一種局部多個s模式二次監視雷達站的協同詢問方法
2023-07-22 09:15:26 2
專利名稱：一種局部多個s模式二次監視雷達站的協同詢問方法
技術領域：
本發明涉及民航空管及雷達監視技術領域，尤其涉及與民航領域S模式二次監視雷達站的布設有關的一種局部多個S模式二次監視雷達站的協同詢問方法。
背景技術：
空管二次監視雷達(SSR :Senondary Surveillance Radar)是空中交通管制系統(ATC Air Traffic Control)的重要組成部分,是監視飛機飛行航跡和狀態的一種地面傳感器。傳統的二次監視雷達系統是採用A/C工作模式，國際民航組織(ICAO)為解決常規A/C模式二次監視雷達的代碼容量限制、同步串擾、異步幹擾等現象，提出了 S模式技術的解決方案。S模式二次雷達能夠更有效地提高當前雷達管制能力，為管制員科學合理地控制航空流量，進一步地提高空管的工作效率提供了有力技術手段。S模式二次雷達不同於A/C模式的全部詢問和全部應答，S模式地面雷達站詢問機首先對監視範圍內的目標發出全呼詢問信號，該信號中攜帶有詢問機的詢問代碼，機載應答機收到全呼詢問信號後，解析詢問機的詢問代碼，並應答本機的地址碼。地面雷達站接收機收到機載應答機的地址碼後，在後續的選擇詢問中，根據地址碼進行點名式的選擇詢問或叫點名詢問。當該機載應答機再次收到相同詢問代碼的全呼詢問時，應答機會忽略全呼詢問，不產生全呼應答，稱之為鎖定(Lockout)。S模式設計鎖定技術，可以有效的減少全呼應答的次數，減少信號之間的幹擾，避免出現異步幹擾(FRUIT :False Replies Unsynchronized In Time)和混擾(Garble)類型的目標，並提高全呼詢問期間的目標獲取能力。從S模式的設計過程中可以看到，地面雷達站只有在獲得了應答機的地址碼之後，才能在選擇詢問周期中進行選擇詢問，實現監視功能。而在獲得應答機地址碼的全呼詢問過程中，地面詢問機的詢問代碼是一個關鍵的參數，一旦一個詢問代碼被應答機鎖定後，在一定時間內，該應答機將忽略對應詢問代碼的所有全呼詢問。在國際民航組織ICAO的技術規範中，詢問機的詢問代碼由4個bits表示,有效代碼為0 15，而代碼0通常用來針對忽略鎖定時相關的輔助詢問使用，代碼14分配給測試系統使用。因此用來進行全呼詢問的有效代碼僅有餘下的14個。因此，當民航領域在局部地區布設多部S模式二次雷達站時，就會出現詢問代碼不夠分配的問題，以致造成無法監視的嚴重問題。目前在國內，由於局部部署的雷達站較少，詢問代碼IC是夠用的，但是，在美國和西歐等地，已經出現詢問代碼不夠用的情況，至今還沒有統一的解決方案。
發明內容
本發明的目的是提供一種局部多個S模式二次監視雷達站的協同詢問方法，使其有效的減少全呼詢問和應答的次數，進一步降低出現同步串擾的概率，以解決局部地區密集布設S模式二次雷達時，詢問代碼緊張的技術問題。實現本發明目的之技術解決方案是這樣的總的方案是將相鄰的多個S模式雷達站組成一個集群，分配一個相同的詢問代碼，通過地面通信的協調來解決應答機的鎖定問題，降低出現同步串擾的概率以及詢問代碼緊張的技術問題。一種局部多個S模式二次監視雷達站的協同詢問方法，包括全呼叫詢問和選擇詢問，與獨立工作雷達站區別點是至少將兩個或多個雷達站定義為一個雷達站集群，該集群內的雷達站使用相同詢問代碼，通過以下步驟使得具有相同詢問代碼的多個雷達站協同工作，其步驟如下
第一步通過將局部多個S模式雷達站的詢問代碼設置為相同的代碼，從而將多個雷達站設置為一個集群；
第二步集群雷達站之間，對目標狀態信息進行協同處理，協同信息包括目標地址碼、經度、緯度、航速、航向、飛行高度(協同信息數據項見表I);
第三步對集群內每一部雷達站，將其監視目標分類，並指定優先級將航跡劃分為新發現航跡類、正常航跡類和終止航跡類，協同傳輸時的優先級由高到低順序為終止航跡類、新發現航跡類、正常航跡類；
第四步集群雷達站之間通過通信鏈路連接，保證協同工作時協同信息能夠及時通
f目;
第五步集群內雷達站發送協同信息時，將本站全呼叫詢問時收到的所有應答，按照第二步協同信息內容，根據第三步的航跡優先級向集群內的雷達站廣播；
第六步集群內雷達站收到協同信息時，根據第二步的協同信息格式，獲取目標信息，並加入到本雷達站目標維護列表中；在接下來的選擇詢問周期中，進行選擇詢問；從而實現了無全呼詢問的選擇詢問，同時解決了詢問代碼不足的問題。本發明與現有技術比較，有突出的優點與顯著的積極效果表現在
I、針對局部地區多個S模式二次雷達站詢問代碼分配不足時，容易造成監視目標丟失的情況，設計出多個S模式二次雷達站協同詢問的解決方案。2、從技術上解決了因雷達站詢問代碼相同而被機載應答機鎖定的技術問題，實現了多個雷達站的協同監視，又降低了詢問代碼不足所帶來的風險。3、有效的減少了全呼詢問和應答的次數，進一步降低了出現同步串擾風險的概率。4、對國內或國外解決民航對空監視領域密集布設S模式二次監視雷達站具有重大應用前景和使用價值。
圖I是現有技術中使用不同詢問代碼兩雷達站獨立工作時的示意圖。圖2是現有技術中使用相同詢問代碼兩雷達站獨立工作時的示意圖。圖3是本發明所述使用相同詢問代碼雷達站組成集群協同工作示意圖。
具體實施方式
參見圖I、圖2可知，在現有技術中，當局部多個S模式雷達站獨立工作時，配置相同的詢問機代碼，因應答機的鎖定功能，僅有一個雷達站能夠收到應答機的全呼應答，並獲得該應答機的地址碼，在選擇詢問周期內完成對目標的監視；如果配置不同的詢問機代碼，則目標在共同覆蓋區域內，會對所有的全呼詢問產生應答，容易產生信號間的幹擾。下面又分兩種情況
一、詢問代碼充足時
圖I示意了兩個地面雷達站使用不同的詢問代碼獨立工作時的狀況，目標在Tl時刻進入雷達站I的監視範圍後，收到雷達站I的全呼詢問信號，詢問代碼IC=1，該目標產生全呼應答，同時對本次應答之後一定時間內詢問代碼IC=I的全呼詢問產生鎖定操作。該目標在位於雷達站I覆蓋範圍內的隨後時刻(Tl T3)中，該目標接收雷達站I的選擇詢問，並產生選擇應答。在T2至T3時刻，目標位於兩個雷達站共同監視覆蓋範圍在T2時刻，目標進入雷達站2的監視範圍後，收到雷達站2的全呼詢問信號，詢問代碼IC=2，該目標產生全呼應答，同時對本次應答之後一定時間內詢問代碼IC=2的全呼詢問進行鎖定，該目標在位於雷達站2覆蓋範圍內的時刻(T2 T4)中，接收雷達站2的選擇詢問，並產生選擇應答。在兩個雷達站共同監視覆蓋範圍的(T2 T3)時間內，機載應答機需要對兩個雷達站的選擇詢問分別發送應答，其應答次數增加。需要強調的是，應答次數與監視範圍內的目標數量有直接關係，對飛行流量大的區域，情況將變得很複雜，很容易出現多個應答信號之間的幹擾。二、詢問代碼不足時
圖2示意了兩個地面雷達站使用相同的詢問代碼獨立工作狀況，目標在Tl時刻進入雷達站I的監視範圍後，收到雷達站I發出的全呼詢問信號，詢問代碼IC=1，該目標進行全呼應答，回答自己的地址碼，同時對本次應答之後一定時間內詢問代碼IC=I的全呼詢問產生鎖定操作。在Tl至T3的時間內，該目標將接收雷達站I的選擇詢問，並產生選擇詢問對應的應答信息。T2 T3時刻目標位於兩個雷達站共同覆蓋範圍。當T2時刻進入雷達站2的監視範圍後，雷達站2發出全呼詢問信息，但由於其詢問代碼IC=1，已經被該目標鎖定，因此並不產生全呼應答，由此會造成在T2以後的一段時間內，由於雷達站2未收到全呼應答，得不到該目標的地址，因此無從進行選擇詢問，從而造成了該目標不能被雷達站2所監視的情況。直到T4時刻，當該目標機載應答機解除對因雷達站I全呼詢問對IC=I的鎖定後，雷達站2再次發出全呼詢問時，該目標機載應答機才會產生全呼應答。由此可以看出，對使用相同詢問代碼獨立工作的雷達站2來說，在一定時間內，因機載應答機對詢問代碼鎖定，存在失去S模式航跡的風險。參見圖3，同樣是詢問代碼不足，本發明提出的至少兩個雷達站使用相同詢問代碼組成集群協同工作的狀況。目標在Tl時刻進入集群詢問雷達站I的監視範圍，由雷達站I發出全呼詢問信息，詢問代碼IC=1，機載應答機應答本機地址碼，同時將IC=I的全呼詢問進行鎖定，在一定時間內不再接收詢問代碼IC=I的全呼詢問。在Tl之後集群雷達站的選擇詢問周期內，進行選擇詢問和應答，其過程如下
首先由集群內的雷達站I在其選擇詢問周期內發出選擇選擇詢問信號，並由應答機報告狀態信息；
其次，雷達站I將其監視的目標狀態信息如目標地址碼、經度、緯度、航速、航向、飛行高度數據通過地面通信系統，發送給集群內的其他雷達站，在本實施例描述中是發送給雷達站2，使得在該目標進入雷達站2的監視範圍後，雷達站2可以在其選擇詢問周期內根據地址碼進行選擇詢問，對雷達站2來說，實現了無全呼詢問的選擇詢問。同樣，雷達站I也要接收來自雷達站2發送的目標狀態信息，以便實現無全呼詢問的選擇詢問。同理，如果是N個雷達站，雷達站2同樣將其監視的目標狀態信息發送給集群內的其它雷達站N，雷達站N在其選擇詢問周期內根據地址碼進行選擇詢問，對雷達站N來說，實現了無全呼詢問的選擇詢問，雷達站2同樣也要接收來自雷達站N發送的目標狀態信息。所述使用相同詢問代碼是指將集群布設的S模式二次監視雷達站的詢問代碼設置為同一代碼，並通過地面通信鏈路完成雷達站之間的物理通信。本發明的具體實施步驟如下
第一步將規劃布設的S模式二次監視雷達站的詢問代碼設置為同一代碼，並通過地面通信鏈路完成雷達站之間的物理通信；
第二步定義S模式二次監視雷達站之間的信息交換協議，本發明中定義的信息協同數據項如下表I所示
表I協同信息數據項
權利要求
1. 一種局部多個S模式二次監視雷達站的協同詢問方法，包括全呼叫詢問和選擇詢問，其特徵在於，至少將兩個或多個雷達站定義為一個雷達站集群，該集群內的雷達站使用相同詢問代碼，通過以下步驟使得具有相同詢問代碼的多個雷達站協同工作，其步驟如下 第一步通過將局部多個S模式雷達站的詢問代碼設置為相同的代碼，從而將多個雷達站設置為一個集群； 第二步集群雷達站之間，對目標狀態信息進行協同處理，協同信息包括目標地址碼、經度、緯度、航速、航向、飛行高度(協同信息數據項見表I); 第三步對集群內每一部雷達站，將其監視目標分類，並指定優先級將航跡劃分為新發現航跡類、正常航跡類和終止航跡類，協同傳輸時的優先級由高到低順序為終止航跡類、新發現航跡類、正常航跡類； 第四步集群雷達站之間通過通信鏈路連接，保證協同工作時協同信息能夠及時通f目; 第五步集群內雷達站發送協同信息時，將本站全呼叫詢問時收到的所有應答，按照第二步協同信息內容，根據第三步的航跡優先級向集群內的雷達站廣播； 第六步集群內雷達站收到協同信息時，根據第二步的協同信息格式，獲取目標信息，並加入到本雷達站目標維護列表中；在接下來的選擇詢問周期中，進行選擇詢問；從而實現了無全呼詢問的選擇詢問，同時解決了詢問代碼不足的問題。
全文摘要
本發明提供與民航領域S模式二次監視雷達站布設有關的一種局部多個S模式二次監視雷達站的協同詢問方法，涉及民航空管及雷達監視技術領域。本方法是將至少將兩個或多個具備相鄰的S模式雷達站組成一個集群，該集群內的雷達站分配使用一個相同的詢問代碼，集群雷達站之間通過通信鏈路連接，對集群內每一部雷達站，將其監視目標分類，對目標狀態信息進行協同處理，保證協同工作時協同信息能夠及時通信；使得具有相同詢問代碼的多個雷達站協同工作，實現無全呼詢問的選擇詢問；解決了因雷達站詢問代碼相同而被機載應答機鎖定引起目標無法監視的技術問題，實現了多個雷達站的協同監視，又降低了詢問代碼不足所帶來的風險。
文檔編號G01S13/74GK102621544SQ20121008045
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月23日 優先權日2012年3月23日
發明者餘昌龍, 劉霞, 王運鋒 申請人:四川大學, 四川川大智勝軟體股份有限公司