别并进行应答，询问机通过对应答信号的测时和定向完成对目标的探测和信息获取。

1.2 混合空域运行环境
混合空域[2]包含了4个主要元素，
常规模式询问机、常规模式应答机、S 模式询问机和S 模式应答机。

其中，S 模式通过使用特殊设计的询问和接收信号波形保证了对常规模式的兼容。

图1 混合空域示意图
2 雷达目标捕获
2.1 询问的旁瓣抑制
为抑制询问波束旁瓣和尾瓣触发应答机应答，二次雷达使用了询问旁瓣抑制技术。

在发射询问波束之外增加控制波束，通过调节增益使控制波束覆盖询问波束的旁瓣和尾瓣，在询问波束和控制波束分别发送询问和控制信号，应答机在
2.4 过渡模式的目标捕获
通过2.2节和2.3节可以看到，在常规模式二次雷达中，
图5 过渡模式目标捕获
2.5 优化的S 模式雷达目标捕获
实际的S 模式雷达系统中，为提高效率，通常在目标捕获（全呼周期）时使用图6所示询问信号时序[3]。

在全呼询问周期，首先置入一个S 模式询问，常规模式应答机收到等幅P1P2后将进入35微秒抑制期，S 模式询问
长度小于35微秒，因此对于常规模式应答机是透明的；S 模式应答机接收到该询问信号后，将从P6中的同步相位反转位（S 模式询问信号编码的起始）开始抑制128微秒，准备相应的S 模式应答信号。

此时，在常规模式应答机抑制期结束（P2脉冲35微秒后）后，S 模式应答机抑制期结束前置入过渡模式 P4S 询问，则可以和常规模式应答机交互，而对S 模式应答机又是透明的。

上述询问时序设计有效的完成了对常规模式和S 模式目标的捕获。

3 假目标的产生与分析
上述2.5节设计的询问时序大大提高
了目标捕获的效率，但是必须保证应答机对询问信号抑制的严格要求。

3.1 假目标现象
在实际运行中，发现部分常规模式应答机不能正确识别和判定S 模式询问中P1-P2幅度进行抑制，相反在P6脉冲错误检测出P3，从而按A 模式编码进行应答。

因
为上述设计在全呼周期内同时置入了P4S，
图3 常规模式目标捕获
图4 S 模式目标捕获
雷达会认为上述错误应答是对P4S 的应答信号，从而进行相应处理和目标录取，进一步产生假目标。

图7 假目标实例
3.2 假目标分析
因为假目标的产生是因为常规模式应答机未正确抑制S 模式询问，而进行错误应答产生，所以存在以下特征：（1）真假目标的方位一致。

因为是对询问进行了错误的应答，所以真假目标录取的方位结果应该都在主瓣的方向上，所以方位是一致的；（2）假目标比真目标距离近。

因为真实应答以S 模式询问为时间基准，雷达错误将其处理为对P4S 的应答，所以目标录取是以P4S 询问为时间基础，假目标测距结果将更
解决的办法可以从三个方面展开。

（1）保证其能正确探测难以对应答机进行检测的情况，益，保证在控制信号在询问抑制外，询问间隔到两个不同全呼周期，异步干扰来处理特征对该类假目标进行识别以消除。

参考文献
[1]V.A. Orlando. The Mode S Beacon Radar System. 1989. The Lincoln Laboratory Journal, Vol.2, Number 3.[2]ICAO. Doc 9684. Manual on the Secondary Surveillance
Radar Systems. 2004.
[3] Eurocontrol. Principles of Mode S Operation and
Interrogator Codes. 2003.
图6 优化的S 模式雷达目标捕获
方面可以通过多种方法实现。

在电磁辐射的有效屏蔽方面也进行了大量研究，也成为亟待解决问题之一。

对于目前基站建设中的天线电磁辐射频率而言，穿透力并不是很强，因此可以采用相应的电磁屏蔽手段来有效阻止或者是有效的减弱电磁波辐射，其中最简单有效的方法就是增加电磁辐射屏蔽材料，而通过低电阻导体材料就能够实现这一目的，在低电阻导体材料内部能够产生相应的原电磁场相反的电流，直接的效果就是削弱源电磁场。

5 结论
4G 网络的建设以及未来5G 网络的发展，对于移动基站的要求也越来越高，在移动通信网络迅速发展的背景下，也带来了电磁辐射电磁污染问题，其可能引起人体健康的一些威胁，必须要加强监管，优化电磁辐射环境。

希望在基站建设中融入环境保护和环境友好的概念，保证人们的生命产生安
全，同时促进移动通信网络发展，方便人们生活。

参考文献
[1]王晓云,陈志平.基于相位差的多系统通信基站的电磁
辐射监测设计与应用初探[J/OL].环境监测管理与技术:1-5.
[2]戈立新.辐射要防 谣言也要防[J].江苏卫生保
健,2018(11):56.
[3]林怀英,宁健,李华琴,邱建龙,郭祖美.广东某市通信
公司2011—2017年基站验收监测[J].环境保护与循环经济,2018(11):72-76.
[4]吴礼裕,万泉丰,王凯.常州市移动通信基站电磁辐射环
境影响分析[J].环保科技,2018,24(05):42-45+22.[5]贠彦祺.城市典型区域电磁环境调查与研究[J].甘肃科
技,2018,34(19):34-35+16.
（上接第36页）。

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浅谈二次雷达应答机的S模式在终端区的运用

浅谈二次雷达应答机的S模式在终端区的运用

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。

二次雷达S模式询问与应答研究

二次雷达S模式询问与应答研究

二次雷达S模式询问与应答研究周水平【摘要】二次雷达是民航空管的重要监视设备,S模式询问与应答则是民航二次监视雷达技术的重点和难点.文章分析了二次雷达询问应答脉冲、S模式上行、下行链路数据格式,通过示波器捕捉信号详细解析了全呼、选呼询问和应答,对于技术人员维护维修S模式雷达以及自动化信号处理有积极的参考价值.【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】2页(P57-58)【关键词】二次雷达;S模式;询问;应答【作者】周水平【作者单位】民航西南空管局【正文语种】中文随着中国经济以及民航行业的快速发展，空中交通管制的飞机数量在不断的增加，传统的A/C模式二次雷达固有的缺陷也越发地突显：异步干扰、同步串扰、高度编码最小100英尺、编码数量最多为4096等问题严重制约着二次雷达的技术应用[1-3]。

由于S模式二次雷达给每架飞机分配了唯一的24位地址，可以实现全球飞机一机一码，采用选择性询问可以明显减少异步干扰和同步串扰的发生。

S模式询问和应答数据块可容纳56比特或112比特的数据，可以得到目标的A模式识别码、步进25英尺的高度报告、24位地址、数据链路性能报告、选择垂直意向高度、跟踪报告和速度报告等丰富信息。

从20世纪80年代开始，经过多年的研究，S模式逐渐被国际民航组织ICAO接受，成为二次监视雷达的行业标准。

S模式询问和应答是二次雷达S模式技术应用的核心和难点。

（一）询问应答脉冲S模式询问通过询问波束发射P1、P2、P6脉冲，控制波束发射P5脉冲实现。

其中P1和P2用于阻止A/C应答机应答，P6包含送到飞机的DPSK调制信息，短P6脉冲信息为56位，长P6脉冲信息为112位。

DPSK调制时，0表示同相，1表示反相。

P5脉冲主要用于实现询问旁瓣抑制功能。

S模式应答由检波器检测前四个前导脉冲来确认，四个脉冲中的任何一个前沿都可以用来测量距离。

应答数据内容包含在前导脉冲后面的数据块中，采用脉冲位置调制PPM。

对单脉冲二次雷达S模式的认识

对单脉冲二次雷达S模式的认识

摘要：有效空域内目标数激增a/c模式系统所显示出的不足，大多数先进国家以s模式系统逐步替换a/c模式。

本文简略阐述了a/c和s模式的优缺点；s模式对装有a/c模式和s 模式应答机的3中呼叫方式：mode a/c全呼询问、mode a/c/s全呼询问、s模式编码询问；s模式的应答；s模式的兼容性。

关键词：单脉冲；二次雷达；s模式1.引言随着我国民用航空业近年来的飞速发展，空中交通流量的日益增加，早期引进的航管单脉冲二次监视雷达（ssr），传统的a／c模式已不能满足空中交通管制(atc)的需求。

近年来国际上已经普遍采用了更为先进的雷达—s询问模式。

所谓s模式，美国称为离散选址信标系统，其地面询问是一种只针对选定地址编码的飞机专用呼叫的询问。

装有s模式应答机的飞机，都有自己单独的地址码，它对地面询问会用本机所编地址码来回答，因而每次询问都能指向选定的飞机，实现点名式的询问应答；同时s模式的上下行数据链可以用地空双向数据交流。

此询问模式已被国际民航组织(icao）接受，作为二次监视雷达的行业标准。

2.a/c模式与s模式优缺点a/c模式二次雷达的不足表现在几个方面：其一，应答信号只有12位二进制，编码数量有限；其二，只能回答飞机的代号、气压高度，可交换信息少；其三，询问信号结构简单（只有p1、p2、p3三个脉冲），不含识别成分，在询问信号工作范围内的全部飞机会同时获得询问信号，可能产生同时应答，造成混叠；其四，地面反射产生盲区，还有目标的方位、距离等参数的分辩率低等。

s模式二次雷达，其询问信号和应答信号都包含有56位二进制（短报文）或112位二进制（长报文）的数据块。

在s模式的询问信号中，一个15或29us的数据块可容纳56bit或112bit的数据，数据的前24位规定用于飞机的地址编码，这样的飞机的识别码数量可达1677万个，是现行的a/c模式的46千多倍，足以实现全球飞机一机一码。

其他的数据位可用于传送所需的飞机参数。

浅谈S模式雷达运行的几个问题

浅谈S模式雷达运行的几个问题

2017年第3期科技广场总第184期浅谈S模式雷达运行的几个问题万钧(民航江西空管分局，江西南昌330114)摘要:为了更好地应用S模式新技术，服务于空中交通管制部门，本文从S模式运行的要素IC A O飞机地址和捕获锁定机制入手，分析了 S模式雷达应用时可能带来的问题，借鉴欧洲实施S模式过程的先进经验，给国内雷达技术支持部门提供一些应对这些问题的思路，有利于我国民航监视新技术应用时少走弯路。

关键词:S模式；ICAO地址;询问机识别码;捕获;锁定;模式交互；组网中图分类号:TN95 文献标识码:A 文章编号：1671-4792(2017)3-0077-04Brief Discussion of Several Problems in ModeS Radar OperationWan Jun(Jiangxi ATM Sub-bureau.CAAC，Jiangxi Nanchang 330114)Abstract：To better use the new technology of Mode S radar for serving air traffic control departments, this paperstarts with ICAO aircraft address and acquisition and lockout mechanism, the elements of mode S operation，to analy­sis the problems that mode S radar applications may bring. Using the experience of mode S implementation in Europefor reference，this paper provides some ideas to deal with these problems for the technical support department. It isconducive to new technological application of China's civil aviation monitoring by avoiding detours.Keywords ： Mode S; ICAO Address ； Interrogator Codes ； Acquisition ； Lockout ； Mode Interlace Patterns ； Clustero引言传统二次雷达和机载应答器之间的通信使用两 种模式:A模式和C模式，A模式用于飞机编码识 别，C模式用于飞机高度数据。