初探S模式二次雷达的基本原理
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。
二次雷达技术交流
验管理规则》 相关行业标准文件可到民航空管局、法规
标准栏自行下载。
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6、二次雷达飞行校验
校飞主要内容： 顶空肓区 水平覆盖 垂直覆盖 最大作用距离 定位点测试 A、C模式代码测试等
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6、二次雷达飞行校验
顶空肓区：飞机从机场起飞后，从雷达站 正北方向向台飞行穿越雷达站上空，地面 人员记录每个高度层（1200M高度跨越）飞 机信号消失到出现的方位和距离。
水平覆盖：围绕雷达站在2700M高度做半径 20KM的圆周飞行，每10度机组报告一次。 地面人员记录。
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6、二次雷达飞行校验
垂直覆盖：从机场起飞后，爬升到校飞航 线允许的最低高度，沿航线飞行到雷达标 牌消失，再按照校飞航线盘旋上升到下一 个高度，直到雷达标牌出现，然后保持此 高度继续沿航线飞行到下一个雷达标牌消 失点，又盘旋上升到雷达标牌可以显示的 新高度后再向前飞行，直到过交接点后返 航；返航后校验雷达的垂直覆盖。
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1.1、二次雷达概念
一次雷达(PSR,PrimarySurveillance Radar), 利用无线电反 射回波信息来发现目标，例如气象雷达、多普勒雷 达、着陆雷达及监视雷达.
二次雷达 (SSR,Secondary Surveillance Radar),也叫空管雷
达信标系统（（ATCRBS：Air Traffic Control Radar Beacon System）。通过地面询问机
缺点：对ATS应用具有局限性
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1.2、SSR与其他监视方式的区别
二次雷达（A/C/S模式）：独立的、合 作式监视系统 通过地面询问系统根据询问和机 载设备的应答计算目标的距离和方位 角。同时S模式二次雷达增强了飞机寻 址和双向数据链的功能。
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
SSR二次雷达课件
应答信号
❖ A，B，C，D：信息脉冲 ▪ 表明一个回答的数据。 ▪ 模式A和模式C的含义不同。 ▪ 有严格的位置关系（N*1.45微秒）
20.3S
0.45S
1.45S
4.35S
S
F 1
C 1
A 1
C 2
A 2
C 4
A 4
X
B 1
D 1
B 2
D 2
B 4
D 4
F 2
P I
二次雷达（SSR）
电子信息工程学院
十进制数 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4
二次雷达（SSR）
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应答信号
如下高度码代表海拔高度20000英尺
F 1 A 1C 2A 2 A 4 B 1 B 2 B 4 F2
二次雷达（SSR）
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询问旁瓣抑制技术 ❖ 天线旁瓣的存在造成
▪ 天线旁瓣可能对飞机实现有效询问 ▪ 天线旁瓣可能接收到飞行的应答 Remark：产生较大的定位误差
aircraft in a sidelobe
Looking to their amplitudes, P1 P2
P3
P1& P3 are less than P2
the transponder is NOT triggered
control channel
aircraft in axis of main lobe
二次雷达能够获得飞机的代码、距离、方位、高 度等信息，是我国目前主要的空管监视数据源。
二次雷达（SSR）
电子信息工程学院
空管监视技术
二次雷达（SSR）
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空管监视技术
对单脉冲二次雷达S模式的认识
摘要：有效空域内目标数激增a/c模式系统所显示出的不足，大多数先进国家以s模式系统逐步替换a/c模式。
本文简略阐述了a/c和s模式的优缺点；s模式对装有a/c模式和s 模式应答机的3中呼叫方式：mode a/c全呼询问、mode a/c/s全呼询问、s模式编码询问；s模式的应答；s模式的兼容性。
关键词：单脉冲；二次雷达；s模式1.引言随着我国民用航空业近年来的飞速发展，空中交通流量的日益增加，早期引进的航管单脉冲二次监视雷达（ssr），传统的a／c模式已不能满足空中交通管制(atc)的需求。
近年来国际上已经普遍采用了更为先进的雷达—s询问模式。
所谓s模式，美国称为离散选址信标系统，其地面询问是一种只针对选定地址编码的飞机专用呼叫的询问。
装有s模式应答机的飞机，都有自己单独的地址码，它对地面询问会用本机所编地址码来回答，因而每次询问都能指向选定的飞机，实现点名式的询问应答；同时s模式的上下行数据链可以用地空双向数据交流。
此询问模式已被国际民航组织(icao）接受，作为二次监视雷达的行业标准。
2.a/c模式与s模式优缺点a/c模式二次雷达的不足表现在几个方面：其一，应答信号只有12位二进制，编码数量有限；其二，只能回答飞机的代号、气压高度，可交换信息少；其三，询问信号结构简单（只有p1、p2、p3三个脉冲），不含识别成分，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，造成混叠；其四，地面反射产生盲区，还有目标的方位、距离等参数的分辩率低等。
s模式二次雷达，其询问信号和应答信号都包含有56位二进制（短报文）或112位二进制（长报文）的数据块。
在s模式的询问信号中，一个15或29us的数据块可容纳56bit或112bit的数据，数据的前24位规定用于飞机的地址编码，这样的飞机的识别码数量可达1677万个，是现行的a/c模式的46千多倍，足以实现全球飞机一机一码。
其他的数据位可用于传送所需的飞机参数。
6二次雷达 - 基本原理
二次雷达（SSR）
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PSR vs SSR
二次雷达（SSR）
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SSR antenna
二次雷达（SSR）
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SSR characters
SSR is not a true radar system but a two way communications system between an interrogator on the ground and a transponder on the aircraft. However SSR is very similar in operation to conventional radar and suffers from many of the same problems and limitations. Most commercial aircraft are required to be fitted with this equipment for transit through controlled airspace.
二次雷达（SSR）
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ouБайду номын сангаасline
1. SSR introduction 2. MODE A/C 3. MODE S
二次雷达（SSR）
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Pulse pattern
The interrogating transmitter radiates on a frequency of 1030 MHz with a pulse pattern as shown on the right. The radiated pulse pattern includes a control transmission (P2). P2 is arranged to be 9dB lower than P1.The aircraft transponder is designed not to reply unless P1 exceeds P2 by at least 9dB thus suppressing sidelobe returns. The P1 to P2 spacing is fixed(2us). The P1 to P3 spacing is varied according to the type of information required from the aircraft.
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。
二次雷达原理分析
二次雷达原理分析作者：付广荣来源：《硅谷》2014年第03期摘要二次雷达作为当前民用航空的监视工具之一，在保障民航飞机安全飞行中扮演者重要的角色，它不仅能保障航班的正常运行，同时也丰富了管制手段，提高了航班运行效率。
但二次雷达运行过程中也经受着反射、目标丢失、异步干扰、错觉等一系列问题的困扰，因此如何有效发现并解决这些问题就成了关键所在。
关键词二次雷达；管制；反射；目标丢失；异步干扰；错觉中图分类号：TN95 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0072-01雷达—无线电检测与测距，顾名思义：雷达的最终目的是发现目标，并测量其距离。
其中一次雷达（PSR）与二次雷达（SSR）是雷达家族中最常见的成员，其中一次雷达是检测自己发射的电磁波遇到物体后的反射信号来对空中飞行物进行检测的，其优点是具有较高的距离与方位精度，并能得出飞行物体的飞行速度；而二次雷达通过发射一组询问编码信号，装有机载应答机的飞机接收到询问信号后，转发一组应答编码信号。
通过“询问-应答”式工作，因此需要两次辐射，因此称为二次雷达。
因为二次雷达是双工作频率，其发射频率为1030 MHZ，接收频率为1090 MHZ，所以它具有作用距离远，无地物杂波和气象杂波干扰，又因其是“询问-应答”式工作模式，因此又具有交换信息丰富等特点。
下面就重点介绍下二次雷达的基本原理以及常见的问题及分析。
二次雷达询问信号采取的是P1P2P3三脉冲体制，其中P2为旁瓣抑制脉冲，P1与P2的时间间隔恒为2 μs，P1P3脉冲为模式询问脉冲，P1与P3之间的时间间隔决定了不同的询问模式，ICAO规定使用模式3/A与模式C，即为我们熟知的识别码和高度码，模式3/A的时间间隔为8 μs，模式C的时间间隔为21 μs。
二次雷达的编码信号经由天线、发射机进行信号的发送，而应答信号则由接收机、信号处理机、终端设备进行信号的接收，应答信号代码则有16个脉冲构成，图一中SPI位脉冲未进行标识，因其只有在管制员要求时发送，因此一般情况下不使用，其中脉宽为0.45 μs，脉冲间隔为1.45 μs，整个脉冲框架即F1到F2的时间间隔为20.3 μs，F2到SPI位的时间间隔为4.35 μs，脉冲编码经过处理就是我们所需的识别码与高度码，而在这16为脉冲信息编码中，其中F1、X、F2以及SPI位不用，因此有用的脉冲为12位，即会有4096种编码的可能性。
二次雷达工作原理课件(二)
二次雷达工作原理课件(二)二次雷达工作原理课件教学内容：•二次雷达的定义和基本原理•二次雷达的组成和工作方式•二次雷达的应用领域和优势•二次雷达的局限性和发展趋势教学准备：•电脑、投影仪以及课堂展示设备•PPT软件或者其他课件制作工具•网络连接或者离线资料教学目标：•理解二次雷达的基本工作原理和流程•掌握二次雷达的组成和工作方式•了解二次雷达在不同应用领域的优势和特点•分析二次雷达的局限性，并展望其未来发展趋势设计说明：本课件以简洁明了的方式呈现二次雷达的工作原理，从概念引入到应用延伸，力求让学生全面了解并掌握相关知识。
教学过程：1.引入：介绍雷达的基本概念，并提出学习二次雷达的目的和意义。
2.二次雷达的定义和基本原理：–通过概念解释，明确二次雷达的定义和分类。
–阐述二次雷达的基本原理：发射和接收信号的过程。
3.二次雷达的组成和工作方式：–列出二次雷达的主要组成部分，如发射机、接收机等。
–详细说明二次雷达的工作方式，涉及到发射、接收和信号处理等环节。
4.二次雷达的应用领域和优势：–列举二次雷达在不同领域的应用，如航空、气象、交通等。
–强调二次雷达的优势，如高分辨率、成本较低等。
5.二次雷达的局限性和发展趋势：–分析二次雷达存在的局限性，如受环境干扰、波束扫描范围有限等。
–展望二次雷达的发展趋势，如应用领域的拓展、技术的进步等。
6.总结：对二次雷达的工作原理进行总结，并鼓励学生加深理解和研究。
课后反思：通过本次课程，学生对二次雷达的工作原理和应用有了较好的了解。
课件使用简洁明了的语言和示意图，帮助学生更好地理解相关内容。
但可以适当增加一些案例分析和练习，提升学生的实际操作能力。
同时，需要对学生的学习效果进行评估和反馈，以便进一步优化教学内容和方法。
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初探S模式二次雷达的基本原理
S模式是一种二次雷达技术，其基本原理是通过接收飞机自身发射的信号来获取目标的位置和速度等信息。
S模式二次雷达可以提供更准确和详细的目标信息，有助于实现更高级的空中交通管制和目标识别。
S模式二次雷达是一种主动雷达系统，与传统的被动雷达系统不同，它需要飞机装备特殊的发射器来发送信号。
当飞机的S模式二次雷达发射器发射信号后，地面的雷达接收器会接收到这些信号，并根据信号的特点来判断目标的位置和速度。
S模式二次雷达的原理主要基于多普勒效应和回波信号的分析。
多普勒效应是指当一个飞机靠近或远离雷达接收器时，发射的信号的频率会发生改变。
通过分析回波信号的频率变化，可以确定目标的速度和运动方向。
S模式二次雷达还可以测量回波信号的传播时间，从而计算出目标的距离。
为了准确地判断目标的位置，S模式二次雷达还可以根据回波信号的强度来确定目标的大小和形状。
目标越大，回波信号的强度就越大。
通过比较不同目标的回波信号强度，可以判断目标的大小和形状。
S模式二次雷达还可以通过特殊的编码方式来识别不同的目标。
每个飞机都会配备一个独特的编码，当雷达接收器接收到飞机发射的信号后，可以根据信号的编码来识别具体的飞机。
这种识别方式有助于实现更高级的目标识别和空中交通管制。