浅谈二次雷达S模式

李永刚

（民航山西空管分局，山西 太原 030031）

浅谈二次雷达S模式

李永刚

（民航山西空管分局，山西 太原 030031）

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。

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询问，其结果就是被点名的飞机应答，没有被点名的飞机不应答，S模式雷达都有自己的II（INTERROGATOR IDENTIFIER）代码，应答机会被带有不同II码的S模式雷达锁定（LOCKOUT）。

2 关于S模式下的飞机地址

在谈到飞机地址之前，首先要说明一个概念，就是雷达可以具有S模式功能，而飞机的应答机也可以具有S模式功能，根据资料显示目前民航的飞机所携带的应答机都应具有S模式功能。关于飞机地址，是由24位二进制代码组成，由注册国或公共标志注册当局，从分配给各国的地址字块中指配到每架飞机，是在飞机出厂前就已经定义好的。ICAO的附件十中规定，任何时候，一个地址不应分配给一个以上的飞机。只有一个地址分配给一架飞机而不管飞机上应答机数量是多少。飞机地址不能改变，飞行过程中也不能改变地址。除非在异常情况下,当飞机改变其注册国籍时，以前分配的地址应当改变，由新的注册当局分配新的地址。由24个0或24个1组成的二进制代码不应分配给飞机。飞机24位二进制地址中的前3、6、9、12位或15位定义国家，余下的位数用于分配给飞机用做地址。举例说明中国飞机的24位二进制地址是这样组成的：国家代码用的是前6位（011110），而后18位可以提供给飞机用地址，即中国可以拥有2（24-6）=218=262144个地址可以分配给飞机。（说明：飞机的24位二进制地址在实际应用时用6位十六进制数表示）。

3 在询问模式上的不同

以往常规二次雷达在询问模式上只有3/A和C模式询问，而带有S模式功能的雷达在询问模式上增加了过渡模式（A/C/S）和纯S模式全呼模式（MODE S ONLY ALL CALL）与轮呼模式（MODE S ROLL CALL），增加过渡模式的目的是用于S模式雷达捕获没有加装S模式应答机的飞机（常规A/C模式应答机），纯S模式全呼模式（ALL CALL UF11）用于加装了S模式应答机的飞机，它向应答机发送询问器代码（II码/SI码，用于对飞机的锁定）和从应答机获得带S模式应答机的飞机地址。轮呼用于加装了S模式应答机的飞机，它可以与应答机之间进行各种数据信息交流。

这里需要增加一项技术说明：首先从带有S模式功能的雷达说起，为了捕获雷达覆盖范围内的所有飞机，这里包括加装了S模式应答机的飞机和常规模式应答机的飞机，S模式雷达使用过渡模式（A/C/S P4短，“P4长”不使用）询问常规模式应答机的飞机，带常规模式应答机的飞机正常应答S模式雷达，反之，对加装了S模式应答机的飞机而言，当常规雷达询问时，也可以正常应答。换言之，就是带有S模式功能的雷达兼容了S模式应答机和常规应答机；而S模式应答机也兼容了S模式雷达和常规雷达。

4 带有S模式功能的雷达在询问格式内容上与以前的常规二次雷达有着很大的不同

以往的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，从而达到获得飞机识别码和高度码的目的，见图1。

图1

图2

3/A码 P1,P3脉冲间隔为 8μs，C码 P1，P3脉冲间隔为21μs，P1，P2脉冲间隔恒为 2μs，P2脉冲由于询问旁瓣抑制，见图2。

而带有S模式功能的雷达在询问格式上增加了P5和P6脉冲，P2脉冲用于抑制SSR应答机，P5脉冲用于S模式旁瓣抑制，P6脉冲为信息数据块，为56位或112位，见图3。

图3

5 S模式雷达询问格式与应答格式的分类

询问格式又叫做上行格式，用UF（UPLINK FORMAT）表示，应答格式又叫做下行格式，用DF(DOWNLINK FORMAT)表示。上行格式有 UF4、UF5、UF11、UF20、UF21、UF24 等，下行格式有DF4、DF5、DF11、DF20、DF21、DF24 等，其中格式 4 和 5 用于上行或下行短信息（56位）监视、高度、识别，20和21用于上行或下行标准长度信息（112位）通信A/B、高度、识别，11用于上行或下行纯S模式全呼叫。24用于上行或下行扩展长度信息通信C和通信D（S模式目前没有使用）。

6 S模式雷达询问应答流程（针对S模式应答机）

首先，雷达发射纯S模式全呼叫(UF11)，当飞机进入雷达覆盖范围时接收到此呼叫，此呼叫带有雷达的询问器代码信息（II码）和全呼叫询问地址码（24位全1），应答机将产生应答(DF11)，此应答信息带有对询问器代码的确认信息和飞机24位地址信息，雷达进行处理解码后，将对带有此地址码的飞机发射S模式点名询问（ROLL CALL）并将该飞机锁定,如果雷达采用的是UF4和UF5询问，根据对RR(REPLY REQUEST)字段的控制，应答机将应答DF4/DF5或DF20/DF21。格式20，21与格式4，5的区别仅在于20，21比4，5多了一个56位的短数据链路信息。

表1

7 S模式中使用的协议

（1）首先是锁定协议（LOCKOUT），发送纯S模式全呼的目的就是为了获取飞机24位地址和为飞机提供雷达的询问器代码（II码）用于将飞机锁定，真正的锁定命令是由S模式点名轮呼（ROLL CALL）中 LOS(LOCKOUT SUBFIELD)字段发送的，当飞机被锁定后，在18 s时间内不应答带有此（II码）的雷达的所有纯S模式全呼 UF11（MODE S ONLY ALL CALL）,这样可以大大减少雷达间的异步干扰(FRUIT)。

（2）多现场协议（MULTISITE），这个协议适用的条件是雷达必须工作在单独模式（STAND ALONE），雷达间使用不同的II码，单部雷达发射询问脉冲时带有II码，应答机存储这个II码，在下一次询问或应答时，雷达或应答机将检测这个II码。因此，单个雷达能够控制数据链路信息的发送或停止。

（3）非选择性协议（NON SELECTIVE）与 SCN（SURVEILLANCE COORDINATION NETWORK）协议。非选择性协议是在雷达间具有重叠覆盖区域而雷达II码又不充足的情况下使用（II码为0～15）。使用非选择性协议必须是建立在SCN（监视协作网络）的基础上，雷达间使用相同的II码。SCN的意义在于数据共享，SCN协议分为集中式和分布式两种，SCN将一部以上的雷达称为一簇（CLUSTER），集中式SCN有一个簇控制单元，簇控制单元清楚每个雷达的覆盖范围，当飞机进入到一个雷达的覆盖范围时，簇控制单元会告知这部雷达，簇控制器会整合簇内所有雷达的数据信息，并允许雷达间数据交流。分布式SCN没有簇控制单元，所有雷达通过网络进行内部连接，直接交换SCN数据。每一部雷达都知道相邻雷达的覆盖范围，当飞机进入到其中一部雷达的覆盖范围时，它会通知相邻的雷达。

8 S模式的优势及优点

（1）使用纯S模式全呼（ALL CALL）有效降低了异步干扰。

（2）使用S模式点名轮呼(ROLL CALL)有效降低了同步窜扰。

（3）高度应答处理精度由过去常规二次雷达的30 m降低为7.5 m。

（4）飞机代码的扩容，过去常规二次雷达的飞机识别码（A码）只有4096个可以分配，使用S模式飞机代码可以有224=16777216个代码分配（使用飞机S模式地址），在一定时期内解决了飞机代码资源短缺的问题。

（5）通过COMM-B询问模式，可以读取机载应答机BDS寄存器中的信息，便于空中指挥人员了解飞机更详细的状况。例如，飞机的航班号(BDS20)。

（6）由于采用了新的调制方式差分相移键控（DPSK）解码，使得解码的误码率大大降低。

9 结束语

随着我国民航业的高速发展以及航空量的大幅增加，S模式二次雷达的投入使用将有效地提高当前雷达管制能力，科学合理地控制航空流量，更进一步地提高空管的工作效率。

Discusses Two Time Radar S Pattern

Li Yonggang

The S pattern inquired the characteristic is carries on the selectivity to the goal to inquire that goal reply which inquired，not the goal no-relay which inquired，has used many kinds of agreements，for example:The LOCKOUT agreement，the Multisite agreement，Non the selective agreement，the SCN agreement，in the article has analyzed each kind ofagreement significance and the Spattern merit and the superiority.

Spattern radar；II yard；upward form（UF）；downward form（DF）；data chain

TN 95

A

1000-8136(2011)02-0142-03