二次雷达S模式监视能力评估①

吴胜前

(民航西北地区空中交通管理局 陕西西安 710082)

S模式雷达(selective radar)可以提供比常规A/C模式雷达更加丰富的监视信息，分为基础型监视(ELS)和增强型监视(EHS)。相比于常规A/C模式雷达，基础型ELS监视主要增加了飞机的24位地址码，航班号信息，而增强型EHS监视又增加了飞机下发的选择高度、修正海压、飞行姿态等信息，使空中交通管制员可以对空中态势有更加细腻的感知和更加准确的预判。由于飞机上应答机和地面雷达询问器的不同组合会产生不同的监视结果，表1所示是比较典型的几种组合。

S模式雷达所使用的数据报告模式为Asterix Cat34/48，在绝大部分雷达站和空管自动化系统中都会记录少则一天多则几年的雷达记录数据，这些基础数据为分析雷达监视性能提供了良好的素材。

1 飞机应答机监视能力

飞机应答机监视能力可从两方面进行统计，如下所述。

（1）ATFN FPL报文编组10数据项B。

根据ICAO 标准和中国民航《民用航空飞行动态固定格式电报管理规定》，领航计划报（FPL）编组10数据项B表明飞机的监视设备和能力，用1个或最多20个字符描述可用的机载监视设备与能力。通过对一段时间内的AFTN FPL的记录数据分析，得到如表2的统计结果，其中具有增强型S模式监视（EHS）的机载设备（L，H）占到了78%，基础型S模式(ELS)占比20%，表明绝大部分飞机具备了S模式监视能力（98%）。

（2）应答机下发的Comm-B BDS10，BDS17。

应答机下发的Comm-B BDS10报告了机载应答机数据链能力，其bit25表明了S模式特定服务(ModeS specific service capability)的状态，BDS17报告了应答机GICB(Common Usage GICB Capability Report)能力。在S模式雷达的目标报告（Cat48）中，字段I048/250报告了从应答机下发的BDS10，BDS17，分析雷达记录数据可以对飞机下发的监视能力进行统计。通过分析BDS10信息，表明具备S模式特定服务的飞机占到总数的77%，和FPL报文中航空器监视能力统计结果中L型监视能力占比（78%）非常接近。BDS17指示了S模式应答机GICB的能力，统计413架飞机下发BDS17内容得到表3的信息， 其中具备BDS20，BDS40，BDS50，BDS60能力的应答机均达到了100%。值得注意的是BDS48（VHF channel report），该寄存器信息对飞机因调错VHF频率失联具有应用价值，但所有参与统计的飞机均不具备该功能。

表1 飞机应答机和地面询问器组合

表2 AFTN FPL报文编组10B监视能力统计

表3 应答机下发寄存器BDS17信息统计

表4 四部增强型S模式雷达BDS40，50，60更新周期

2 地面询问器监视能力

S模式地面询问器一般分为基础型（ELS）S模式监视和增强型（EHS）S模式监视，在每个雷达站设计之时都会确定，如果有必要，有些厂家的二次雷达可以通过升级询问器软件把ELS模式升级到EHS。由于所有的机上数据下发均由地面询问机控制，因此只有地面询问机发出特定的询问时才能得到相应的机上下发数据。基础型（ELS）雷达能处理BDS1、BDS2、BDS3寄存器数据，而增强型（EHS）雷达除了能处理基础型数据之外，还会增加处理BDS4、BDS5、BDS6寄存器数据。

3 S模式增强型（EHS）中BDS40、BDS50、BDS60信息更新速率

现代的民航空管自动化处理系统可以处理增强型S模式数据，BDS40(Selected vetical intention)选择高度意图一般由飞行员在MCP/FCU面板上输入即将要执行的飞行高度，该信息的下发可以让空中交通管制员提前预判飞机要达到的高度意图，起到很好的安全关口前移作用。该过程为：（1）管制员通过VHF发布高度指令，约需10s。（2)飞行员执行指令并输入高度意图到MCP/FCU面板，约需20s，（3）飞机应答机BDS40应答周期，一般由地面询问器确定。为了得到飞机应答机的应答周期，需要对S模式雷达的目标报文进行分析。表4是选取了四部S模式增强型雷达的BDS40，BDS50，BDS60信息更新周期统计。

表4数据表明，BDS40更新周期最大23.8s，最少4.23s，因此从管制员开始发出高度指令到管制员感知到飞机已经收到垂直高度意图，平均最少需30s，平均最多需要54s，时间上比较滞后，因此需要对地面询问器询问模式进行优化，以满足管制员掌握飞机的机动意图的需求。

4 结语

现在绝大部分（97%）航空器应答机已经具备增强型S模式监视能力，具有增强型S模式的飞机占到了70%以上，主流空管自动化系统均具备处理增强型S模式雷达数据，为了更好地利用S模式的增强监视能力，需要对整个S模式监视系统进行评估，优化地面询问器询问交错模式，引入协同监视技术，更好地满足空中交通管理对飞机监视的需求。