二次雷达S模式的关键技术-电讯技术论文-计算机论文
计算机论文范文3000字《S模式二次监视雷达系统》
计算机论文范文3000字S模式二次监视雷达系统1、引言S模式是近年发展起来的一种新的空中交通监视技术，相对传统的A/C模式二次监视雷达，采用了选址询问，扩展了数据链，扩充了系统容量，降低了系统内部干扰，因而在美、欧等国家和地区得到了广泛应用，同时也是国际民航组织推荐使用的一种空管模式。
而我国空管发展比较缓慢，目前还普遍使用的是A/C模式，但随着空中交通的发展，飞机密度的增加，势必也会向S模式监视系统发展。
正因为我国目前还没有采用S模式，因而有关S模式的系列标准也没有颁布，系统性论述的相关文献也很少。
有些文献认为，通过对传统A/C模式二次监视雷达进行简单的升级就可以实现S模式，笔者认为S模式除了在工作频点上与传统的A/C模式相同外，是完全不同的两个系统，特别是S 模式的数据链功能，以及地面站的协同功能，使得S模式的控制相当复杂;同时，S模式地面二次监视雷达是一个逐步更换的过程，在实施过程中，S模式二次监视雷达必须考虑兼容现有的传统的A/C模式，因而S模式二次监视雷达必须经过全面细致的设计才可能充分发挥S模式的效能。
本文主要针对实现地面二次监视雷达的关键技术进行论述。
2、S模式二次监视雷达系统简述S模式二次监视雷达系统是在传统的A/C基础上发展起来的，也是采用询问应答协同的工作方式，因而S模式二次监视雷达系统包括具有S模式能力的地面二次雷达询问机和机载应答机两部分。
国际民航组织为每架飞机分配了一个唯一地址(24位地址)[1]，地面站可以对飞机进行选址询问，询问发射频率为1030MHz，接收频率为1090MHz，询问上行信号如图1所示，前2个脉冲为同步脉冲，P5为询问旁瓣抑制脉冲，P6为信息脉冲，采用DPSK调制，信息位长56bit或112bit，56bit称为短信号格式，主要用于监视，112bit称为长信号格式，除用于监视外还需要传输数据信息，也就是数据链功能都采用长信号格式，其码速率为4MHz。
应答下行信号如图2所示，前4个脉冲是同步脉冲，后面56个脉冲或112个脉冲也分为长格式和短格式，采用脉位调制，码速率为1MHz。
浅谈二次雷达S模式及S模式在SELEX雷达中的应用
浅谈二次雷达S模式及S模式在SELEX雷达中的应用作者：卢勋来源：《科学导报·学术》2019年第36期摘要：S模式中S=Selective即选址模式。
S模式询问是通过分配给每架飞行器一个唯一的24位地址码，通过飞行器唯一的地址码有选择性的进行询问，相比较传统A/C模式在整个天线波瓣内进行广播询问，S模式大大降低了同步串扰问题，同时由于其选择性较好能避免相邻飞机的干扰。
除此之外，S模式具有更大的识别编码容量可以同时为16777216架飞机编码，而目前使用的A/C模式代码数只有4096个，大大增加了空中交通管制容量，面对民航系统高速发展的今天，代码资源短缺问题在一定时期内得到了解决。
同时，S模式采用数据链通信，可交换在信息更丰富，更有利于空中交通管制员了解飞机更详细的状况。
关键词：空中交通管制;二次雷达;S模式;SELEX雷达1.二次雷达S模式发展历史在20世纪70年代人们开始研究单脉冲二次雷达（MSSR），单脉冲二次雷达提供了更准确的目标位置信息并减少异步和同步串扰。
在广泛应用A/C模式的同时，其缺点也显而易见：同步干扰（garble），询问率过高导致异步干扰（fruit），识别码太少（4096）个，随着空中交通流量的日益增加，识别码已经不能满足空中管制ATC）需求。
由于上诉情况，英国和美国独立发展了S模式，英国开发的系统称为选择地址（ADSEL）SSR，美国开发的系统称为离散地址信标系统（DABS）SSR。
英美两国研究的侧重点不同，英国的系统主要偏向于一架飞机位置的精准性以及通讯链路的性能;美国系统则完成了基本S模式的开发项目，并讨论了S 模式机载设备的性能。
最后，两项工程合二为一，并被美国联邦航空管理局（FAA）命名为S 模式。
2.S模式信号格式S模式询问信号格式：P1-P2为模式S询问的前导脉冲，采用脉冲幅度调制，间隔2微秒，脉冲宽度为0.8微秒。
P6是数据脉冲（数据块），宽度16.25微秒对应56位数据链，宽度30.25 微秒对应112位数据链。
浅谈二次雷达S模式及雷达新技术
在 ＡＣ模式 基础上发展起来 的 ｓ ／ 模式必须兼 容原有 的 ＭＣ 式 模 ０８ ． 系统 ， 模式雷达仍然属 于二 次雷达 ． 对传统二次雷达 的改进 ， 须 ｓ 是 必 图 ３１ ． 遵循传统二次雷达的一些 特性 ｓ 模式 的兼容性关键是要求 ｓ 模式的 频 率 与 传 统 模 式 相 同 ．即 询 问 频 率 为 １３Ｍ ｚ 应 答 频 率 为 ００ Ｈ ． 数据是通过 Ｐ 脉冲差分移相键控 发射 的．Ｐ Ｋ编码 的规则是 当 ６ ＤＳ １９ Ｍ ｚ 同时 Ｓ ００ Ｈ ： 模式 必须不干扰原 有 ＭＣ模式 的正 常工作 ． 能改 相邻位之间相位变化 １０ 时表示二进制的逻辑 １相位无变化时表示 不 ８。 ， 变原有 的设备工作 方式 。基于以上要求 ． 模式必须做到 以下两个 方 二进制的逻辑 Ｏ 编码示意 图如 图 ３ ． ｓ ． ． 其抗干扰性非 常好 。 ２
２１ 年 ０１
第 ２ 期 ７
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｆ Ｒ ＴＯ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ Ｎ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｎ Ｉ
ｏ科教前沿。
科技信 息
浅谈二次雷达 Ｓ模式及雷达新技术
郭 林辉 （ 民航 安徽 空中 交通管理 分局 安徽 合肥 ２０ ５ ） ３ ０ １
【 要】 摘 二次 雷达（ ｓ ） Ｓ 式是在 Ａ Ｃ模式缺陷的基 础上发展起 来的。 ｓＲ 的 模 ／ 现今欧 美已经普及 了 Ｓ 模式二 次雷达 ， 国也处于推进 阶段 。 我 传统 的 Ａ Ｃ模式询 问时， ／ 处在询 问波束 范围内的飞机都会做 出应答， 若两架以上飞机很近时 ， 他们的应答脉 冲就会 交织在一起 ， 而加 大 了脉 从 冲处理 的难度 ． 即使使 用了单脉冲技术也会无法辨别。为了克服这一弊端 。 二次雷达 出现了 ｓ 模式— —选择询问方式， 样就 消除其他 飞机 应 这 答使 的回答信 号交织的现 象． 同时降低 了询问的频率， 效的减 少了异步干扰 。ｓ 有 模式 的二 次雷达 不仅 具有 更好 的监视 能力， 还提供 地空数据 通信 能力。 模式是二次雷达发展 的一个里程碑 。 ｓ 那么随 着电子制造业的发展 ， 的技术也将应 用到雷达上 ， 斯 未来雷达系统设计将会 出现 ： 数字 化收／ 发模块 、 中频接收机、 零 软件技 术应 用、 以及超 强处理能力的计算机 等。本文 旨 阐述二 次雷达新的模 式和新 的技术 。 在 【 关键 词】 二次雷达（ｓ ： ｓ Ｋ）ｓ模式 ： 单脉冲
基于通用服务器平台的S模式二次雷达系统研制
基于通用服务器平台的S模式二次雷达系统研制水泉1^黄涛1^(1.安徽四创电子股份有限公司安徽省合肥市230092 2•中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽省合肥市230088 )摘要.•本文所述的S模式二次雷达采用了基于通用服务器平台信号和数据处理技术，实现了 S模式基本监视和增强监视、数据链等 S模式功能，并通过RASS系统以及实际现场应用对增强监视性能进行了分析。
关键词：S模式二次雷达；通用服务器；增强监视功能；GICB1概述近年来随着航空业的快速发展，传统基于全呼体制的A/C模式 二次雷达在使用中出现了诸多问题：因飞行密度的增加，应答信号 脉冲的同步和异步干扰越来越严重；受A/C模式编码长度限制，飞 机代码重复引起飞行计划相关错误：机场周边建筑物的增多造成多 径和反射带来的虚假S标等，这些问题对空中交通管制影响日益严 重，给飞行安全带来较大的隐患。
为解决传统A/C模式二次雷达体 制缺陷，国际民航组织制定了S模式二次雷达标准，在S模式系统 每架飞机应答机分配了全球唯一的24位地址码，S模式雷达通过 基于地址的选择性询问对飞机进行跟踪，在S模式下雷达询问脉冲 调制方式由幅度调制改为了差分相位调制，有效的增加了上行链路 带宽，因此S模式雷达除可完成正常的目标监视询问外还具备了地 空数据通信能力，地面自动化管制系统通过S模式雷达可获取更多 的机载飞行参数，进而提高空中交通管制能力。
目前中国民航已在全国范围推广S模式技术应用，华东、中南 等飞行密度较高地区己启用了S模式增强监视应用。
但国内在用的 具备完善S模式能力的二次雷达主要还是泰雷兹、Indra、Selex等 进口型号雷达，而国内部分厂家的二次雷达的S模式也已具备基本 监视能力，但增强监视功能不够完善，数据链和协同组网功能尚不 具备。
针对目前国内外二次雷达现状，为满足中国民航S模式应用 需求，中国电科集团四创电子立项研制新一代具备全S模式功能的 空管二次监视雷达。
初步认知S模式二次雷达
初步认知S模式二次雷达摘要：未来建设S模式二次雷达的必要性：工作20多年来，亲历了民航事业的飞速发展，由原来航路NDB导航到CVR再到DVR/DME导航，这是落后的程序管制范畴，后来建立了雷达管制，大大缩小了航空器之间的距离，满足了民航飞速发展的要求。
但对于目前使用的A/C模式雷达还存在很多问题，比如信号干扰、有限的信息编码、串扰和异步应答等问题，制约了自动化航空管制系统的使用。
而S模式二次雷达可以解决诸多以上问题，S模式二次雷达是未来的发展方向。
下面是笔者对S模式二次雷达的粗浅认知。
关键词：S模式；S模式询问；S模式应答；S模式的应用1 S模式S模式二次雷达的开发起源于美国和英国，当时飞机数量大量增加，自动控制ATC系统中涌现众多异步干扰问题，为此科研人员将每架飞机编上离散地址码，对雷达扫描波束内的目标进行点名性的询问，被点到名的飞机才予以回答。
这样就可以避免A/C交互模式中的A、C两种模式相关问题，大大降低雷达的询问率，进一步减少异步干扰问题。
S模式二次雷达安装了数据链通信功能，提高了管制系统自动化水平。
为此，将S模式询问定义为离散选址信标系统，雷达询问是针对于特定地址编码的目标进行定向呼叫的询问。
安装S模式应答机的飞机都有特殊的地址码，飞机对雷达询问的应答信息中必须包含本机地址码。
因此，每次询问都相关飞机地址码，实行点名询问和对应的应答，这样就从根本上排除了同步窜扰问题。
S模式询问和应答形成完整的地空数据链系统，便于实现地空双向数据交互。
S模式二次雷达应答信息和询问，采用信息数据链报文格式多达24种，相关应答信号和询问信号含有56位二进制（长报文）或（短报文）的数据块，完全可以满足不同数据传输的需要。
2 S模式询问形式雷达S模式询问方式对应的是S模式应答机，原有的A/C 模式应答机收获后将不予应答。
S模式在P2脉冲之后增加了一个P6长脉冲，用来发送上行数据，脉冲宽度为16.25us或者30.25us。
浅谈二次雷达应答机的S模式在终端区的运用
浅谈二次雷达应答机的S模式在终端区的运用摘要：随着现代雷达技术的不断发展，二次雷达应答机的S模式在航空交通管制中的运用逐渐得到普及。
本文重点针对S模式在终端区的应用进行论述，阐述了S模式的工作原理及其在终端区的优势和应用场景，同时对相关的技术挑战和未来的发展方向也进行了探讨。
关键词：二次雷达应答机、S模式、终端区、航空交通管制、优势、挑战、发展方向正文：一、引言随着航空运输业的发展，航空交通管制的作用越来越重要。
在现代航空交通管制中，雷达技术被广泛应用，并且二次雷达应答机的S模式越来越受到关注。
S模式在航空交通管制中的应用，可以更好地实现飞机的识别、跟踪和管理。
二、S模式的工作原理S模式是指二次雷达应答机通过正弦波信号对航空器的询问，询问内容与航空器相关信息（如飞行高度、速度、识别码等）相关。
航空器收到询问信号后，会通过内置的编码器进行编码，然后通过二次雷达应答机发回响应信号，二次雷达应答机接收到反馈信息后进行解码，获取航空器的信息。
S模式的工作原理可以更好地实现对飞行器的细致跟踪。
三、S模式在终端区的优势和应用场景终端区是指飞机接近机场附近，进行起降等操作的区域。
在这个区域内，飞机的密集度很高，而S模式可以实现对飞机的快速识别和管理。
S模式具有如下优势：1. 高精度识别能力：S模式通过对航空器的询问和获取反馈信息，实现对飞机的高精度识别。
2. 快速响应能力：S模式的响应速度非常快，对于需要紧急处理的情况，可以实现快速响应和处理。
3. 指导起降操作：在终端区，通过对飞机的识别和管理，可以更好地指导飞行员进行起降操作，并增加安全性。
四、S模式的技术挑战和未来发展方向S模式在终端区的应用也存在一些技术挑战，如：1. 局限性：S模式具有一定的调制方式和编码方式，因此不能实现所有情况下的航空器识别。
2. 抗干扰能力：S模式在电磁场复杂的终端区环境中，面临干扰和误判的问题。
针对以上问题，未来的发展方向可以从以下几个方面展开：1. 研究适应更多情况的调制方式和编码方式，实现对所有情况下航空器的有效识别。
二次雷达s模式及其抗干扰性能分析
科技运程 SCIENCE BULLETIN中国航班 CHINA FLIGHTS94二次雷达S 模式及其抗干扰性能分析文于海东 （中国民用航空华东地区空中交通管理局）摘要：S 模式运行的过程中能够有效调整单脉冲模式上的弊端，此类优势也经常在空中管制环节中得到全面的应用。
本文对S 模式阐述进行分析，通过混淆干扰、异步干扰两方面做以深入探讨，希望能为相关人士提供有效参考。
关键词：二次雷达；S 模式；抗干扰性能因为近几年航空事业的进步，整体飞机航行的密度大幅度提升，以至于在运行期间，相对应的管制雷达信标系统就会受到影响，在以往的单脉冲运行模式的干预下，其信标系统的总体容量就会缩小，致使不能满足当前的工作需求。
S 模式阐述S 模式本质上是和现存的ATCRBS 系统相适配，在此前提之下，飞机上也会具备较为独特的地址验证码数，实现和计算机的总体运作，帮助其形成一对一的管控方式，并在后期的运作环节中，采用自适应的方式管理整体运行过程。
地址码往往会以24比特的方式开展计算，所获得最终的离散地址会达到一千六百万以上个单元，有利于解决后期存在的系统运行容量不充足的状况。
同时， 地面和空中的管制系统就能因此获得丰富的信息和数据的更新状况，以便于更好的协调后续工作[1]。
（1）S 模式询问信号。
常规的二次雷达通常情况运作时，会仅采用3/A 以及C 模式的循环询问，运用P1、P2和P3的脉冲序列环节，就能获得航空装置高度识别码的效果，并在使用P2脉冲期间，采用特殊抑制的方式，实现有效管理。
数据和信息能利用差分相移键控的模式进行发射，其在运行期会通过180度的抑制模式，达到系统性的控制发射状态。
在此过程中，往往会与P6实现相位的脉冲反向重叠，一旦P5脉冲高于后期的P6脉冲，就容易对应答装置产生干预，导致后期的同步相位所存在的脉冲不会被有效监测，以至于影响工作人员对其总体询问方式上的研究。
但是如果P5脉冲较弱于P6脉冲，相对应的应答装置可以在不受干预的状态下，实现高效监测活动，分析具体的同位、反向脉冲规律，以便于实现对P6脉冲的高效解码。
数字相控阵二次监视雷达关键技术
电子技术• Electronic Technology72 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】数字波束合成 软件无线电软件无线电技术在实际工程项目中的应用越来越广泛，目前已应用在个人移动通信系统、军事通信、电子战、雷达系统以及信息化家电产品中。
数字技术由于本身的优点，大量工程应用都采用了数字化方法，对数据速率和实时性数字相控阵二次监视雷达关键技术文/文传勇 范辉辉提出了要求，需要宽的带宽来进行数据传输。
传统的使用同轴电缆的传输方式，达不到高速数据传输和实时性要求，同时在抗干扰、设备复杂程度、设备安装，铺线方面等工程应用方面，存在困难，不方便；由于光纤具有以下各种优点：（1）工作频率高，通信容量大；（2）衰减小，中继距离长；（3）保密性能好、抗干扰能力强，不受强电、雷达等干扰；（4）体积小、重量轻、便于施工维护；（5）原材料来源丰富，潜在价格低廉。
上述优点满足工程应用中各种需求，它是未来数据传输主要媒介；高速串行数据传输技术迫切成为各种应用的必须的技术。
在各个FPGA 厂商，都配套开发了自己的高速串行数据传输的IP 核，在ALTERA 中Stratix V GX/GS/GT ，在xilinx 中开发GTX,GTH,在Vertex-5，Vertex-6和Vertex-7高端FPGA 中，有对应的IP 核。
这些新的技术的引入，空管二次监视雷达系统的组成发生了变化。
在空管监视设备中，分为舱内设备（或者室内设备）和舱外设备（室外设备），舱内设备完成工作是数字信号处理、控制和显示；舱外设备主要完成功能是信号的感知和采集。
传统二次雷达组成由天线、旋转关节、射频电缆、模拟接收机、三级固态功率放大的发射机、基带A/D 采样、译码、点迹和航迹处理。
数字相控阵二次监视雷达的组成由天线辐射单元、数字TR 组件、光纤、数字信号处理模块、显控组成；数字TR 模块是每个通道独立对应一个辐射单元，其功率和相位可编程实时配置；数字信号处理模块包括光模块的数字收发同步、数字发送通道的数据合成、数据接收的通道数据分配和数字波束合成，对数压缩、译码、形成点迹和航迹。
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二次雷达S模式的关键技术-电讯技术论文-计算机论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——1引言S模式是近年发展起来的一种新的空中交通监视技术,相对传统的A/C 模式二次监视雷达,采用了选址询问,扩展了数据链,扩充了系统容量,降低了系统内部干扰,因而在美、欧等国家和地区得到了广泛应用,同时也是国际民航组织推荐使用的一种空管模式。
而我国空管发展比较缓慢,目前还普遍使用的是A/C模式,但随着空中交通的发展,飞机密度的增加,势必也会向S模式监视系统发展。
正因为我国目前还没有采用S模式,因而有关S模式的系列标准也没有颁布,系统性论述的相关文献也很少。
有些文献认为,通过对传统A/C模式二次监视雷达进行简单的升级就可以实现S模式,笔者认为S模式除了在工作频点上与传统的A/C模式相同外,是完全不同的两个系统,特别是S模式的数据链功能,以及地面站的协同功能,使得S模式的控制相当复杂;同时,S模式地面二次监视雷达是一个逐步更换的过程,在实施过程中,S模式二次监视雷达必须考虑兼容现有的传统的A/C模式,因而S模式二次监视雷达必须经过全面细致的设计才可能充分发挥S模式的效能。
本文主要针对实现地面二次监视雷达的关键技术进行论述。
2S模式二次监视雷达系统简述S模式二次监视雷达系统是在传统的A/C基础上发展起来的,也是采用询问应答协同的工作方式,因而S模式二次监视雷达系统包括具有S 模式能力的地面二次雷达询问机和机载应答机两部分。
国际民航组织为每架飞机分配了一个唯一地址(24位地址)[1],地面站可以对飞机进行选址询问,询问发射频率为1030MHz,接收频率为1090MHz,询问上行信号如图1所示,前2个脉冲为同步脉冲,P5为询问旁瓣抑制脉冲,P6为信息脉冲,采用DPSK调制,信息位长56bit或112bit,56bit称为短信号格式,主要用于监视,112bit称为长信号格式,除用于监视外还需要传输数据信息,也就是数据链功能都采用长信号格式,其码速率为4MHz。
应答下行信号如图2所示,前4个脉冲是同步脉冲,后面56个脉冲或112个脉冲也分为长格式和短格式,采用脉位调制,码速率为1MHz。
国际民航组织(ICAO)附件10中分别对上行和下行定义了S模式的24种格式,其中上行格式4、5、11、20、21、24用于二次监视雷达监视系统,0和16号格式用于ACAS系统,为以后扩展保留了17种格式;下行格式中,4、5、11、20、21、24用于二次雷达监视系统,0和16号格式用于ACAS系统,17、18、19号格式用于ADS-B,其中19号格式为军用。
在二次监视雷达使用的几种格式中,11号格式是全呼询问和应答,主要用于对空中目标的捕获,以获取空中目标的S模式地址,4号和5号格式主要用于监视,以替代传统的A/C模式,4号格式传输高度信息,5号格式传输编号信息,20、21号格式主要用于数据传输,同时具有监视功能,24号格式主要用于扩展通信功能。
在S模式数据链的功能上主要分为通信A、通信B、通信C和通信D4种,上行20、21号格式主要用于通信A,下行20、21主要用于通信B,上行24号格式用于通信C,下行24号格式用于通信D。
通信A又分为广播通信A和一般通信A,广播通信A用于地面站向覆盖范围内的空中目标发送广播信息,一般通信A用于地面站对特定的飞机发送信息;通信B又分为地面发起的通信B(GICB)、空中发起的通信B(AICB)和广播通信B等[1-2]。
3S模式二次监视雷达组成及工作原理S模式地面二次监视雷达主要组成如图3所示,包括天线系统、发射机、接收机、信道管理器、S模式回答处理器、A/C模式回答处理器、航迹处理、数据管理以及接口管理等部分。
天线系统包括∑、Δ、Ω三通道单脉冲天线,和传统A/C模式二次监视雷达一样,为了减少垂直反射的影响,采用大垂直孔径天线。
由于S模式询问机需要同时发射P6脉冲和旁瓣抑制脉冲(P5脉冲),发射机需采用主、辅两个发射机,主发射机发射信号脉冲和同步脉冲,辅助发射机发射旁瓣抑制脉冲,接收机采用三通道接收,∑、Δ通道接收机配合∑、Δ单脉冲天线,实现单脉冲测角,∑、Ω实现接收旁瓣抑制功能,分别采用S模式和A/C模式两个的回答处理器,实时的对每次回答进行信号处理,以得到每次回答的解码值;A/C模式凝聚器主要对驻留波束内的A/C模式回答进行凝聚,剔除异步干扰等;信道管理器主要对波束内要处理的S模式询问(包括数据传输任务)以及A/C模式询问进行时序上的管理;链路管理器主要完成通信任务与跟踪目标的配对、对活动列表的管理。
4S模式二次监视雷达关键技术4.1S模式与A/C模式的兼容性虽然S模式采用了点名询问,但在跟踪前是不知道空中目标的S模式地址,当S模式二次监视雷达工作在多站情况下,可以通过相邻地面站的引导实现对目标的跟踪,但大多情况下需要自身对目标进行捕获,只有捕获锁定后的目标才能进行点对点的数据传输。
S模式目标的捕获是采用全呼询问,跟踪和数据传输采用选址询问,锁定后的目标不再对S模式全呼询问进行应答,为了方便管理和减少干扰,实际实施时,采用全呼和选址询问分时进行,其时序如图4所示,包括一个全呼询问周期跟一个轮询周期,在轮询周期内实现选址询问。
考虑到从传统的A/C 模式升级到S模式需要一定的时间过渡,因而国际民航组织在制定S 模式标准时,充分考虑了A/C模式与S模式的兼容问题,使得A/C模式二次雷达监视系统与S模式二次雷达监视系统可以共存。
在全呼询问时,对传统的A/C模式信号进行了改进,增加了P4脉冲,如图5的信号格式称为组合询问信号格式,对于传统的A/C模式应答机只识别P1~P3脉冲,并按识别的P1与P3的时间间隔确定询问模式,对于S模式应答机需要识别P4脉冲,P4为宽脉冲(1.6μs)时表示对所有应答机进行全呼询问,P4为窄脉冲(0.8μs)时表示仅对A/C模式应答机进行询问,S模式应答机接收到该信号不应答。
但在实际使用中,人们更喜欢采用UF11号仅S模式全呼和短的组合询问格式(仅A/C模式回答)组成的时序对空中目标进行全呼询问,如图6所示,这样在同样覆盖范围内的S模式应答机和A/C模式应答机具有相同的接收时间窗,A/C模式应答机也有足够的时间从抑制A/C模式(仅S模式全呼)中恢复。
4.2S模式信道管理由于S模式既要完成监视功能又要完成数据链功能,同时还要兼容传统的A/C模式,因而如何有序地安排和管理地面雷达在波束覆盖范围内目标的通信和监视任务显得尤为重要。
S模式地面二次监视雷达需要一个专用的信道管理器来完成这些任务,其原理主要包括信道控制、事务预处理、目标列表更新、轮询进程安排和事务更新,如图7所示。
信道控制实时监视时钟和天线指向,保证所有S模式和A/C模式活动都发生在恰当的时间和序列(波束驻留时间),每间隔一定时间,信道控制就指示事务预处理器提供即将进入波束的飞机清单;事务预处理查询包含目标预测位置的监视文件,如果将要进入波束的飞机有上行链路信息或下行链路信息需处理,那么事务预处理就会确定要完成这些任务所需要处理的数目和类型,事务预处理为每架飞机创建一张表单,表单包括一套要完成所有待处理的监视与通信任务所需要的完整说明;目标列表更新器组合这些表单为活动列表,并定期更新,表单上的条目是由事务预处理器所阐明的数据块。
新目标中的数据块由事务预处理提供,并且被并入此列表,而那些离开波束或完成服务的目标,都会被清除。
为了更好地估计算一个询问与应答的非冲突时序,活动目标列表是以目标距离递减的方式进行排序。
事务更新是针对具有多任务的目标,对于有多任务的目标原则上是安排连续进行,如果某项任务成功进行,就会修改目标的数据块,以安排下一任务进行;如果某项任务进行不成功,会安排在下一时序继续进行;轮询进程安排信道管理器的输出时序,其原则是基于目标的距离,最远的先问,后续安排的询问目标,其回答不会与前一询问的回答交替,如果没有足够的时间来完成一个完整的时序安排,那么就会安排到下一循环进行。
图8是一个信道管理轮询实例,在第1个循环实现了对4架飞机的询问,在第2个循环实现了对2架飞机的询问,从该图也可以看出,合理进行信道管理可以提高信道的利用率。
4.3S模式链路管理S模式地面二次监视雷达为S模式地-空数据链提供物理层和部分链路层的服务,S模式数据链功能主要包括通信A、广播通信A、GICB(Ground-in-itiatedComm-B)和AICB(Air-initiatedComm-B)等多种形式,实现这些数据链功能需要与地面数据链处理器(GDLP)和机载数据链处理器(ADLP)配合工作,如图9所示。
对于进入地面二次监视雷达覆盖区的空中目标,地面二次监视雷达是靠定向天线实现与指定目标的通信,对一特定的飞机,每次扫描的波束驻留时间只有几十毫秒,对于飞机密度较大的区域,如果通信任务较多,势必有些目标的通信任务不能在一次扫描完成,需要多次扫描,如何有序地实现与空中目标的通信,在天线指向目标前将具有通信任务的目标和任务种类提供给信道管理器,需要建立一个活动信息列表,这个活动信息列表是对地面二次雷达覆盖区域内的所有S模式目标列表,对新跟踪的目标需要及时加入活动列表,并建立与GDLP的链路连接,对飞出覆盖区的目标及时终止与GDLP的链接,并从活动信息列表中剔除,二次雷达只从GDLP接收在覆盖区内目标的通信任务,对活动列表中具有通信任务的目标进行长格式询问,对没有通信任务的进行监视询问(短格式询问),在活动信息列表的建立中,询问机需要将通过监视获得的目标位置信息与通过GDLP获得的通信任务进行配对,并分类进行管理,对未完成的通信任务进行更新。
图10是GICB链路管理实例。
4.4S模式目标的捕获S模式二次监视雷达主要采用选址询问方式进行工作,但这只是在建立了目标跟踪的情况下,在对目标跟踪之前,需要对目标进行捕获、锁定,以最大限度地减少系统的异步干扰。
一旦被捕获,S模式飞机对随后的S模式全呼叫询问进行闭锁,此闭锁条件由S模式地面站通过S模式选址询问控制,如果因任何原因致使一架飞机在18s左右没有接收到地面站的闭锁命令选址询问,将自动解锁,以便普通S模式捕获可重新捕获飞机。
如何快速捕获S模式目标,可以采用多种捕获技术,包括多站捕获与闭锁、非选择性捕获与闭锁、集群询问机捕获与闭锁,以及随机捕获等多种方式。
S模式为每个具有共同覆盖区的地面询问机分配了了一个询问识别符(Ⅱ码)和监视识别符(SI码),并要求应答机能够根据Ⅱ码和SI码具有多站闭锁,针对不同的Ⅱ码和SI码锁,对应多达78个地面询问机的全呼捕获询问;非选择捕获与闭锁,是建立在Ⅱ=0的基础上,与S模式子网协议不兼容,不能用于普通的S模式捕获;集群询问机捕获与闭锁,是地面使用相同询问标识符的询问机通过地面网路协调它们的监视和通信任务,不需要每个询问机都去捕获目标;随机捕获,S模式地面站用一个特殊全呼叫询问命令进行询问,此命令指示飞机用一个特定的小于1的应答概率进行应答,由此降低的应答率意味着有些全呼叫应答被正确接收,并且这些飞机将被捕获。