《空管监视系统》PPT课件
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பைடு நூலகம்
20世纪70年代初计算机技术和雷达结合实现了计算 机化的雷达系统。该系统把一次雷达和二次雷达数 据都输入数据处理系统，计算机接收三个方面来的 数据，分别为一次雷达信息、二次雷达信息、航管 中心输入的飞行计划。管制员可以在雷达屏幕上得 到飞机全部有关数据。
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5.1 雷达监视原理
对一个管制中心的管制空域，一般多部雷达才 能覆盖该空域，一个飞行目标往往同时被几部 雷达所捕获
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5.1 雷达监视原理
二次雷达工作方式：由地面询问机和机载应答 机配合而成，采用的是问答方式。
地面二次雷达发射机发射1030MHz的脉冲信号， 向机载设备发出询问；机载应答机接收到有效 询问信号后产生相应的频率为1090MHz的应答信 号并向地面发射。地面接收机接收到应答机信 号，经过计算机系统处理后获得所需信息。
雷达数据处理系统（RDP）和雷达前端处理器 （RFP）可对多雷达航迹环境进行处理：
处理输入的雷达数据
监测输入线路的质量
从C模式获取高度航迹 多雷达航迹的融合处理 告警功能（冲突、最低安全高度、危险区等）
航迹与飞行计划集成 h
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5.1 雷达监视原理-利用雷达的空中交通管制
目标的识别和移交
目标的识别
一次雷达：飞机起飞离场后雷达就开始跟踪，驾 驶员通过指定点时报告位置，管制员在屏幕上核 对通过该地点的亮点；指定飞机按一定航向飞行， 通过屏幕上亮点移动的轨迹来识别飞机。
二次雷达：驾驶员使用特别位置识别脉冲，即应
答机在A模式的回答编码后435μs发出一个脉冲，
该脉冲使地面站屏幕上的亮点变宽，以区别于屏
第五章 空管监视系统
5.1 雷达监视原理 5.2 自动相关监视系统（ADS） 5.3 ADS与雷达数据融合处理 5.4 广播式自动相关监视系统（ADS-B）
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第五章 空管监视系统
5.1 雷达监视原理 5.2 自动相关监视系统（ADS）
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2
5.1 雷达监视原理
RADAR（RAdio Detection And Ranging） 任务：发现目标，测量目标 种类：一次监视雷达和二次监视雷达
A模式询问脉冲，应答代表飞机识别号码
C模式询问脉冲，应答代表高度
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9
C1
A1 C2
5.1 雷达监视原理
A2 应答脉冲序列
C4
A4
B1
D1 应答码
B2
D2
B4
D4 A模式下
结论：飞机的标识号为6457
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5.1 雷达监视原理
旁波瓣干扰问题
二次雷达的旋转天线在发出信号时，主波从正前 方发出，同时在主波周围发射低能量旁波瓣，如 果应答机对这些波瓣应答，会出现假信号。
一次监视雷达是反射式雷达 二次雷达也叫空管雷达信标系统
天线
收发 转换开关
发射机
定时器
接收机
显示器
天线控制
装置
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5.1 雷达监视原理
一次雷达工作方式：雷达发射无线电波，经空 间传播至目标，目标被电波照射后辐射二次电 波并沿雷达发射反方向返回，雷达接收机接收 返回信号，确定目标位置。
一次雷达在显示目标时，目标大小和亮度受到 目标和天线间距、大气相对传导性、目标的雷 达截面积、地面杂波等等因素影响，并且无法 识别目标身份，难以满足空中交通管理要求。
散射而忽强忽弱，避h 免闪烁现象。
6
5.1 雷达监视原理
二次雷达系统相对一次雷达的特点
干扰杂波较少
二次雷达系统的接收频率和发射频率不同， 各种地物、气象目标对1030MHz发射的反射 信号，不会被1090MHz的接收机所接收，基 本上没有上述杂波干扰。
提供的信息丰富
距离和方位信息
飞机代码信息
应答信号混叠问题
在询问信号作用范围内的飞机，会对询问信号做 出近似同步的应答，在显示上造成应答信号混叠
原因：询问应答信号过于简单；未指明对哪 架飞机询问
S（选择）模式二次雷达有效地解决该问题
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5.1 雷达监视原理
在一般二次雷达的应答信号中，可以容纳的飞机标 识号最多为212=4096。S-SSR的询问信号格式：
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5.1 雷达监视原理
二次雷达系统相对一次雷达的特点
发射功率较小
二次雷达的工作与飞机的反射面积无关，对同 样工作距离，二次雷达地面发射功率比一次雷 达小得多。
不存在目标闪烁现象
二次雷达回波是由机载应答机主动辐射的信号
形成，不是目标反射能量形成，因而与目标的
反射面积无关，回波不会由于目标姿态变化及
设置一根全向天线，在询问脉冲对的第一个脉冲 后2μs发出脉冲，强度与脉冲对相等，如果应答 机接到3个脉冲强度相等，表明收到的是主波瓣 的信号，给予回答；如果收到的信号中，中间一 个强而前后弱，表明收到的是旁波瓣的脉冲，不 予回答，从而避免干扰。
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5.1 雷达监视原理
旁波瓣抑制图示
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5.1 雷达监视原理
飞机气压高度信息
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5.1 雷达监视原理
二次雷达发射成对脉冲，不同时间间隔确定不同 工作模式
民航目前使用A、C模式，新航线系统出现S模式
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5.1 雷达监视原理
二次雷达系统的应答机在接收到询问信号后发 出不同形式的编码信号
应答信号是一个脉冲序列，它的第一和最后一 个脉冲标分别标识起始与终止，除中间一个脉 冲备用外，其余12个脉冲组成一个八进制编码 系统，形成一个4位数编码。
在询问脉冲对之后，有一个时间长度为15或29μs的 数据块，相应的包含56比特或112比特，24比特用来
表示飞机标识号，可以容纳的飞机数为224=16777216
（1677万）。
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5.1 雷达监视原理
雷达管制的发展
尽管A/C模式二次雷达系统已经使雷达管制员能知 道飞机的代号和高度，但是对于飞机的飞行计划依 然要依靠飞行进程单来实现，这种雷达管制为半雷 达管制，在20世纪70年代后二次雷达系统使用了计 算机，才实现了全自动化。
幕上的其他亮点，从而识别飞机；驾驶员把应答
机间断地开机、关机，这样屏幕上相应的亮点会
时有时无，从而识别飞机。
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5.1 雷达监视原理
目标的识别和移交
目标的移交
当一架飞机进入一个管制员的控制范围并被识别 后，该范围的管制员要负责该飞机的安全间隔和 管制引导，当飞机要飞出这个范围时，该管制员 要把这架飞机的识别号和管制权移交给下一个管 制员。
20世纪70年代初计算机技术和雷达结合实现了计算 机化的雷达系统。该系统把一次雷达和二次雷达数 据都输入数据处理系统，计算机接收三个方面来的 数据，分别为一次雷达信息、二次雷达信息、航管 中心输入的飞行计划。管制员可以在雷达屏幕上得 到飞机全部有关数据。
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5.1 雷达监视原理
对一个管制中心的管制空域，一般多部雷达才 能覆盖该空域，一个飞行目标往往同时被几部 雷达所捕获
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5.1 雷达监视原理
二次雷达工作方式：由地面询问机和机载应答 机配合而成，采用的是问答方式。
地面二次雷达发射机发射1030MHz的脉冲信号， 向机载设备发出询问；机载应答机接收到有效 询问信号后产生相应的频率为1090MHz的应答信 号并向地面发射。地面接收机接收到应答机信 号，经过计算机系统处理后获得所需信息。
雷达数据处理系统（RDP）和雷达前端处理器 （RFP）可对多雷达航迹环境进行处理：
处理输入的雷达数据
监测输入线路的质量
从C模式获取高度航迹 多雷达航迹的融合处理 告警功能（冲突、最低安全高度、危险区等）
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5.1 雷达监视原理-利用雷达的空中交通管制
目标的识别和移交
目标的识别
一次雷达：飞机起飞离场后雷达就开始跟踪，驾 驶员通过指定点时报告位置，管制员在屏幕上核 对通过该地点的亮点；指定飞机按一定航向飞行， 通过屏幕上亮点移动的轨迹来识别飞机。
二次雷达：驾驶员使用特别位置识别脉冲，即应
答机在A模式的回答编码后435μs发出一个脉冲，
该脉冲使地面站屏幕上的亮点变宽，以区别于屏
第五章 空管监视系统
5.1 雷达监视原理 5.2 自动相关监视系统（ADS） 5.3 ADS与雷达数据融合处理 5.4 广播式自动相关监视系统（ADS-B）
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第五章 空管监视系统
5.1 雷达监视原理 5.2 自动相关监视系统（ADS）
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5.1 雷达监视原理
RADAR（RAdio Detection And Ranging） 任务：发现目标，测量目标 种类：一次监视雷达和二次监视雷达
A模式询问脉冲，应答代表飞机识别号码
C模式询问脉冲，应答代表高度
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C1
A1 C2
5.1 雷达监视原理
A2 应答脉冲序列
C4
A4
B1
D1 应答码
B2
D2
B4
D4 A模式下
结论：飞机的标识号为6457
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5.1 雷达监视原理
旁波瓣干扰问题
二次雷达的旋转天线在发出信号时，主波从正前 方发出，同时在主波周围发射低能量旁波瓣，如 果应答机对这些波瓣应答，会出现假信号。
一次监视雷达是反射式雷达 二次雷达也叫空管雷达信标系统
天线
收发 转换开关
发射机
定时器
接收机
显示器
天线控制
装置
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5.1 雷达监视原理
一次雷达工作方式：雷达发射无线电波，经空 间传播至目标，目标被电波照射后辐射二次电 波并沿雷达发射反方向返回，雷达接收机接收 返回信号，确定目标位置。
一次雷达在显示目标时，目标大小和亮度受到 目标和天线间距、大气相对传导性、目标的雷 达截面积、地面杂波等等因素影响，并且无法 识别目标身份，难以满足空中交通管理要求。
散射而忽强忽弱，避h 免闪烁现象。
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5.1 雷达监视原理
二次雷达系统相对一次雷达的特点
干扰杂波较少
二次雷达系统的接收频率和发射频率不同， 各种地物、气象目标对1030MHz发射的反射 信号，不会被1090MHz的接收机所接收，基 本上没有上述杂波干扰。
提供的信息丰富
距离和方位信息
飞机代码信息
应答信号混叠问题
在询问信号作用范围内的飞机，会对询问信号做 出近似同步的应答，在显示上造成应答信号混叠
原因：询问应答信号过于简单；未指明对哪 架飞机询问
S（选择）模式二次雷达有效地解决该问题
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5.1 雷达监视原理
在一般二次雷达的应答信号中，可以容纳的飞机标 识号最多为212=4096。S-SSR的询问信号格式：
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5.1 雷达监视原理
二次雷达系统相对一次雷达的特点
发射功率较小
二次雷达的工作与飞机的反射面积无关，对同 样工作距离，二次雷达地面发射功率比一次雷 达小得多。
不存在目标闪烁现象
二次雷达回波是由机载应答机主动辐射的信号
形成，不是目标反射能量形成，因而与目标的
反射面积无关，回波不会由于目标姿态变化及
设置一根全向天线，在询问脉冲对的第一个脉冲 后2μs发出脉冲，强度与脉冲对相等，如果应答 机接到3个脉冲强度相等，表明收到的是主波瓣 的信号，给予回答；如果收到的信号中，中间一 个强而前后弱，表明收到的是旁波瓣的脉冲，不 予回答，从而避免干扰。
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5.1 雷达监视原理
旁波瓣抑制图示
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5.1 雷达监视原理
飞机气压高度信息
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5.1 雷达监视原理
二次雷达发射成对脉冲，不同时间间隔确定不同 工作模式
民航目前使用A、C模式，新航线系统出现S模式
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5.1 雷达监视原理
二次雷达系统的应答机在接收到询问信号后发 出不同形式的编码信号
应答信号是一个脉冲序列，它的第一和最后一 个脉冲标分别标识起始与终止，除中间一个脉 冲备用外，其余12个脉冲组成一个八进制编码 系统，形成一个4位数编码。
在询问脉冲对之后，有一个时间长度为15或29μs的 数据块，相应的包含56比特或112比特，24比特用来
表示飞机标识号，可以容纳的飞机数为224=16777216
（1677万）。
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5.1 雷达监视原理
雷达管制的发展
尽管A/C模式二次雷达系统已经使雷达管制员能知 道飞机的代号和高度，但是对于飞机的飞行计划依 然要依靠飞行进程单来实现，这种雷达管制为半雷 达管制，在20世纪70年代后二次雷达系统使用了计 算机，才实现了全自动化。
幕上的其他亮点，从而识别飞机；驾驶员把应答
机间断地开机、关机，这样屏幕上相应的亮点会
时有时无，从而识别飞机。
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5.1 雷达监视原理
目标的识别和移交
目标的移交
当一架飞机进入一个管制员的控制范围并被识别 后，该范围的管制员要负责该飞机的安全间隔和 管制引导，当飞机要飞出这个范围时，该管制员 要把这架飞机的识别号和管制权移交给下一个管 制员。