二次监视雷达特殊代码处理策略探究

苟玉玲 曾湘洪

1.四川九洲电器集团有限责任公司；2.四川九洲空管科技有限责任公司

二次监视雷达在多径、交织、弱信号等情况下，会产生虚假特殊代码，突发的错误信息会严重干扰空管管制人员的工作。本文通过分析虚假特殊代码产生的机理，从目标信号提取、监视数据融合来探究提升特殊代码置信度的策略，使二次监视雷达特殊代码更好的表征目标特殊状况。

1 特殊代码应用

2022年1月20 日，川航3U8884航班飞行途中出现单发失效故障，挂出“7700”紧急 代码。经空管、机场、航司等相关方应急保障，该航班顺利降落目的机场，这是特殊代码又一次成功应用。为航空器特殊状态识别而设置的二次雷达特殊代码，为飞行员提供了一条简单、隐蔽和快速的特殊情况对外呼叫功能，另外在飞行员不便使用普通的语音信道进行通信时，这些特殊代码对于保持与地面空管的联系非常重要，如：劫机、通信故障。但每年空中交通管制自动化系统都不可避免的收到虚假特殊代码，严重干扰空管管制人员对军民航的正常保障，需要对其进行深入探究，找到能显著抑制此类情况发生的处理策略。

2 虚假特殊代码分析

2.1 特殊代码简介

一般二次雷达代码既可由管制员分配，也可由自动化系统按照分配原则自动分配，但当空管自动化系统接收到飞行员设置的二次雷达紧急代码或ADS-B紧急状态时，立即予以识别和处理，并在管制席位上产生声音和颜色告警提示。二次雷达应答机紧急代码包括7500、7600、7700和其他事先确定的代码[1]，二次雷达特殊代码说明[2]如表1所示。

表1 二次雷达特殊代码说明Tab.1 SSR particular code description

2.2 虚假特殊代码机理

二次监视雷达包括A/C模式二次监视雷达和S模式二次监视雷达。S模式应答和ADS-B采用脉冲位置编码（PPM）调制、信息含24位奇偶校验位，具有较强传输抗干扰和数据检错纠错能力，下文主要分析A/C模式二次监视雷达虚假特殊代码机理。

影响和限制二次雷达达到其探测性能的最主要因素是多径[2]。目标应答信号与自身多径信号叠加可产生虚假特殊代码，格外在特殊地形、人造建筑物、升空平台等环境，由零角度和小平角度大路程差多径信号造成应答编码失真。如图1所示，二次代码2100和延时2.9us的多径信号叠加产生7600紧急代码情况。

目标间距小于3.1km时，应答脉冲组互相重叠会产生交织应答和同步串扰；目标间距大于3.1km，小于6.1km时会产生假框架脉冲。当间距对应时差为1.45us整数倍时，存在由信号幅度闪烁和虚假框架产生的误码，增加虚假特殊代码的概率。

由于阵地环境的遮蔽、反射和多径，或威力边界附近等原因，使应答信号刚好在脉冲提取的临界电平附近，造成未能提取到全部应答信号码位脉冲，易出现虚假特殊代码。

3 特殊代码处理策略

3.1 目标信号录取

提取应答信号码位脉冲幅度、相位、脉宽和前后沿等特征信息，适当提高采样频率、增加采样点数、扩展存储深度，使信息提取更准确、更完整。针对重叠部分脉冲归属应答序列的确认，在幅度特征上用幅度差异和波动进行检测和标记，对同询问周期内码位脉冲的置信度进行标记，结合应答间同模式的相关代码更新规则进行处理，可以组合出一个完全的高置信度应答[2]；在相位特征上，由于同一应答信号各码位脉冲的相位变化有明显规律，通过关联相位值可确定各码位脉冲归属应答序列，防止代码提取错误[3]。

对弱信号采用降低前端译码门限，在点迹凝聚时再恢复译码门限的处理方法；在频繁产生虚假特殊代码区域设置该雷达的屏蔽区[4]，防止弱应答信号产生虚假特殊代码的情况。

点迹凝聚时对特殊代码在应答次数、幅相特征、交织情况等方面进行综合判断，在可能出现虚假特殊代码时设置交织位或降低置信度。航迹处理时对交织或低置信度特殊代码进行原代码保持；对特殊地形地物可能产生潜在虚假特殊代码的区域设置修正区；对距离6.1公里、方位波束宽度内有多目标的特殊代码进行相关处理等方法。

3.2 监视数据融合

提供特殊代码信息的空管监视数据主要有：A/C模式二次监视雷达、S模式二次监视雷达、广播式自动相关监视（ADS-B）、多点定位系统（MLAT）。MLAT通过地面多点定位接收机接收飞机发出的1090MHz信号报头[5]来确定目标位置和获取信息，信息与其他空管监视内容一致。

S模式下行应答格式DF=5、21的ID字段（共13位， 排 列 顺 序 为C1, A1, C2, A2, C4, A4,0, B1,D1, B2, D2, B4, D4）发送A模式识别码。如果A模式代码设置为7500、7600或7700，则更新ID同时在下行应答格式DF=4、5、20、21的FS字段中设置持续告警（Permanent Alert）状态。如果代码更改为其他值，应终止持续告警状态，并用暂时告警（Temporary Alert）状态代替，并在18±1秒后自动取消。“FS”飞行状态字段（共3位）报告飞机的飞行状态，包含告警状态，其编码及定义如表2所示[6]。

表2 FS编码及定义Tab.2 FS code and definition

ADS-B功能基于数据链通信技术，我国采用1090ES数据链进行信息传输。其紧急信息在“1090ES飞行状态信息（紧急/优先状态）”（TYPE Code=28，Subtype=1）的紧急/优先状态、A模式代码字段中指示。当A模式代码设置为7500、7600、7700时，除A模式代码字段变更外，紧急/优先状态字段编码会自动设置并广播，其编码定义如表3所示；同时激活“飞行位置信息”的“监视状态”子字段，按照如表4所示的定义进行编码[7]。

表3 “应急/优先状态”子类型编码Tab.3 "Emergency/Priority Status" sub type code

表4 “监视状态”子字段代码定义Tab.4 "Surveillance Status" subfield code definitions

空管多源协同监视数据深度融合，对来自不同类型、不同区域的空管监视数据进行关联、融合和评估等处理。在更新含特殊代码的目标时，需多个数据源或跨周期间数据相互验证后确认，能更及时、更精准、更全面的获得目标信息，是解决二次雷达虚假特殊代码最有效的手段，从根本上提高情报质量[8]。

4 结语

二次监视雷达在实际使用中因多径、交织和弱信号等原因产生虚假特殊代码，也可通过优化阵地选址建设、增加天线架高、采用大垂直口径低副瓣天线、升级为S模式二次监视雷达和加装ADS-B设备等提升系统性能，结合本文处理策略可显著抑制虚假特殊代码，可靠发挥特殊代码在紧急告警、特殊状态识别功能，及时提醒管制员对紧急、特情等进行处置，最大限度发挥空中交通管制自动化系统效能，保障军民航飞行安全。