S模式二次雷达的简单介绍

通信导航监视/CNS S 模式二次雷达的简单介绍
Brief introduction to Mode S secondary radar
华北空管局高树萍编译
2007 年具有S 模式的苏庄一/二次雷达站和百花山单脉冲二次雷达站在民航华北空管局落成，标志着S 模式二次雷达在我国首家使用。

作为S 模式二次雷达站的建设者之一，尤其对S 模式感兴趣。

S 模式二次雷达系统精度高、抗干扰能力强、信息量大，它能实现两个以上雷达站之间的通信，其有为飞机对询问轮流做出应答。

二、S模式的特点
S 模式地址唯一。

在S 模式二
次雷达中，基于飞机地址唯一可选
择性，S 模式询问含有56 位及112
位信息串，其中包括24 位的飞机
代码位；除了24 位地址位还有32
和88 位信息位，任何装有S 模式
的飞机都能由波束内的其它飞机分
时，信号范围内的所有飞机应答没
有重叠，应答录取则不会发生错
误。

一机一码，减少或消除了同步
干扰，同时防止询问信号串扰其它
飞机，提高了检测能力。

（3）S 模式询问消除了来
自天线波束范围内其它目标的应答
信号，因此大大降低了干扰、应答
机占据以及由于反射引起的虚假应
ATC 提供数据链以及为VHF 语音通信提供备份的能力，可以应用在ADS-B 和TCAS 防撞等系统中，是二次雷达的发展方向。

一、S模式的定义
S 模式即选址模式。

S=Select 选择，是有选择性地询问识别目标。

地面管制雷达站通过轮呼别询问。

因为对每一架装有S 模式
的飞机，都分配给一个全世界独一
无二的地址，该地址称为技术地
址。

全世界有16 777 216 个技术地
址可用，并且已由国际民航组织
（ICA O）进行标准化。

每次S 模式
询问都包含目标飞机的地址，被寻
呼的飞机是回答询问的唯一飞机。

答。

（4）S 模式询问较高的飞机数
据完整性，得益于S 模式唯一的地
址和较安全的数据传输。

当传输期
间编码被破坏时，S 模式有更好的
编码维修能力。

（5）S 模式询问选择性询问减
少了询问次数从而减少了干扰，最
（ROLL-CLL）有选择地询问，在地面询问和机载应答装置之间具备双向交换数据功能，这就是说S 模式二次雷达站有能力选择性地寻呼其覆盖范围内的飞机。

在常规二次
三、S模式的优点
（1）S 模式运行能通过选择消
除传统二次雷达（S SR）模式的同
步干扰，防止了当两架或多架飞机
距离很近时覆盖范围内的所有飞机
终消除S 模式运行中SSR 干扰状
态，提高了分辨力性能，并且这些条
件适用于S 模式装备的任何飞机。

（6）单脉冲处理可有效改善角
度分辨率，提高方位数据的精度，
雷达甚至在单脉冲二次雷达中，询同时应答引起的系统饱和、发生重彻底消除异步干扰和同步干扰。

问信号是在天线波束内以恒定频率发射的，波束内的所有飞机对所有询问做出应答；同时，S 模式二次雷达有选择的寻呼，波束内的所有叠，规避了错误录取或目标丢失的
风险。

（2）S 模式询问提高了检测能
力。

当两架或多架飞机距离非常近
四、S模式的缺点
（1）目标分裂(twins，双胞胎目
标)，一个带AM 码，一个带航班号。

（2）在同等天线转速情况下，
Air Traffic Management/2010(7)21
S 模式与 SSR 模式相比最大探测距
离较近。

五、S 模式的应用
(一)数据链
S 模式数据链技术是新航行系 统不可缺少的数据通信手段，它可 以提供完全的地空数据链交互通 信 ， 并 且是完全与航空电信网 （A TN ）
兼容的子网络，通过统一 的接口实现无缝互联。

S 模式数据链功能由二次雷达 的旋转天线得到，定义为两级。

第 一级涉及一个询问机和一个应答机 之间的对话，并在 ISO 计划链路层 中提供一个服务比较数据，允许多 表 1 外部接口相关参数表
（*） 这些接口仅使用在一次雷达接口，STR2000 雷达与多雷达处理器使用一个局 域网与数据处理计算机交换数据，没有路由经过 LINES 。

达 1280 比特的帧交换。

因此， S 模式有三个延伸服务可用： 模式雷达通信 （M RC ） 计算机软件 管理两个独立的逻辑链路.
配置项 （C S C ）I 由下列功能组成： （6） 监 视 协 调 网 接 口 功 能
（1
） 上行广播服务：允许一台 询问机发射一个 48 比特长的信息 到波束中所有的飞机；
（2
） 下行广播服务：允许一架 飞机发送一个 56 比特长的信息到 视线中所有的询问机；
（3） 地 面 启 动 的 B 类 通 信 （GICB ）服务：允许一台询问机录取 一个二进制数据标准（BDS ）记录。

为了提供较完全的、互操作的 服
务，第二级已经由国际民航组织 定义：
（1） 提供一个 ISO 8208
服务， 符合航空电信网 （A TN ） 规范
（称 为切换虚假电路 （S V C ） 服务）； （1） 网站监控管理 （SMM ）， 此功能用于测试系统使用的网站监 控。

（2） 增强型监视管理本地应用 （ESM ），此功能方案 GICBs 自动录 取，以提高数据传输到空中交通管 制中心 （A TCC ）
的效率。

（3） 空中交通管制中心接口 （AT CC_INT ），用于传输多雷达处
理
（M R P ） 航迹并跟踪点迹传送到
AT CC 。

它管理多达六个独立的逻
辑链路到 AT CC 。

（ 4） 一次监视雷达接口 （PSR_INT ） ，可传送一次雷达 （P S R ） 数据到多雷达处理 （M RP ）
（SCN_INT ），可在同样的物理线上
管理两个独立的物理线路和多达五 个独立的逻辑链路。

除了操作数据 （目标报告） 传 输到 ATC 中心之外，一个 S 模式 雷达站外部接口可以包括数据链 （进/出一个地面数据链处理器或一 个用户） 监视协调 （进/出一个集 群管理员或邻近的 S 模式雷达站）。

依据表 1 所示，每个可能的逻 辑链路可以映射到一个物理链路。

( 三 ) 监 视 协 调 网
（S C N ）
通常，一部雷达与其它雷达有 一个重叠区域，在这样情况下，S
（2） 提供 S 模式特有服务 （如 数据转换特有的数据到 S 模式，使
计算机软件配置项 （C S C ）I 理两个独立的逻辑链路。

，它管 模式系统允许在这个重叠区内经过 监视协调网进行协调。

之优化使用 S 模式的特性）； （3
） 允许为用户直接地管理若 干台询问机 （一个飞行时间在一台
单个的询问机覆盖中是非常短暂 的）。

( 二 )MSSR/S 模 式 雷 达 通 信 （M RC ） 单脉冲二次监视雷达 MSSR/S
22
（5） 地面数据链处理器和本
地 用 户 接 口 （GDLP_LU_INT ） ， 可 管 理 MSSR/S 模 式 雷 达 通 信 （MRC ） 、 计算机软件配置项 （CSCI ） 、 地面数据链处理器 （GDLP ） 和 本 地 用 户 之 间 的 通
信，它为地面数据 链 处 理 器
（GDLP ） 和一个逻辑单 元 （LU ） 为安全起见，所有的雷达为在 飞行器进入覆盖区内所有的飞行目
标提供航迹信息传送到空中交通管
制中心 （A TCC ） 用户，包括重叠 区域。

该监视协调网允许雷达交换航
迹 信 息 ， 在 轮 呼 （ROLL -CA LL ）
中直接探测飞机。

因此，雷达使用
《空中交通管理》2010 年 第 7 期
通信导航监视/CNS
同样的询问标识代码（雷达组有重叠覆盖并使用同样的询问标识代码叫做一个“集群”）克服潜在的航迹丢失。

在这样一个集群中，一个监视协调功能（SC F）在监视协调网（S CN）上面提供信息交换允许询问机工作。

当操作作为一个集群的一部分时，这个站的运行称为“网络辅助”，相应的协议可在任何集群模式或状态支持这个运行。

这些模式包括：
（1）中央模式：集群运行由集群管理员（C C）支持。

（2）分布式模式：集群运行由每一个地面站处理操作支持。

另外，网络辅助在一个集群内运行，当连接地面站和监视协调网被禁用时SCF 也可以支持“脱机”运行。

为了协调监视活动，S 模式雷达通过一个地面站链接，其所有的网络拓扑由许多内部链接点组成；某些节点操作与同样的询问标识码或监视标识码分为集群，这些节点
在一个集群里通过网络并使用一个
监视协调功能（SC F）协调S 模式
监视活动；每一个集群将由一些节
点雷达节点和集群管理员(CC) 节
点组成，在中央模式里的集群中监
视协调由集群管理员控制。

然而，
如果集群管理员故障或雷达不在线
将活动作为“分布式”系统，在分
布式模式中雷达将负责节点间协
调，本节描述在独立集群节点中监
视协调功能提供现场协调。

监视协调功能可以认为由通信
处理和协调处理两部分组成，如图
1 所示，这两部分SCF 的简单示意。

通信处理不断地合成网络拓扑，
例如通信处理确认节点可以通
过网络访问，网络监视协议
（NM P）用于在节点上获得信息可
以直接看到，该信息在网络监视协
议里称为网络资料的信息。

通信处理使用NMP 不断检查
网络拓扑，测定集群稳定性并确定
节点运行中的模式和状态。

根据模式和状态，通信处理在
每个集群节点选择适当的运行参
数，其中包括：
（1）选定的覆盖范围地图显示
监视，保持锁定和数据链覆盖；
（2）询问标识码和监视标识码
由雷达站使用；
（3）并在锁定覆盖时应用。

当
监视协调功能（S C F）连接
到监视协调网（SC N）启用时，雷
达站的监视运行是“网络辅助”，
即该站利用获得的资料初始并支持网
络目标跟踪。

当网络连接被禁用时，
该站点仅仅通过使用全部以及自身的
轮呼即可获得目标并跟踪目标。

当运行脱机或网络辅助不稳定
时可以选择集群配置，通信处理选
择自动状态，在该状态中选择雷达
站覆盖图和询问标识码或监视标识
码，确保不干扰任何其它拥有覆盖
重叠的雷达站。

协调处理使用所述的参数进行
采集和跟踪支持使用目标获取和支
持协议（TA S P）。

目前，S 模式二次雷达的
优势已经引起雷达技术领域的关
注，它的性能也得到广泛的应用，
如应用到地空数据链；在ADS-B
自动相关监视广播中的应用；在
TCAS 防撞系统中的应用；在
MLAT 多点相关监视系统中的应
用。

随着我国经济的发展，S 模式
二次雷达的建设使用，会给我国乃至
全世界带来更大的经济利益和更好的
社会效益。

（注：本文参考Principles of
Mode S Operation and Interrogator
Codes，RSM970S 资料，European
Mode S Station Surveillance
Co-ordina tion Interface
Control Document 等资料）。

(张远晖编校)
Air Traffic Management/2010(7)23。