二次雷達S模式監視能力評估①

吳勝前

(民航西北地區空中交通管理局 陜西西安 710082)

S模式雷達(selective radar)可以提供比常規A/C模式雷達更加豐富的監視信息，分為基礎型監視(ELS)和增強型監視(EHS)。相比于常規A/C模式雷達，基礎型ELS監視主要增加了飛機的24位地址碼，航班號信息，而增強型EHS監視又增加了飛機下發的選擇高度、修正海壓、飛行姿態等信息，使空中交通管制員可以對空中態勢有更加細膩的感知和更加準確的預判。由于飛機上應答機和地面雷達詢問器的不同組合會產生不同的監視結果，表1所示是比較典型的幾種組合。

S模式雷達所使用的數據報告模式為Asterix Cat34/48，在絕大部分雷達站和空管自動化系統中都會記錄少則一天多則幾年的雷達記錄數據，這些基礎數據為分析雷達監視性能提供了良好的素材。

1 飛機應答機監視能力

飛機應答機監視能力可從兩方面進行統計，如下所述。

（1）ATFN FPL報文編組10數據項B。

根據ICAO 標準和中國民航《民用航空飛行動態固定格式電報管理規定》，領航計劃報（FPL）編組10數據項B表明飛機的監視設備和能力，用1個或最多20個字符描述可用的機載監視設備與能力。通過對一段時間內的AFTN FPL的記錄數據分析，得到如表2的統計結果，其中具有增強型S模式監視（EHS）的機載設備（L，H）占到了78%，基礎型S模式(ELS)占比20%，表明絕大部分飛機具備了S模式監視能力（98%）。

（2）應答機下發的Comm-B BDS10，BDS17。

應答機下發的Comm-B BDS10報告了機載應答機數據鏈能力，其bit25表明了S模式特定服務(ModeS specific service capability)的狀態，BDS17報告了應答機GICB(Common Usage GICB Capability Report)能力。在S模式雷達的目標報告（Cat48）中，字段I048/250報告了從應答機下發的BDS10，BDS17，分析雷達記錄數據可以對飛機下發的監視能力進行統計。通過分析BDS10信息，表明具備S模式特定服務的飛機占到總數的77%，和FPL報文中航空器監視能力統計結果中L型監視能力占比（78%）非常接近。BDS17指示了S模式應答機GICB的能力，統計413架飛機下發BDS17內容得到表3的信息， 其中具備BDS20，BDS40，BDS50，BDS60能力的應答機均達到了100%。值得注意的是BDS48（VHF channel report），該寄存器信息對飛機因調錯VHF頻率失聯具有應用價值，但所有參與統計的飛機均不具備該功能。

表1 飛機應答機和地面詢問器組合

表2 AFTN FPL報文編組10B監視能力統計

表3 應答機下發寄存器BDS17信息統計

表4 四部增強型S模式雷達BDS40，50，60更新周期

2 地面詢問器監視能力

S模式地面詢問器一般分為基礎型（ELS）S模式監視和增強型（EHS）S模式監視，在每個雷達站設計之時都會確定，如果有必要，有些廠家的二次雷達可以通過升級詢問器軟件把ELS模式升級到EHS。由于所有的機上數據下發均由地面詢問機控制，因此只有地面詢問機發出特定的詢問時才能得到相應的機上下發數據。基礎型（ELS）雷達能處理BDS1、BDS2、BDS3寄存器數據，而增強型（EHS）雷達除了能處理基礎型數據之外，還會增加處理BDS4、BDS5、BDS6寄存器數據。

3 S模式增強型（EHS）中BDS40、BDS50、BDS60信息更新速率

現代的民航空管自動化處理系統可以處理增強型S模式數據，BDS40(Selected vetical intention)選擇高度意圖一般由飛行員在MCP/FCU面板上輸入即將要執行的飛行高度，該信息的下發可以讓空中交通管制員提前預判飛機要達到的高度意圖，起到很好的安全關口前移作用。該過程為：（1）管制員通過VHF發布高度指令，約需10s。（2)飛行員執行指令并輸入高度意圖到MCP/FCU面板，約需20s，（3）飛機應答機BDS40應答周期，一般由地面詢問器確定。為了得到飛機應答機的應答周期，需要對S模式雷達的目標報文進行分析。表4是選取了四部S模式增強型雷達的BDS40，BDS50，BDS60信息更新周期統計。

表4數據表明，BDS40更新周期最大23.8s，最少4.23s，因此從管制員開始發出高度指令到管制員感知到飛機已經收到垂直高度意圖，平均最少需30s，平均最多需要54s，時間上比較滯后，因此需要對地面詢問器詢問模式進行優化，以滿足管制員掌握飛機的機動意圖的需求。

4 結語

現在絕大部分（97%）航空器應答機已經具備增強型S模式監視能力，具有增強型S模式的飛機占到了70%以上，主流空管自動化系統均具備處理增強型S模式雷達數據，為了更好地利用S模式的增強監視能力，需要對整個S模式監視系統進行評估，優化地面詢問器詢問交錯模式，引入協同監視技術，更好地滿足空中交通管理對飛機監視的需求。