何帥

摘 ?要：當(dāng)前，在航空事業(yè)中已普遍應(yīng)用二次雷達系統(tǒng)，該系統(tǒng)能更好地幫助指揮人員完成飛機的起飛、降落和識別等工作。而二次雷達系統(tǒng)也在不斷地改善和更新，使其能夠抵抗復(fù)雜信號的干擾并對編碼信息進行及時響應(yīng)等。該文從S模式二次雷達的概述入手，探究了其具有的特點、工作原理和抗干擾性能，以期為更好地提高二次雷達的使用性能打下一定的理論基礎(chǔ)，從而促進航空事業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：S模式 ?二次雷達 ?工作原理 ?抗干擾性能

中圖分類號：TN958 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2020）11（b）-0012-03

Abstract： At present， the secondary radar system has been widely used in the aviation industry， which can better help the commander to complete the takeoff， landing and identification of aircraft. The secondary radar system is constantly improved and updated to resist the interference of complex signals and respond to the coded information in time. Starting with the overview of S-mode secondary radar， this paper explores its characteristics， working principle and anti-jamming performance， in order to lay a certain theoretical foundation for better improving the performance of secondary radar， so as to promote the development of the aviation industry.

Key Words： S mode; Secondary radar; Working principle; Anti-interference

近年來，隨著飛機密度的不斷上升，空中管制也越來越嚴格，在這個過程中二次雷達系統(tǒng)被航空業(yè)廣泛應(yīng)用。二次雷達隨著時間的演變不斷發(fā)生著變化，從常規(guī)二次雷達到單脈沖二次雷達，再到全固態(tài)二次雷達，后又更新到現(xiàn)在的S模式二次雷達，其被賦予的功能不斷增加，準確率隨技術(shù)的不斷更新而逐漸上升。S模式二次雷達相比以前的A/C模式二次雷達，具有更為顯著的特點，在很大程度上提高了雷達的使用性能。

1 ?S模式二次雷達概述

S模式二次雷達最早起源于美國和英國，相關(guān)研究人員對每架飛機進行離散地址碼標注，當(dāng)飛機位于雷達掃描范圍內(nèi)，系統(tǒng)可對其進行有效識別并進行點名式詢問，被點名的飛機做出相應(yīng)的回復(fù)。S模式相比A/C交互模式來說，可以有效減少雷達的詢問率，并降低異步信號干擾率，而且其配備了數(shù)據(jù)鏈通信設(shè)備，可以很大程度上增加空中交通管制能力。由上可知，S模式詢問是通過雷達系統(tǒng)詢問帶有特定地址碼的飛機，而后飛機會做出相應(yīng)的回復(fù)。此過程中，由于飛機上裝有S模式的應(yīng)答機，答復(fù)的信息中也會包括本機的地址碼。這樣一來，可以有效避免信號同步竄擾的情況，同時能夠有效達到地空雙向數(shù)據(jù)的實時交流和溝通。S模式二次雷達中涉及到的詢問和應(yīng)答，主要是通過數(shù)據(jù)鏈和數(shù)據(jù)塊來完成的，詢問和應(yīng)答的報文格式各有24種，由56位二進制信息構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)不同的數(shù)據(jù)傳輸。

2 ?S模式二次雷達所具有的特點

（1）能有效緩解以前的A/C模式的編碼不足情況，因為A碼的數(shù)量不是無限的，當(dāng)飛機的數(shù)量不斷增多，4 096個二次代碼就不夠分配使用了。而現(xiàn)在使用的S模式可以有效解決上述問題，飛機的地址碼是24位，那么地址碼的數(shù)量能夠達到224個，是上述A/C模式二次代碼的4 000多倍，這樣一來就可以有效緩解二次代碼數(shù)量不足、重復(fù)的問題。

（2）在保證飛機正常詢問的前提下，能有效降低雷達的詢問次數(shù)，從而減輕雷達的工作量，降低其自身負荷。S模式二次雷達包括全呼模式和點名詢問模式，其中后者的優(yōu)勢在于雷達可以針對某架飛機開展單獨詢問，具有相同地址碼的飛機才能進行應(yīng)答，這個過程中會降低信號干擾，提高雷達詢問的準確率，從而降低雷達詢問的次數(shù)。

（3）S模式二次雷達可以獲取更多的信息，傳統(tǒng)的A/C模式二次雷達只能夠進行位置信息反饋和識別，不能進行多方面信息反饋，而現(xiàn)在的S模式具有56/112位的詢問和應(yīng)答脈沖數(shù)據(jù)塊，能夠反饋多方面信息。同時，S模式中的數(shù)據(jù)塊還可以進行自動校驗，從而提高各方面數(shù)據(jù)的準確性和真實性。

（4）S模式具有高空監(jiān)管功能，采用其模式能夠有效控制飛機間的距離并進行準確的定位，當(dāng)飛機間距離較近時會發(fā)出警告，這就是防撞體系TCAS。

3 ?S模式二次雷達的工作原理

3.1 詢問模式

傳統(tǒng)的二次雷達系統(tǒng)只有3/A和C模式上的詢問，而現(xiàn)在的S模式又增設(shè)了過渡模式（A/C/S）、全呼模式和輪呼模式，前者主要用于獲取沒有安裝S模式應(yīng)答系統(tǒng)飛機的代碼信息，上述飛機只安裝了A/C模式應(yīng)答機;中者主要用于獲取安裝S模式應(yīng)答系統(tǒng)飛機的代碼信息，它能夠向飛機的應(yīng)答系統(tǒng)傳送詢問代碼，主要是能夠準確捕獲飛機的位置和地址碼，并對其進行鎖定，上述詢問代碼主要包括兩種：一種是II碼，另外一種是SI碼;后者主要是實現(xiàn)與飛機應(yīng)答機之間的各種數(shù)據(jù)交流，獲取全面的信息。

此外，這里的S模式詢問系統(tǒng)中過渡模式里存在一項技術(shù)需要額外說明，就是具有S模式的二次雷達可以有效識別裝有傳統(tǒng)A/C模式應(yīng)答體系的飛機和S模式應(yīng)答系統(tǒng)的飛機;反過來，具有S模式應(yīng)答體系的飛機可以回應(yīng)常規(guī)雷達和S模式詢問體系的雷達。

3.2 應(yīng)答模式

飛機上裝有S模式應(yīng)答機，其是在收到雷達發(fā)出的詢問信號代碼后，采用l 090 MHz的頻率進行信號傳送，從而進行應(yīng)答。這個過程中，信號傳送會發(fā)生延遲，大概在30 μs。應(yīng)答信號在發(fā)送前會有一個8.0 μs的導(dǎo)前脈沖，其位置是固定不變的，同時在其后面會覆蓋上56 bit或者112 bit的數(shù)據(jù)，其脈沖寬為1 μs“有脈沖及無脈沖”區(qū)間，即用“一個脈沖后面跟一個無脈沖”表示二進制數(shù)1;用“一個無脈沖后跟一個脈沖”表示二進制數(shù)0。整個信號傳輸采用曼切斯特編碼，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的實時發(fā)送、傳播和保留，此外，信號抗干擾水平也有了大幅度提高。S模式下的飛機上應(yīng)答數(shù)據(jù)有25種型式，當(dāng)前國際中使用的型式有9種，其最后的24bit數(shù)據(jù)代表飛機的地址碼和校驗位數(shù)據(jù)信息。

4 ?S模式二次雷達抗干擾性能

傳統(tǒng)的二次雷達在運行過程中會受到以下幾種干擾：混淆干擾、異步干擾和發(fā)射干擾。其中，混淆干擾主要產(chǎn)生在應(yīng)答信號發(fā)送20.3 μs內(nèi)，兩個應(yīng)答脈沖即可重疊也可不重疊;異步干擾主要發(fā)生在其他雷達發(fā)起詢問后，飛機進行應(yīng)答，而該雷達接收到相關(guān)信號，從而造成一定程度的干擾;反射干擾主要是由于地面的物體發(fā)生反射而產(chǎn)生的虛假信號，給該雷達呈現(xiàn)出虛假目標的情況。針對上述發(fā)生干擾的情況，S模式可以有效避免。

4.1 抵抗混淆干擾

當(dāng)信號發(fā)生同步竄擾和交織的情況時，就會出現(xiàn)混淆干擾情況，從而出現(xiàn)識別編碼和高度解碼錯誤的現(xiàn)象。S模式可以有效解決上述問題，其中涵蓋的Mode S詢問策略能夠?qū)︼w機進行選擇性的詢問，當(dāng)雷達發(fā)出群呼信號后，還可進行點名式詢問，沒有被點名的飛機不會做出回復(fù);在詢問過程中會有效識別飛機上的地址碼，從而能快速、準確、有效地對飛機識別并進行數(shù)據(jù)信息交流。通過此模式，即使兩架飛機間距很近，也能有效識別，雷達通過地址碼進行點呼，兩架飛機也不會互相干擾，不會出現(xiàn)同時應(yīng)答的情況。

4.2 抗異步干擾

異步干擾主要是由于雷達接受了其他雷達發(fā)送詢問信號后飛機做出的應(yīng)答信號，總體而言，飛機天線沒有方向性，所以很容易對雷達造成信號干擾，也很容易對信號代碼產(chǎn)生錯譯的現(xiàn)象。而S模式可以有效避免信號異步干擾，其能選擇性地對飛機進行詢問，因為每個飛機上都有唯一的地址碼，雷達能夠有效識別并清除錯誤的信號信息。依據(jù)MSSR技術(shù)，雷達可以有效辨別目標并準確對其進行定位，所以S模式二次雷達可以降低對飛機的詢問率，進而減少對信號的異步干擾。

4.3 抗反射干擾

反射信號干擾是由于大氣層、電離層、山巒和建筑等對一些電波進行反射和折射，從而造成信號反射傳播。而S模式二次雷達可以有效降低對反射信號的識別率，其能利用航跡關(guān)聯(lián)策略和算法，有效設(shè)定目標方位和距離高度門限消除反射干擾信號，從而有效去除對二次雷達的干擾。

5 ?結(jié)語

S模式二次雷達相比于以前的二次雷達，能有效獲取更多的數(shù)據(jù)信息、降低對信號的干擾，有效避免危險發(fā)生;此模式在航空領(lǐng)域所起的作用越來越重要，可有效促進航空交通管制的高效、健康發(fā)展。

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