S模式二次雷達(dá)II/SI碼混合運(yùn)行的問(wèn)題研究

作者簡(jiǎn)介：岳瑞峰（1989—）男，本科，工程師，研究方向?yàn)楸O(jiān)視信息探測(cè)。

摘要：當(dāng)前，中國(guó)在用二次雷達(dá)有140套，其中78套為S模式二次雷達(dá)，且58套已具備增強(qiáng)S模式能力。在建S模式二次雷達(dá)尚有30余套，均具備增強(qiáng)S模式能力。在役的78套S模式雷達(dá)在重疊覆蓋區(qū)域內(nèi)分配了不同的II碼，且II碼的數(shù)量暫時(shí)滿足要求。但是，隨著新建S模式雷達(dá)投入使用，尤其是在東部沿海地區(qū)，因?yàn)镮I碼資源的短缺，其分配將變得十分困難。考慮到中國(guó)未來(lái)將繼續(xù)部署大量S模式二次雷達(dá)，且中國(guó)與許多國(guó)家相鄰，為避免因II碼資源短缺而引發(fā)的沖突，中國(guó)正在積極開展對(duì)II/SI碼混合運(yùn)行的相關(guān)研究。

關(guān)鍵詞：二次雷達(dá) ?S模式 ?II碼 ?II/SI碼混合運(yùn)行

中圖分類號(hào)：TN958.96 ??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ??文章編號(hào)：1672-3791（2021）12（b）-0000-00

Abstract： Currently， there are 140 Secondary Surveillance Radars （SSR） in use in China， of which 78 are Mode S radars， and 58 radars have Enhanced Mode S capabilities. There are still more than 30 Mode S SSRs under construction， all with Enhanced Mode S capabilities. The 78 Mode S radars in service are assigned different II codes in the overlapping coverage area， and the number of II codes temporarily meets the requirements. However， as the newly-built Mode S radars are put into use， especially in the eastern coastal areas， due to the shortage of II code resources， its allocation will become very difficult. Considering that China will continue to deploy a large number of Mode S secondary radars in the future， and China is adjacent to many countries， in order to avoid conflicts caused by the shortage of II code resources， China is actively carrying out related research on the mixed operation of II/SI codes.

Key Words： SSR; Mode S; II Code; Mixed Operation of II/SI Codes

1基本概念

1.1 S模式和A/C模式的本質(zhì)區(qū)別

二次雷達(dá)S模式和常規(guī)A/C模式對(duì)航空器進(jìn)行監(jiān)視和跟蹤的本質(zhì)區(qū)別就在于其尋址方式的不同。S模式設(shè)計(jì)了完全不同的離散尋址工作方式，可以有效地減少A/C模式存在的異步干擾問(wèn)題，同時(shí)極大地降低空中頻譜占用，提高空域目標(biāo)容量和質(zhì)量[1]。

在A/C模式下，二次雷達(dá)地面詢問(wèn)站在天線主波束內(nèi)進(jìn)行廣播詢問(wèn)，所有收到詢問(wèn)信號(hào)的應(yīng)答機(jī)都會(huì)進(jìn)行應(yīng)答，地面詢問(wèn)站再根據(jù)對(duì)目標(biāo)應(yīng)答信號(hào)的解碼完成目標(biāo)的監(jiān)視和跟蹤[2]。

S模式則對(duì)空中航空器和地面詢問(wèn)站都進(jìn)行了編址。航空器的編址方式是為其分配航空器地址（AA，Aircraft Address），AA由24位二進(jìn)制組成，由國(guó)際民航組織對(duì)其締約國(guó)進(jìn)行統(tǒng)一分配;地面詢問(wèn)站的編址方式是為其分配詢問(wèn)機(jī)代碼（IC，Interrogator Code），詢問(wèn)機(jī)代碼又分為兩種，分別為詢問(wèn)機(jī)識(shí)別碼（II，Interrogator Identifier）和監(jiān)視識(shí)別碼（SI，Surveillance Identifier）[3]。

1.2 II碼和SI碼的編碼規(guī)則

II碼和SI碼在僅S模式全呼叫詢問(wèn)（UF11）中由IC和CL兩個(gè)字段共同表示，如圖1所示。

其編碼規(guī)則如表1所示。

1.3 Non-SI應(yīng)答機(jī)和匹配II碼

只有符合國(guó)際民航組織附件10第73號(hào)修正案（或更高）的航空器機(jī)載應(yīng)答機(jī)才會(huì)對(duì)CL字段進(jìn)行解碼，以判斷IC字段的內(nèi)容究竟是II碼還是SI碼。而尚未升級(jí)的機(jī)載應(yīng)答機(jī)則會(huì)忽略CL字段，并默認(rèn)IC字段的內(nèi)容為II碼，這類應(yīng)答機(jī)我們稱之為Non-SI應(yīng)答機(jī)。

因此，如果CL字段的值不為0，即IC字段的內(nèi)容為SI碼，Non-SI應(yīng)答機(jī)會(huì)將詢問(wèn)信號(hào)（UF11）中的SI碼誤認(rèn)為是和該SI碼具有相同IC字段的II碼，即匹配II碼，并會(huì)使用匹配II碼對(duì)應(yīng)答信號(hào)（DF11）中的校驗(yàn)序列進(jìn)行編碼[4]。

2 II/SI碼混合運(yùn)行的問(wèn)題

2.1對(duì)Non-SI應(yīng)答機(jī)的檢測(cè)

根據(jù)國(guó)際民航組織的要求，2005年1月1日后的航空器都必須具備SI碼處理能力，但目前并非所有航空器都支持SI碼處理能力。根據(jù)國(guó)內(nèi)部分研究人員對(duì)2021年1月份國(guó)內(nèi)S模式雷達(dá)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，在我國(guó)境內(nèi)飛行的航空器具有SI碼處理能力的比例約為95%，可見Non-SI應(yīng)答機(jī)仍然占據(jù)一定比例。

根據(jù)前文的描述，收到CL字段不為0的詢問(wèn)信號(hào)（UF11）時(shí)，Non-SI應(yīng)答機(jī)會(huì)使用匹配II碼對(duì)應(yīng)答信號(hào)（DF11）進(jìn)行編碼。正常情況下，地面詢問(wèn)站在收到此類應(yīng)答信號(hào)后，會(huì)因無(wú)法通過(guò)校驗(yàn)而丟棄這些應(yīng)答。結(jié)果就是運(yùn)行SI碼的地面詢問(wèn)站無(wú)法檢測(cè)到未升級(jí)的Non-SI應(yīng)答機(jī)。

因此，在不能確保全空域S模式應(yīng)答機(jī)都具備SI碼處理能力的前提下，要想實(shí)現(xiàn)II/SI碼混合運(yùn)行，必須采用技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)Non-SI應(yīng)答機(jī)的可靠檢測(cè)。

以下技術(shù)要求可以用來(lái)解決對(duì)Non-SI應(yīng)答機(jī)的檢測(cè)問(wèn)題[5]：（1）運(yùn)行SI碼的地面詢問(wèn)站應(yīng)可以接受使用匹配II碼進(jìn)行校驗(yàn)序列編碼的應(yīng)答信號(hào);（2）地面詢問(wèn)站應(yīng)將做出此類應(yīng)答信號(hào)的應(yīng)答機(jī)標(biāo)記為Non-SI應(yīng)答機(jī)，即使該應(yīng)答機(jī)的1016寄存器報(bào)告該應(yīng)答機(jī)具備SI碼處理能力;（3）對(duì)于Non-SI應(yīng)答機(jī)，運(yùn)行SI碼的地面詢問(wèn)站應(yīng)可以使用匹配II碼對(duì)其進(jìn)行選呼;（4）當(dāng)運(yùn)行SI碼的地面詢問(wèn)站使用匹配II碼對(duì)Non-SI應(yīng)答機(jī)進(jìn)行選呼時(shí)：①不使用匹配II碼鎖定Non-SI應(yīng)答機(jī);②使用間歇鎖定技術(shù)鎖定Non-SI應(yīng)答機(jī)。注：此舉是為了確保鄰近的運(yùn)行于相同匹配II碼（包括運(yùn)行于II碼或運(yùn)行于SI碼）的地面詢問(wèn)站可以捕獲Non-SI應(yīng)答機(jī)。（5）當(dāng)運(yùn)行II碼的地面詢問(wèn)站對(duì)未在1016寄存器報(bào)告SI碼處理能力的應(yīng)答機(jī)進(jìn)行選呼時(shí)：①不鎖定該應(yīng)答機(jī);②使用間歇鎖定技術(shù)鎖定該應(yīng)答機(jī)。注：此舉是為了確保鄰近的運(yùn)行于具有相同匹配II碼的SI碼的地面詢問(wèn)站可以捕獲Non-SI應(yīng)答機(jī)。

以上技術(shù)手段對(duì)應(yīng)的流程圖如圖2所示.

根據(jù)《中南空管局二次雷達(dá)S模式支持能力測(cè)試大綱》的要求，中南空管局通導(dǎo)部牽頭組織了中南地區(qū)二次雷達(dá)S模式支持能力的測(cè)試工作。該工作測(cè)試了各型號(hào)雷達(dá)設(shè)置為SI碼運(yùn)行時(shí)對(duì)Non-SI應(yīng)答機(jī)的支持能力。測(cè)試結(jié)果顯示，當(dāng)設(shè)置為SI碼運(yùn)行時(shí)，THALES、四創(chuàng)、九洲較好的支持了對(duì)Non-SI應(yīng)答機(jī)的處理，但是是否對(duì)其鎖定取決于用戶配置;恩瑞特雷達(dá)在目標(biāo)捕獲后的處理過(guò)程中存在錯(cuò)誤標(biāo)識(shí)Non-SI應(yīng)答機(jī)的問(wèn)題;INDRA和SELEX由于測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)條件問(wèn)題未能進(jìn)行全面測(cè)試[6]。可見當(dāng)前國(guó)內(nèi)在役的各S模式二次雷達(dá)對(duì)Non-SI應(yīng)答機(jī)的支持能力并未全部達(dá)到要求。

同時(shí)，應(yīng)完善二次雷達(dá)S模式支持能力測(cè)試工作，補(bǔ)充測(cè)試?yán)走_(dá)設(shè)置為II碼運(yùn)行時(shí)對(duì)Non-SI應(yīng)答機(jī)的鎖定情況，為II/SI碼混合運(yùn)行做好準(zhǔn)備工作。

2.2 ?II/SI碼的聯(lián)合分配

因?yàn)镹on-SI應(yīng)答機(jī)的存在，在存在重疊覆蓋區(qū)域的雷達(dá)間分配II/SI碼時(shí)，應(yīng)首先考慮分配IC字段不同的II/SI碼。這樣在任何情況下所有雷達(dá)都可以使用全呼鎖定協(xié)議，并執(zhí)行鎖定指令。

這種分配機(jī)制有以下三種表現(xiàn)形式：（1）兩套S模式雷達(dá)分配兩個(gè)不同的II碼;（2）兩套S模式雷達(dá)分配兩個(gè)IC字段不同的SI碼;（3）兩套S模式雷達(dá)分配一個(gè)II碼和一個(gè)IC字段不同的SI碼。

上述分配機(jī)制最大的不足是，如果要求IC字段不同，那么SI碼的引入并沒(méi)有帶來(lái)實(shí)質(zhì)改變，可供分配的IC碼仍然是16個(gè)，這與II碼的數(shù)量一致。

考慮到如果S模式雷達(dá)非常密集，不可能為所有雷達(dá)分配IC字段不同的II/SI碼。因此，在不能確保全空域S模式應(yīng)答機(jī)都具備SI碼處理能力之前，應(yīng)采用技術(shù)手段解決或避免詢問(wèn)機(jī)代碼沖突的問(wèn)題。

可以考慮的技術(shù)手段有以下三種：（1）全呼鎖定忽略（漠視鎖定）;（2）非鎖定;（3）間歇鎖定。

在上述技術(shù)手段中，全呼鎖定忽略協(xié)議可以獨(dú)立應(yīng)用，不用與其他地面詢問(wèn)站協(xié)調(diào)，而非鎖定或間歇鎖定協(xié)議要求所有相關(guān)地面詢問(wèn)站都要遵循相同的規(guī)則，在相同的覆蓋區(qū)域內(nèi)使用相同的技術(shù)進(jìn)行間歇鎖定，因此推薦采用全呼鎖定忽略技術(shù)解決詢問(wèn)機(jī)代碼沖突問(wèn)題。

3結(jié)語(yǔ)

中國(guó)幅員遼闊，與多國(guó)相鄰，且未來(lái)S模式雷達(dá)部署數(shù)量較多，為避免II碼資源緊張而導(dǎo)致存在沖突，應(yīng)積極為II/SI碼混合運(yùn)行做好準(zhǔn)備工作。

考慮到并非所有S模式應(yīng)答機(jī)都具備SI碼處理能力，在II/SI混合運(yùn)行模式下，S模式雷達(dá)地面詢問(wèn)機(jī)必須滿足一定的技術(shù)要求才能實(shí)現(xiàn)對(duì)Non-SI應(yīng)答機(jī)的可靠檢測(cè)[6]。通過(guò)測(cè)試，國(guó)內(nèi)現(xiàn)役的各型號(hào)雷達(dá)運(yùn)行于SI碼時(shí)并非全部滿足檢測(cè)Non-SI應(yīng)答機(jī)所需的技術(shù)要求。同時(shí)，建議修訂《中南空管局二次雷達(dá)S模式支持能力測(cè)試大綱》，增加各雷達(dá)型號(hào)設(shè)置為II碼運(yùn)行時(shí)對(duì)Non-SI應(yīng)答機(jī)的鎖定情況的測(cè)試工作。

在考慮II/SI碼聯(lián)合分配時(shí)，應(yīng)首先考慮為存在重疊覆蓋區(qū)域的雷達(dá)分配IC字段不同的II/SI碼;在S模式雷達(dá)非常密集導(dǎo)致不可能為所有雷達(dá)分配IC字段不同的II/SI碼時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用全呼鎖定忽略技術(shù)解決詢問(wèn)機(jī)代碼沖突的問(wèn)題。

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3788500338273