空中交通管制S模式二次雷达信号处理系统

空中交通管制S模式二次雷达信号处理系统
【摘要】空中交通管制本身具有难度大、工作复杂的特点，随着近年来经济的迅速发展，航空业的生机勃勃，更是增加了其工作量；传统的ATCRBS处理器虽然在过去为空中交通管制带来了很多方便，但如今却显得“漏洞百出”；科学技术的进步让人们亟待完善航空交通，S模式二次雷达信号处理系统就是在这种背景下产生的。

本文从S模式二次雷达信号处理系统与ATCRBS的不同点对比、空中交通管制应用S模式处理系统的必要性和优越性、S模式处理系统的技术研究及重大意义五个方面来进行简析的，以期完善交通管制，促进航空业的发展。

【关键词】询问信号；应答信号；有效信息；监测；校验
经济发展与科学技术的进步是相辅相成的，经济发展是科学技术进步的保障，科学技术也能够促进经济的进一步发展。

在当前人民生活水平迅速提高的背景之下，在高水平的科学技术保障之下，人们对航空的需求明显增大，空中交通管制也越来越重要。

S模式二次雷达信号处理系统由于本身的优越性，必将普及于各国的交通管制之中。

一、S模式二次雷达信号处理系统与ATCRBS的不同点对比
二次雷达信号处理系统是在战争的需求中产生的，当时是主要用于判断敌我的系统，为参战国提供了有效的信息。

随着世界的变化和科学技术的发展，如今二次雷达信号处理系统则主要用于空中交通管制。

S模式处理系统是ATCRBS 的发展，我国正处于由ATCRBS向S模式过渡中，二者的不同之处主要包括询问和应答方法不同、传递交通信息方式不同及应答频率和有效性不同三个方面。

（一）询问和应答方法不同
传统的ATCRBS系统所采用的是一种类似于广播技术的技术，地面雷达以扩散的方式向空中的飞机发送询问信号，所以飞机必须无条件接受，同时，也需要全部作出应答；而S模式处理系统利用了更为先进的技术，由于每架飞机都会被分配一个不同于其它飞机的地址，类似于我们电脑网络的IP地址，S模式处理系统将根据地址的不同在预订时间发送询问信号，这样飞机可以只接收属于自己的信号，并会在不同时间作出应答。

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（二）传递交通信息的方式不同
与ATCRBS不同，S模式处理系统包含大量的有效信息数据，因此能完全满足监测所需。

在传递交通信息时，利用监视线路，可以传递较为完整、有效的信息。

更重要的是，S模式处理器新增了对应答信号的检测和校正，当应答信号出现错误时，能及时发现并纠正。

（三）应答频率及有效性不同
由于ATCRBS系统是以无选择扩散方式向飞机发送信号，那么就无法确定信息的有效性，因此地面雷达必须随时地发送询问信号，以便确保飞机安全，同样，所有飞机也在不停地作出应答，其中不免有很多应答重复，从而失去了作用。

S模式改进了ATCRBS系统这一不足，因为传递的都是简单、有效的信息，所以大大降低了应答频率，同时对安全也更有保障。

二、空中交通管制应用S模式处理系统的必要性
（一）ATCRBS系统的弊端日益显露
1.易受干扰，数据不准确。

由于ATCRBS的技术限制，在向飞机发送询问信号之后，飞机的应答信号不免重复，加之大自然中其它声音，如风声、动物叫声的干扰，此时ATCRBS无法分辨正确的应答，从而在这种影响之下，失去了信息的有效性，增加了航空安全隐患。

2.监测范围小，数据不完整。

现阶段，众所周知，经济的发展带动了旅游业的繁荣，从而间接带动了航空的兴起。

另外，科学技术的进步，很多地区农业的种植、灌溉也通过飞机来进行。

所以可以看出，民用飞机、农用飞机及军用飞机的数量之多，而在ATCRBS系统的模式下，代码最大值为4096个，与当前航空交通流量迅速增加相互矛盾，无法满足这种需求，因此，在有限的监视下，数据的不完整性成为了人们亟待解决的难题之一。

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3.高消耗，成本大。

ATCRBS系统在询问和应答频率加大的基础上，还要承受发送过程中的消耗，因此，无形之中大大的增加了成本，造成了不必要的浪费。

（二）经济的迅速发展，人们需求增加
随着我国及世界经济的迅速发展，特别是旅游业的一路飙升，航空事业也逐步崛起。

近年来，空中的交通流量明显增加，S模式处理系统恰好能满足当前人们需求的空前增加，其应用于空中交通管制成为了必然趋势。

（三）空难频发，提高空中交通管制的要求。

虽然科技的发展令人瞩目，但是各国的空难数量却令人担忧，而空中交通管制不到位也是其中重要原因之一。

S模式二次雷达信号处理系统的应用，增加了监测范围，提高了数据的有效性，因此可以达到降低空中交通事故的危险。

三、S模式处理系统的优越性
（一）降低成本。

与ATCRBS相反，S模式处理系统能减少询问应答频率和发送过程中的消耗，降低了飞行过程的成本。

即使在校验中，为了确保准确性，需要简单重复几次发送过程，但是与传统的模式相比，代价却是微小的。

（二）灵活性更强。

S模式处理器在先进的科学技术指导下，正在向着智能化逐步发展，更加简单实用。

更令人类自豪的是，S模式处理器能灵活处理询问和应答，并且根据频率，完全可以正确区分各种声音。

（三）数据更精确。

S模式下的二次雷达处理系统包含大量数据信息，在有效监测下，可以处理各种信息，而且，S模式所应用的校验系统更加提高了数据的准确性，提高了航空交通管制的工作效率。

四、S模式二次雷达信号处理系统的技术研究
（一）询问信号（请求信号）的工作原理及技术研究
1.获取地址码
正如我们知道的那样，S模式是通过不同飞机的地址来采用一种可以称之为“点名询问”的方式来进行询问工作的。

也就是说在询问前，地面雷达必须先获取飞机的地址码，根据各个国家的经济发展及要求，通过A/C/S模式全呼询问来获取地址的方法被大部分国家认同和广泛应用。

2.A/C/S全呼询问技术分析[3]
如图1所示，A/C/S全呼询问模式脉冲序列与A/C模式的差别甚小，唯一的不同在于P3后的P4，也就是说，A/C/S模式包含了A/C模式，即可以对A/C模式的请求应答，但是当S模式系统检测到P4之后，会停止当前工作，转为以P4为依据进行应答。

（二）应答信号的工作原理及技术研究
1.S模式应答下的侦查应答。

由于侦查应答具有较强的自主性和智能化，依据数据含量大的特点，因此被广泛应用。

当二次雷达通过A/C/S全呼叫询问方式获取飞机的地址码后，侦查应答能够以此确认飞机的地址，从而判断是否需要对A/C/S全呼叫询问作出相应的回答。

2.S模式应答下的全呼叫锁定。

类似于我们手机当前的来电拒接功能，全呼叫锁定就是对雷达询问的拒绝。

当然，为了解决这一薄弱的地方，同样与我们手机所设定的来电黑名单功能相像，也就是说，在全呼叫锁定下，可以设定不必要的雷达询问，只接收有效的询问并作出回答就可以了。

（三）S模式的检验和校正
为了确保信息的准确性，在上行链工作时，即发送询问信号的过程中，为了确保信息的准确性，S模式系统会通过一个公式来检验和校正。

传统的24位信息校验法异常繁琐，根本无法起到作用，为了改变这一现象，人们对其作了简化。

在计算法则中，加、减法都以模2方式进行计算，而乘法是加法的移位，同理，除法是减法的移位。

但是，在S模式中，询问信号和应答信号的检验和校正也不
是完全相同的。

通过简化后的方法，提高了工作效率，降低了错误出现的概率。

五、空中交通管制应用S模式二次雷达信号处理系统的意义
（一）对我国的意义
1.减少成本。

S模式系统处理器以其独特的优势减少了消耗，降低了成本，节省了我国的资金投入。

2.保障空中交通安全。

S模式是高技术水平的结晶，也是高技术水平的见证。

在S模式处理器工作下，飞机可得到有效监测，为空中交通管制提供了方便，更重要的是，有效的信息使飞机飞行过程中有了一定的保障，可以减少交通事故。

3.促进航空业的发展。

正是由于S模式的先进性，人们对航空安全有了新的概念，也有了更强的信心。

随着经济的发展，人们无论旅游、办公或其他事情，更容易青睐于飞机，从而有利于促进航空业的发展。

（二）对世界的意义
1.弱化矛盾，规范世界航空交通秩序。

在S模式系统处理器有效的监测下，有利于减少不必要的纠纷，弱化了各个的矛盾，从而也规范了世界航空交通秩序。

2.有利于维护世界和平稳定。

由于S模式技术的先进性，能够使个别别有用心的国家无法浑水摸鱼，混淆视听，在这种广范围的监测下，任何一个国家都不会轻易主动挑起事端，从而维护了世界的和平，保障了最广大人民的利益。

六、结束语
S模式二次雷达信号处理系统可以被称为空中交通管制中的一次重大飞跃，它规范了空中交通秩序，减少了空中交通事故，促进了航空业的发展，是全人类智慧的结晶。

当然，S模式二次雷达信号处理系统也并不是最完美的，在我们的共同努力下，它必将向着更完善、更智能、更高水平的道路前进。

参考文献
[1]阚茜.空中交通管制S模式二次雷达信号处理系统研究[D].南京：南京理工大学，2008（11）.
[2]王洪.二次雷达S模式综述[J].北京：电讯技术，2008（7）.
[3]刘昌忠，S模式航空管制雷达二次雷达的研究[D].北京：电子科技大学，2009.。