S模式雷达在THALES空管自动化系统中的应用
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（3） 传 统 A/C 模 式 的 雷 达 , 对 具备 S 模式应答机的飞机在机场地 面滑行时不能进行处理， 当使用北 京苏庄 S 模式雷达后， 苏庄雷达会 接收并处理 S 模式应答机的飞机发 出的信息， 雷达处理后的信息就包 含 A 代码 （2407）， 这样自动化系 统的雷达处理器通过接收并处理苏 庄雷达信号后， 地面飞机 A 代码 (2407) 就会显示在屏幕上。
S 模式： 即选址模式， S＝Selective 有 选 择 性 地 询 问 识 别 目标， 在地面询问和机载应答装置 之间具备双向交换数据功能， 这样 地面管制雷达站可有选择地询问 （ROLL-CLL）， 这就意味着 S 模式 二次雷达有能力选择性地寻呼其覆 盖范围内的飞机， 避免信号范围内 的所有飞机同时应答引起的系统饱 和、 混迭等现象的发生， 有效地减 少干扰。 由于 S 模式采用数据链 通信， 可交换的信息更丰富， S 模 式下雷达输出的数据信息包括： 高 度信息、 识别码、 飞机识别信息
真实的飞机。 （2） 经咨询 THALES 雷达工程
师并查阅相关高级场面监视雷达使 用指南， 国际民航组织规定， 凡具 备 S 模式应答机的飞机在推出/开 车阶段， 应答机应拨到 AUTO 位置 （地面模式）， 而非 OFF 或 STBY 位 置， 这样处于推出/开车阶段的飞 机会定时地发出 S 模式应答信息， 保证了地面 S 模式接收系统 （例 如： 多点定位系统、 S 模式雷达 等）， 能及时捕捉到地面飞机的相 关信息。
（一） 增加ＴＨＡＬＥＳ自动化系 统二次代码一致性检验的功能
针对 THALES 自动化系统相关 条件的规定及优先级别的限制， THALES 自动化系统可增加一项针 对相关后的飞机再进行一次 “二次 代码一致性” 检验的功能， 即凡是 相关后二次代码不一致的飞机在屏 幕上显示为黄色标牌 （正常相关后 显示为绿色标牌）。 管制员看到这 样的黄色提示标牌后， 手工修改二 次代码， 变为绿色标牌， 确保飞机 相关的一致性。
（2） 雷达头抑制飞机识别信息 （航班号） 的输出， 确保自动化相 关 的 条 件 锁 定 在 SSR 代 码 上 ， 具 体 方 法 为 ： 在 雷 达 头 将 ATCC 1～ ATCC 8 中 “ UAP Cat 048 for target report” 的 “ I048 -240 is transmitted” 参数值由 “TURE” 改 为 “FALSE”， 目 的 是 从 雷 达 头 不 输出飞机识别信息 （航班号）， 保 证了 THALES 自动化系统雷达处理 信号中不再含有航班号， 即将 THALES 自动化系统的相关条件只 限定在一个条件上： 二次代码。 这
ห้องสมุดไป่ตู้
样就避免了飞机在不同雷达模式飞 行过程中， 因雷达信号中的飞机识 别信息 （航班号） 的时有时无， 造 成相关混乱的现象的发生。
四、THALES自动化系统未来 使用改进建议
针对 S 模式雷达的特点及在未 来应用中的优势， 可通过改进 THALES 自 动 化 系 统 的 处 理 功 能 ， 来适应 S 模式雷达输出的特性。
（ 航 班 号 ） SI、 飞 机 24 位 地 址 信 息 、 信 号 强 度 信 息 LOG SIGMA、 方位信息及时标信息等。
（二） Ｓ模式雷达输出信号的优 点
1. 获 得 更 加 丰 富 和 准 确 的 飞 机信息
通 过 COMM-B 询 问 模 式 ， 可 以 读 取 机 载 应 答 机 BDS 寄 存 器 中 的信息， 例如： 飞机的航班号、 飞 行状态等信息， 便于空中指挥人员 了解飞机更详细的状况。 得益于 S 模式， 飞机的高度应答处理精度由 原 先 的 100 英 尺 （30.48 米 ） 精 确 到现在的 25 英尺 (7.62 米 ）。 S 模 式 上 行 询 问 载 波 频 率 为 1030 ± 0.01MHz, 下 行 为 1090 ±1MHz； 而 SSR上行载波频率为 1030±0.2MHz， 下 行 为 1090 ±3MHz。 由 于 采 用 了 新的调制方式差分相移键控 （DPSK）， 使 得 解 码 的 误 码 率 大 大 降低。
112位信息串， 这其中包括 24 位的 飞机代码位 （ADDRESS）， 也就是 除 了 24 位 地 址 位 外 ， 还 有 32 或 88 位信息位。 可以通过对这些信息 位的设置，即通过全呼、轮呼对机载 应答机应答的控制， 达到消除干扰 的目的。 例如：轮呼（ROLL CALL） 主 要 用 来 减 少 同 步 干 扰 （Garbling）， 锁 定 协 议 （LOCKOUT） 功 能 用 来 减 少异步干扰（Fruit）。
A/C 模 式 ： 在 传 统 二 次 雷 达 中， 甚至在单脉冲二次雷达中， 询 问信号是在天线波束内以固定重复 频率发射的， 波束内的所有飞机对 所有询问做出应答， 这样在询问信 号工作范围内的全部飞机， 会同时 获得询问信号， 可能产生同时应 答， 造成混迭。 同时， A/C 模式二 次监视雷 达 的 编 码 数 量 采 用 12 位 二进制数， 可交换信息少， A/C 模 式下雷达输出的主要数据信息包 括： 高度信息、 识别码、 方位信 息、 距离信息。
TFC_PSSR_MODE3A_COEF=1 由此可见,当雷达航迹和飞行 计划中含的上述三个信息中的一个 相同， 就能自动相关。 在没有 S 模 式雷达之前， 雷达航迹只能解析上 述 信 息 中 的 SSR 代 码,即 雷 达 航 迹 和飞行计划相关只有一种方式， 即 雷达航迹的 SSR 代码 （二次代码） 与 飞 行 计 划 的 SSR 代 码 （二 次 代 码） 一致。 使用 S 模式雷达之后, 雷达航迹上述三种信息均能解析, 由 于 Target ID （ 航 班 号 ） 相 关 的 权 值 最 高 (8) ,故 雷 达 航 迹 利 用 航 班号与飞行计划的航班号相关的优 先 权 排 在 了 第 一 位 ； 24 位 地 址 码 相 关 的 权 值 次 之 （ 4） ， 但 目 前 THALES 自动化系统中的飞行计划 没有 24 位 地 址 码 信 息 ， 故 不 具 备 利用 24 位 地 址 码 相 关 的 条 件 ； 二 次代码相关的权值最低 （2）， 所以 雷 达 航 迹 利 用 SSR 代 码 （ 二 次 代 码） 相关的优先权排在了最后。 这 样就会出现仅当雷达信号与飞行计 划因航班号匹配而相关的飞机 （当 时 CES5110 的 雷 达 航 迹 的 二 次 代 码 与 飞 行 计 划 的 二 次 代 码 SSR 代 码不一致）， 一旦飞离 S 模式雷达 覆盖区范围 （593 部分航路苏庄雷 达已覆盖不到）， 即雷达信号失去 航班号信息， 相关的条件全不满足 后， 雷达信号与飞行计划就会出现 解除相关的现象。 三、现阶段S模式雷达在实际 使用中的改进方法 鉴于 THALES 自动化系统未做 任何改进的前提下， 苏庄雷达头通 过修改下线数据， 采取如下措施， 临时解决了 THALES 自动化系统出 现 的 上 述 问 题 ， 并 于 2010 年 5 月 份再次开启 S 模式。 （1） 目前在三条跑道中间 （跑 道除外） 设置了两个屏蔽区， 该区 域可限制高度为 X 米以下的飞机
③设定高度 X， 在地面滑行低 于此高度 （X） 的飞机， 雷达不再 进行处理；
④ 利 用 IRIS 的 测 量 功 能 测 出 想 要 设 置 的 区 域 的 X/Y 坐 标 值 ， 然后分别输入到被设置区域中的 X/Y 坐标中去；
⑤ 区 域 的 ISUSE 值 设 为 TURE， 确保文件生效。
3. 飞机代码的扩容 众所周知， 常规二次雷达的飞 机代码是 12 位 二 进 制 数 ， 也 就 意 味着它的容量仅仅是 212=4096。 这 个数字已经远远跟不上迅速增长的 飞机的数量。 S 模式二次雷达和机 载应答机 采 用 24 位 二 进 制 数 表 示 飞机代码 （ADDRESS）。 代码的容 量达到了 224=16777216， 解决了飞 机代码资源短缺的问题。 二、THALES自动化系统使用 S模式雷达后出现的问题 由于 S 模式下雷达输出信号信 息量的增加， 自动化系统在处理这 种 S 模式雷达信号时， 由于处理机 制的局限性， 在实际使用中出现了 以下几个问题： （一） 在Ｓ模式下，滑行道及跑 道周边 “假目标”问题 现 象 ： 2008 年 7 月 7 日 ， 北 京终端区的 THALES 自动化系统显 示， 在首都机场第三条跑道附近出 现 了 一 个 二 次 代 码 为 2407 的 不 固 定目标， 持续显示了一个小时左 右， 给管制人员指挥航班带来了一 定的不便， 管制人员将此现象称为 “假目标”， 报告给设备维护人员。 原因分析： （1） 经回放当日录像查看， 此 目标在同一位置的 A 代码 （2407） 及 S 模 式 地 址 码 （780091）， 在 雷 达现场及多点定位系统显示完全一 致， 说明此目标不是假目标， 而是
（二） 雷达航迹和飞行计划已 经自动相关的系统航迹出现自动解 除相关的现象
现 象 ： 2008 年 11 月 份 ， CES5110 航 班 在 北 京 起 飞 后 ， THALES 自动化系统的雷达航迹利 用航班号完成了与飞行计划自动相 关的任务， 当飞机飞在 593 航路上 时， CES5110 航班出现自动解除相 关的问题。
原因分析： THALES 自动化系统设计的雷 达信号与飞行计划相关的条件及权 重值如下: （1） Target ID (航班号) TFC_TARGET_ID_COEF=8 （2） ICAO 指定的 24 位地址码 TFC_TARGET_AD_COEF=4 （3） SSR 代码 （二次代码） TFC_ASSR_MODE3A_COEF=2
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《 空中交通管理》 2010 年 第 8 期
通信导航监视 ／ＣＮＳ
将被抑制掉， 确保 S 模式雷达探测 到此区域的信号后不再进行处理， 从而抑制了 “假目标” 在自动化系 统中的出现， 具体方法如下：
① 首 先 在 IRIS 上 用 画 图 功 能 画出你想要设置区域的图形；
② 在 CBP 参 数 的 TRACKING ZONE 中 找 到 需 要 设 置 的 区 域 类 型；
通信导航监视 ／ＣＮＳ
S 模式雷达在 THALES 空管自动化系统中的应用
Application of Mode S radar in THALES ATC automation system
华北空管局 黄 萍
引言 民 航 华 北 空 管 局 2007 年 6 月 份开始在距首都机场直线距离 15km 处 的 北 京 市 顺 义 区 苏 庄 安 装 了 一 部 法 国 THALES 公 司 生 产 的 STAR2000 和 RSM970S 一、 二次合 装 雷 达 ， 该 部 雷 达 于 2008 年 4 月 15 日 正 式 投 入 使 用 ， 是 华 北 地 区 第一部具有 S 模式的一/二合 装 雷 达。 S 模式的二次雷达与以往传统 的二次雷达相比， 增加了 S 模式的 询问方式， 雷达输出的数据信息比 传统 A/C 模式下雷达输出的信息丰 富了很多。 在 S 模式雷达信号接入 到北京区管和终端区 THALES 自动 化系统经过一段时间的实际运行 后， 由于 THALES 自动化系统在处 理带有 S 模式雷达数据信息时， 出 现了一些影响管制使用的实际问 题 ， 为 此 在 2009 年 4 月 暂 时 关 闭 了 S 模式的使用。 本文就 THALES 自动化系统在使用 S 模式雷达信号 中出现的问题进行浅析与探讨。 一、S模式雷达输出信号的特 点 （一） 传统Ａ／Ｃ模式与新型Ｓ模 式雷达输出的信息对比
2. 减少干扰 S 模式功能的雷达在询问格式 上 增 加 了 P5 和 P6 脉 冲 ， P5 脉 冲 用 于 旁 瓣 抑 制 ， P6 脉 冲 为 信 息 数 据 块 ， 信 息 数 据 块 包 括 56 位 或
Air Traffic Management/2010(8)
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专业探索 通信导航监视 ／ＣＮＳ
S 模式： 即选址模式， S＝Selective 有 选 择 性 地 询 问 识 别 目标， 在地面询问和机载应答装置 之间具备双向交换数据功能， 这样 地面管制雷达站可有选择地询问 （ROLL-CLL）， 这就意味着 S 模式 二次雷达有能力选择性地寻呼其覆 盖范围内的飞机， 避免信号范围内 的所有飞机同时应答引起的系统饱 和、 混迭等现象的发生， 有效地减 少干扰。 由于 S 模式采用数据链 通信， 可交换的信息更丰富， S 模 式下雷达输出的数据信息包括： 高 度信息、 识别码、 飞机识别信息
真实的飞机。 （2） 经咨询 THALES 雷达工程
师并查阅相关高级场面监视雷达使 用指南， 国际民航组织规定， 凡具 备 S 模式应答机的飞机在推出/开 车阶段， 应答机应拨到 AUTO 位置 （地面模式）， 而非 OFF 或 STBY 位 置， 这样处于推出/开车阶段的飞 机会定时地发出 S 模式应答信息， 保证了地面 S 模式接收系统 （例 如： 多点定位系统、 S 模式雷达 等）， 能及时捕捉到地面飞机的相 关信息。
（一） 增加ＴＨＡＬＥＳ自动化系 统二次代码一致性检验的功能
针对 THALES 自动化系统相关 条件的规定及优先级别的限制， THALES 自动化系统可增加一项针 对相关后的飞机再进行一次 “二次 代码一致性” 检验的功能， 即凡是 相关后二次代码不一致的飞机在屏 幕上显示为黄色标牌 （正常相关后 显示为绿色标牌）。 管制员看到这 样的黄色提示标牌后， 手工修改二 次代码， 变为绿色标牌， 确保飞机 相关的一致性。
（2） 雷达头抑制飞机识别信息 （航班号） 的输出， 确保自动化相 关 的 条 件 锁 定 在 SSR 代 码 上 ， 具 体 方 法 为 ： 在 雷 达 头 将 ATCC 1～ ATCC 8 中 “ UAP Cat 048 for target report” 的 “ I048 -240 is transmitted” 参数值由 “TURE” 改 为 “FALSE”， 目 的 是 从 雷 达 头 不 输出飞机识别信息 （航班号）， 保 证了 THALES 自动化系统雷达处理 信号中不再含有航班号， 即将 THALES 自动化系统的相关条件只 限定在一个条件上： 二次代码。 这
ห้องสมุดไป่ตู้
样就避免了飞机在不同雷达模式飞 行过程中， 因雷达信号中的飞机识 别信息 （航班号） 的时有时无， 造 成相关混乱的现象的发生。
四、THALES自动化系统未来 使用改进建议
针对 S 模式雷达的特点及在未 来应用中的优势， 可通过改进 THALES 自 动 化 系 统 的 处 理 功 能 ， 来适应 S 模式雷达输出的特性。
（ 航 班 号 ） SI、 飞 机 24 位 地 址 信 息 、 信 号 强 度 信 息 LOG SIGMA、 方位信息及时标信息等。
（二） Ｓ模式雷达输出信号的优 点
1. 获 得 更 加 丰 富 和 准 确 的 飞 机信息
通 过 COMM-B 询 问 模 式 ， 可 以 读 取 机 载 应 答 机 BDS 寄 存 器 中 的信息， 例如： 飞机的航班号、 飞 行状态等信息， 便于空中指挥人员 了解飞机更详细的状况。 得益于 S 模式， 飞机的高度应答处理精度由 原 先 的 100 英 尺 （30.48 米 ） 精 确 到现在的 25 英尺 (7.62 米 ）。 S 模 式 上 行 询 问 载 波 频 率 为 1030 ± 0.01MHz, 下 行 为 1090 ±1MHz； 而 SSR上行载波频率为 1030±0.2MHz， 下 行 为 1090 ±3MHz。 由 于 采 用 了 新的调制方式差分相移键控 （DPSK）， 使 得 解 码 的 误 码 率 大 大 降低。
112位信息串， 这其中包括 24 位的 飞机代码位 （ADDRESS）， 也就是 除 了 24 位 地 址 位 外 ， 还 有 32 或 88 位信息位。 可以通过对这些信息 位的设置，即通过全呼、轮呼对机载 应答机应答的控制， 达到消除干扰 的目的。 例如：轮呼（ROLL CALL） 主 要 用 来 减 少 同 步 干 扰 （Garbling）， 锁 定 协 议 （LOCKOUT） 功 能 用 来 减 少异步干扰（Fruit）。
A/C 模 式 ： 在 传 统 二 次 雷 达 中， 甚至在单脉冲二次雷达中， 询 问信号是在天线波束内以固定重复 频率发射的， 波束内的所有飞机对 所有询问做出应答， 这样在询问信 号工作范围内的全部飞机， 会同时 获得询问信号， 可能产生同时应 答， 造成混迭。 同时， A/C 模式二 次监视雷 达 的 编 码 数 量 采 用 12 位 二进制数， 可交换信息少， A/C 模 式下雷达输出的主要数据信息包 括： 高度信息、 识别码、 方位信 息、 距离信息。
TFC_PSSR_MODE3A_COEF=1 由此可见,当雷达航迹和飞行 计划中含的上述三个信息中的一个 相同， 就能自动相关。 在没有 S 模 式雷达之前， 雷达航迹只能解析上 述 信 息 中 的 SSR 代 码,即 雷 达 航 迹 和飞行计划相关只有一种方式， 即 雷达航迹的 SSR 代码 （二次代码） 与 飞 行 计 划 的 SSR 代 码 （二 次 代 码） 一致。 使用 S 模式雷达之后, 雷达航迹上述三种信息均能解析, 由 于 Target ID （ 航 班 号 ） 相 关 的 权 值 最 高 (8) ,故 雷 达 航 迹 利 用 航 班号与飞行计划的航班号相关的优 先 权 排 在 了 第 一 位 ； 24 位 地 址 码 相 关 的 权 值 次 之 （ 4） ， 但 目 前 THALES 自动化系统中的飞行计划 没有 24 位 地 址 码 信 息 ， 故 不 具 备 利用 24 位 地 址 码 相 关 的 条 件 ； 二 次代码相关的权值最低 （2）， 所以 雷 达 航 迹 利 用 SSR 代 码 （ 二 次 代 码） 相关的优先权排在了最后。 这 样就会出现仅当雷达信号与飞行计 划因航班号匹配而相关的飞机 （当 时 CES5110 的 雷 达 航 迹 的 二 次 代 码 与 飞 行 计 划 的 二 次 代 码 SSR 代 码不一致）， 一旦飞离 S 模式雷达 覆盖区范围 （593 部分航路苏庄雷 达已覆盖不到）， 即雷达信号失去 航班号信息， 相关的条件全不满足 后， 雷达信号与飞行计划就会出现 解除相关的现象。 三、现阶段S模式雷达在实际 使用中的改进方法 鉴于 THALES 自动化系统未做 任何改进的前提下， 苏庄雷达头通 过修改下线数据， 采取如下措施， 临时解决了 THALES 自动化系统出 现 的 上 述 问 题 ， 并 于 2010 年 5 月 份再次开启 S 模式。 （1） 目前在三条跑道中间 （跑 道除外） 设置了两个屏蔽区， 该区 域可限制高度为 X 米以下的飞机
③设定高度 X， 在地面滑行低 于此高度 （X） 的飞机， 雷达不再 进行处理；
④ 利 用 IRIS 的 测 量 功 能 测 出 想 要 设 置 的 区 域 的 X/Y 坐 标 值 ， 然后分别输入到被设置区域中的 X/Y 坐标中去；
⑤ 区 域 的 ISUSE 值 设 为 TURE， 确保文件生效。
3. 飞机代码的扩容 众所周知， 常规二次雷达的飞 机代码是 12 位 二 进 制 数 ， 也 就 意 味着它的容量仅仅是 212=4096。 这 个数字已经远远跟不上迅速增长的 飞机的数量。 S 模式二次雷达和机 载应答机 采 用 24 位 二 进 制 数 表 示 飞机代码 （ADDRESS）。 代码的容 量达到了 224=16777216， 解决了飞 机代码资源短缺的问题。 二、THALES自动化系统使用 S模式雷达后出现的问题 由于 S 模式下雷达输出信号信 息量的增加， 自动化系统在处理这 种 S 模式雷达信号时， 由于处理机 制的局限性， 在实际使用中出现了 以下几个问题： （一） 在Ｓ模式下，滑行道及跑 道周边 “假目标”问题 现 象 ： 2008 年 7 月 7 日 ， 北 京终端区的 THALES 自动化系统显 示， 在首都机场第三条跑道附近出 现 了 一 个 二 次 代 码 为 2407 的 不 固 定目标， 持续显示了一个小时左 右， 给管制人员指挥航班带来了一 定的不便， 管制人员将此现象称为 “假目标”， 报告给设备维护人员。 原因分析： （1） 经回放当日录像查看， 此 目标在同一位置的 A 代码 （2407） 及 S 模 式 地 址 码 （780091）， 在 雷 达现场及多点定位系统显示完全一 致， 说明此目标不是假目标， 而是
（二） 雷达航迹和飞行计划已 经自动相关的系统航迹出现自动解 除相关的现象
现 象 ： 2008 年 11 月 份 ， CES5110 航 班 在 北 京 起 飞 后 ， THALES 自动化系统的雷达航迹利 用航班号完成了与飞行计划自动相 关的任务， 当飞机飞在 593 航路上 时， CES5110 航班出现自动解除相 关的问题。
原因分析： THALES 自动化系统设计的雷 达信号与飞行计划相关的条件及权 重值如下: （1） Target ID (航班号) TFC_TARGET_ID_COEF=8 （2） ICAO 指定的 24 位地址码 TFC_TARGET_AD_COEF=4 （3） SSR 代码 （二次代码） TFC_ASSR_MODE3A_COEF=2
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《 空中交通管理》 2010 年 第 8 期
通信导航监视 ／ＣＮＳ
将被抑制掉， 确保 S 模式雷达探测 到此区域的信号后不再进行处理， 从而抑制了 “假目标” 在自动化系 统中的出现， 具体方法如下：
① 首 先 在 IRIS 上 用 画 图 功 能 画出你想要设置区域的图形；
② 在 CBP 参 数 的 TRACKING ZONE 中 找 到 需 要 设 置 的 区 域 类 型；
通信导航监视 ／ＣＮＳ
S 模式雷达在 THALES 空管自动化系统中的应用
Application of Mode S radar in THALES ATC automation system
华北空管局 黄 萍
引言 民 航 华 北 空 管 局 2007 年 6 月 份开始在距首都机场直线距离 15km 处 的 北 京 市 顺 义 区 苏 庄 安 装 了 一 部 法 国 THALES 公 司 生 产 的 STAR2000 和 RSM970S 一、 二次合 装 雷 达 ， 该 部 雷 达 于 2008 年 4 月 15 日 正 式 投 入 使 用 ， 是 华 北 地 区 第一部具有 S 模式的一/二合 装 雷 达。 S 模式的二次雷达与以往传统 的二次雷达相比， 增加了 S 模式的 询问方式， 雷达输出的数据信息比 传统 A/C 模式下雷达输出的信息丰 富了很多。 在 S 模式雷达信号接入 到北京区管和终端区 THALES 自动 化系统经过一段时间的实际运行 后， 由于 THALES 自动化系统在处 理带有 S 模式雷达数据信息时， 出 现了一些影响管制使用的实际问 题 ， 为 此 在 2009 年 4 月 暂 时 关 闭 了 S 模式的使用。 本文就 THALES 自动化系统在使用 S 模式雷达信号 中出现的问题进行浅析与探讨。 一、S模式雷达输出信号的特 点 （一） 传统Ａ／Ｃ模式与新型Ｓ模 式雷达输出的信息对比
2. 减少干扰 S 模式功能的雷达在询问格式 上 增 加 了 P5 和 P6 脉 冲 ， P5 脉 冲 用 于 旁 瓣 抑 制 ， P6 脉 冲 为 信 息 数 据 块 ， 信 息 数 据 块 包 括 56 位 或
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