Вторичный обзорный радар - Secondary surveillance radar

Антенна SSR Deutsche Flugsicherung в Нойбранденбурге, в Мекленбурге / Передней Померании
Транспондер в частном самолете кричит 2000

Вторичный обзорный радар (ССР)[1] это радар система, используемая в управления воздушным движением (ATC), что в отличие от первичный радар системы, измеряющие пеленг и расстояние до целей с использованием обнаруженных отражений радиосигналов, полагаются на цели, оборудованные радаром транспондер, которые отвечают на каждый сигнал запроса путем передачи закодированных данных, таких как идентификационный код, высота самолета и дополнительная информация, в зависимости от выбранного режима. ССР базируется на военном идентификация друга или врага (IFF) технология, первоначально разработанная во время Вторая Мировая Война, поэтому две системы по-прежнему совместимы. Моноимпульсный вторичный обзорный радар (МССР), Режим S, TCAS и ADS-B аналогичны современным методам вторичного наблюдения.

Обзор

Первичный радар

Основная статья: Первичный радар

Быстрое развитие радаров во время войны имело очевидное применение для управления воздушным движением (УВД) как средство непрерывного наблюдения за планированием воздушного движения. Точное знание местоположения самолетов позволило бы снизить стандартные процедурные стандарты эшелонирования, что, в свою очередь, обещало значительное повышение эффективности системы дыхательных путей. Этот тип радара (теперь называется первичный радар) может обнаруживать и сообщать о местоположении всего, что отражает передаваемые им радиосигналы, включая, в зависимости от конструкции, летательные аппараты, птиц, погодные и наземные особенности. Для целей управления воздушным движением это как преимущество, так и недостаток. Его цели не должны взаимодействовать, они должны только находиться в пределах его зоны действия и отражать радиоволны, но он только указывает положение целей, но не идентифицирует их. Когда первичный радар был единственным доступным типом радара, корреляция отдельных радиолокационных сигналов с конкретным воздушным судном обычно достигалась диспетчером, наблюдающим направленный поворот самолета. Первичный радар до сих пор используется УВД в качестве резервной / дополнительной системы к вторичному радару, хотя его охват и информация более ограничены.[2][3][4]

Вторичный радар

Антенна вторичной обзорной РЛС (плоский прямоугольник, вверху) установлен на основной антенне РЛС наблюдения ASR-9 (изогнутый прямоугольник внизу).

Необходимость более простой и надежной идентификации самолетов привела к разработке новой радиолокационной станции военного времени. Идентификация друга или врага (IFF), которая была создана как средство точной идентификации дружественных самолетов от неизвестных. Эта система, которая стала известна в гражданских целях как вторичный обзорный радар (SSR), или в США как РЛС система радиолокационного маяка управления воздушным движением (ATCRBS), полагается на часть оборудования на борту самолета, известную как "транспондер. "Транспондер представляет собой пару радиоприемника и передатчика, которая принимает на частоте 1030 МГц и передает на частоте 1090 МГц. Приемоответчик самолета-цели отвечает на сигналы от запросчика (обычно, но не обязательно, наземной станции, расположенной рядом с первичным радаром) путем передачи кодированного ответного сигнала, содержащего запрошенную информацию.[5]

Независимый вторичный обзорный радар (ISSR), обозначение YMT, к северу от Шибугамау, Квебек, Канада

И гражданская ССР, и военная МКФ стали намного сложнее, чем их предки военного времени, но остаются совместимыми друг с другом, не в последнюю очередь для того, чтобы военные самолеты могли работать в гражданском воздушном пространстве. Сегодняшний SSR может предоставить гораздо более подробную информацию, например, о высоте самолета, а также обеспечить прямой обмен данными между самолетами для предотвращения столкновений. Большинство систем SSR полагаются на Режим C транспондеры, сообщающие о воздушном судне барометрическая высота. Барометрическая высота не зависит от высоты полета пилота. установка высотомера,[6] Таким образом предотвращается передача ложных данных о высоте, если высотомер настроен неправильно. Системы управления воздушным движением при необходимости пересчитывают заявленные барометрические высоты в истинные на основе собственных эталонных значений давления.

Учитывая свою главную военную роль в надежной идентификации друзей, IFF имеет гораздо более безопасные (зашифрованные) сообщения для предотвращения «спуфинга» со стороны противника и используется на многих типах военных платформ, включая воздушные, морские и наземные транспортные средства.[нужна цитата ]

Стандарты и спецификации

В Международная организация гражданской авиации (ИКАО) является отделением Организации Объединенных Наций, и его штаб-квартира находится в Монреаль, Квебек, Канада. В нем публикуются приложения к Конвенции, а в Приложении 10 рассматриваются Стандарты и Рекомендуемая практика для авиационной электросвязи. Цель состоит в том, чтобы обеспечить совместимость воздушных судов, пересекающих международные границы, с системами управления воздушным движением во всех странах, которые можно посетить. Часть 1 тома III посвящена системам передачи цифровых данных, включая функции канала передачи данных в режиме S, в то время как том IV определяет его работу и сигналы в космосе.[7]

Американец Радиотехническая комиссия по аэронавтике (RTCA) и Европейская организация по оборудованию гражданской авиации (Eurocae) производят Минимальные стандарты эксплуатационных характеристик для наземного и бортового оборудования в соответствии со стандартами, указанными в Приложении 10 ИКАО. Обе организации часто работают вместе и составляют общие документы.[нужна цитата ]

ARINC (Aeronautical Radio, Incorporated) - это авиакомпания, занимающаяся вопросами формы, соответствия и функций оборудования, перевозимого в самолетах. Его основная цель - обеспечить конкуренцию между производителями, указав размер, требования к питанию, интерфейсы и характеристики оборудования, которое будет размещено в отсеке для оборудования самолета.[нужна цитата ]

Операция

Целью SSR является улучшение способности обнаруживать и идентифицировать воздушные суда при автоматическом предоставлении Эшелон полета (барометрическая высота) самолета. Наземная станция ВОРЛ передает импульсы запроса на частоте 1030 МГц (непрерывно в режимах A, C и выборочно в режиме S), когда ее антенна вращается или сканируется электроникой в ​​космосе. Самолет транспондер в пределах прямой видимости «слушает» сигнал запроса SSR и передает ответ на частоте 1090 МГц, который предоставляет информацию о воздушном судне. Отправленный ответ зависит от режима запроса. Самолет отображается как помеченный значок на экране РЛС контроллера при измеренном пеленге и дальности. Воздушное судно без работающего транспондера все еще может быть замечено первичным радаром, но будет отображаться диспетчеру без использования данных, полученных с SSR. Как правило, для полета в контролируемом воздушном пространстве требуется наличие работающего транспондера, и многие самолеты имеют резервный транспондер для обеспечения выполнения этого условия.[8]

Режимы допроса

Существует несколько режимов запроса, каждый из которых обозначается разницей в интервале между двумя импульсами передатчика, известными как P1 и P3.[7] Каждый режим вызывает разную реакцию летательного аппарата. Третий импульс P2 предназначен для подавления боковых лепестков и описан ниже. Не включены дополнительные военные (или IFF) режимы, которые описаны в Идентификация друга или врага.

Формат запроса режима A и C
РежимP1 – P3 Интервал между импульсамиЦель
А8 мксличность
B17 мксличность
C21 мксвысота
D25 мкснеопределенный
S3,5 мксуниверсальный
Суммирующие и управляющие антенные лучи

Запрос в режиме A вызывает 12-импульсный ответ, указывающий идентификационный номер, связанный с этим воздушным судном. 12 импульсов данных заключены в скобки двумя кадрирующими импульсами, F1 и F2. X-импульс не используется. Запрос в режиме C дает ответ из 11 импульсов (импульс D1 не используется), показывающий высоту воздушного судна, указанную его высотомером, с шагом 100 футов. Режим B дал аналогичный ответ режиму A и одно время использовался в Австралии. Режим D никогда не использовался в оперативном режиме.[нужна цитата ]

Новый режим Mode S имеет другие характеристики запроса. Он состоит из импульсов P1 и P2 от главного луча антенны, чтобы гарантировать, что транспондеры в режимах A и C не отвечают, за которыми следует длинный фазомодулированный импульс.[7]

Наземная антенна очень направлена, но без боковых лепестков не может быть. Самолет также может обнаруживать запросы, исходящие от этих боковых лепестков, и отвечать соответствующим образом. Однако эти ответы нельзя отличить от предполагаемых ответов от дальнего луча, и они могут вызвать ложную индикацию воздушного судна при ошибочном пеленге. Чтобы решить эту проблему, наземная антенна снабжена вторым, в основном всенаправленным, лучом с усилением, которое превышает усиление боковых лепестков, но не главного луча. Третий импульс P2 передается из этого второго луча через 2 мкс после P1. Самолет, обнаруживший P2 сильнее, чем P1 (следовательно, в боковом лепестке и неправильном пеленге главного лепестка), не отвечает.[7]

Недостатки

Ряд проблем описан в публикации ИКАО 1983 г., озаглавленной Информационный бюллетень для вторичного обзорного радара, режим S.[9]

Режим А

Формат ответа режима A и C

Хотя 4096 различных идентификационных кодов, доступных в режиме ответа, может показаться достаточным, после того, как определенные коды были зарезервированы для чрезвычайных ситуаций и других целей, их количество значительно сокращается. В идеале самолет должен сохранять один и тот же код от взлета до посадки даже при пересечении международных границ, поскольку он используется в центре управления воздушным движением для отображения позывного самолета с помощью процесса, известного как преобразование кода / позывного. Совершенно очевидно, что один и тот же режим. Код не следует давать двум воздушным судам одновременно, поскольку диспетчер на земле может получить неправильный позывной для связи с воздушным судном.[7]

Режим C

Ответ в режиме C обеспечивает приращение высоты 100 футов, что изначально было достаточно для наблюдения за воздушными судами, разнесенными не менее чем на 1000 футов. Однако по мере того, как воздушное пространство становилось все более перегруженным, стало важно отслеживать, не выходят ли воздушные суда из заданного эшелона полета. Небольшое изменение на несколько футов может пересечь порог и быть обозначено как следующее увеличение и изменение на 100 футов. Желательны меньшие приращения.[нужна цитата ]

ФРУКТЫ

Поскольку все воздушные суда отвечают на одной и той же частоте 1090 МГц, наземная станция также будет получать ответы от воздушных судов, исходящие от ответов на другие наземные станции. Эти нежелательные ответы известны как FRUIT (ложные ответы, несинхронизированные с передачей запросчика или, альтернативно, ложные ответы, несинхронизированные во времени). Несколько последовательных ответов FRUIT могут объединяться и, по-видимому, указывать на несуществующий самолет. По мере расширения воздушного транспорта и увеличения количества самолетов, занимающих воздушное пространство, количество генерируемых FRUIT также будет увеличиваться.[9]

Искажение

Ответы FRUIT могут перекрываться с желаемыми ответами на наземном приемнике, что приводит к ошибкам при извлечении включенных данных. Решение состоит в том, чтобы увеличить частоту запросов, чтобы получить больше ответов, в надежде, что некоторые из них будут свободны от помех. Этот процесс обречен на провал, поскольку увеличение скорости ответа только увеличивает помехи для других пользователей и наоборот.[9]

Синхронное искажение

Если две траектории самолета пересекаются на расстоянии около двух миль от наземного запросчика, их ответы будут перекрываться, и возникшие помехи затруднят их обнаружение. Обычно диспетчер теряет летательные аппараты с большей дальностью полета, как раз тогда, когда диспетчер может быть наиболее заинтересован в их пристальном наблюдении.[9]

Захватить

Пока самолет отвечает на один наземный запрос, он не может ответить на другой запрос, что снижает эффективность обнаружения. Для запроса в режиме A или C ответ приемоответчика может занять до 120 мкс, прежде чем он сможет ответить на следующий запрос.[9]

Антенна

Оригинальная антенна SSR, обеспечивающая узкий горизонтальный луч и широкий вертикальный луч
Области слабого сигнала из-за отражения от земли

Наземная антенна имеет типичную горизонтальную ширину луча 3 дБ, равную 2,5 °, что ограничивает точность определения пеленга самолета. Точность можно повысить, выполнив множество запросов, когда луч антенны сканирует самолет, а лучшую оценку можно получить, отметив, где ответы начинались и где остановились, и принимая центр ответов за направление самолета. Это называется процессом скользящего окна.[1]

Ранняя система использовала антенну, известную как сворачивать. Он имеет большой горизонтальный размер для получения узкого горизонтального луча и небольшой вертикальный размер для обеспечения укрытия от горизонта до почти над головой. С этой антенной было две проблемы. Во-первых, почти половина энергии направляется на землю, где она отражается обратно вверх и мешает восходящей энергии, вызывая глубокие нули при определенных углах возвышения и потерю контакта с самолетом. Во-вторых, если окружающая земля наклонная, то отраженная энергия частично смещается по горизонтали, искажая форму луча и указанный пеленг самолета. Это было особенно важно в моноимпульсной системе с ее значительно улучшенной точностью измерения подшипников.[10]

Разработки по устранению недостатков

Недостатки режимов A и C были обнаружены довольно рано при использовании SSR, и в 1967 году Ульятт опубликовал статью[11] а в 1969 г. - расширенная газета,[12] который предложил улучшения SSR для решения проблем. Суть предложений заключалась в новых форматах опроса и ответа. Идентификационные данные и высота воздушного судна должны были быть включены в один ответ, поэтому сопоставление двух элементов данных не потребуется. Для защиты от ошибок была предложена простая система контроля четности - см. Вторичный радар наблюдения - сегодня и завтра.[13] Моноимпульс будет использоваться для определения пеленга самолета, тем самым уменьшая до единицы количество запросов / ответов на самолет при каждом сканировании антенны. Кроме того, каждому запросу будут предшествовать импульсы главного луча P1 и P2, разделенные на 2 мкс, так что транспондеры, работающие в режимах A и C, будут воспринимать его как исходящий от бокового лепестка антенны и не отвечать и не вызывать ненужный FRUIT.[12]

FAA также рассматривало аналогичные проблемы, но предполагало, что потребуется новая пара частот. Ульятт показал, что существующие частоты 1030 МГц и 1090 МГц могут быть сохранены, а существующие наземные запросчики и бортовые транспондеры с соответствующими модификациями могут быть использованы. Результатом стал Меморандум о взаимопонимании между США и Великобританией по разработке общей системы. В США эта программа называлась DABS (система дискретных адресов), а в Великобритании - Adsel (выборочная адресация).[14]

Моноимпульс, что означает одиночный импульс, использовался в военных системах слежения и слежения, при которых антенна управлялась так, чтобы следовать за конкретной целью, удерживая цель в центре луча. Ульятт предложил использовать непрерывно вращающийся луч с измерением пеленга везде, где импульс может попасть в луч.[15]

FAA привлекло лабораторию Линкольна Массачусетского технологического института к дальнейшему проектированию системы и подготовило серию отчетов УВД, определяющих все аспекты новой совместной разработки.[16] Заметным дополнением к концепции, предложенной Ульяттом, было использование более мощной 24-битной системы контроля четности с использованием циклический избыточный код, что не только обеспечивало точность полученных данных без необходимости повторения, но также позволяло исправлять ошибки, вызванные перекрывающимся ответом FRUIT. Кроме того, предлагаемый идентификационный код воздушного судна также содержит 24 бита с 16 миллионами перестановок. Это позволило подключить к каждому самолету свой уникальный адрес. Блоки адресов распределены по разным странам[17] и далее назначается определенным авиакомпаниям, чтобы по адресу можно было идентифицировать конкретный самолет. Отчет лаборатории Линкольна ATC 42, озаглавленный Система радиомаяков режима S: Функциональное описание предоставил подробную информацию о предлагаемой новой системе.[18]

Две страны сообщили о результатах своего развития в совместном документе, ADSEL / DABS - вторичный обзорный радар с селективным адресом.[14] За этим последовала конференция в штаб-квартире ИКАО в Монреале, на которой маломощный допрос, созданный лабораторией Линкольна, успешно установил связь с модернизированным коммерческим транспондером SSR британского производства.[нужна цитата ]

Сравнение формы вертикального луча старой и новой антенн

Единственное, что нужно было - это международное имя. Многое было сделано из предложенных новых функций, но существующие наземные запросчики SSR все еще будут использоваться, хотя и с модификациями, и существующие воздушные транспондеры, опять же с модификациями. Лучший способ показать, что это эволюция, а не революция, - это по-прежнему называть его SSR, но с новой буквой режима. Режим S был очевидным выбором, а S означало выбор. В 1983 году ИКАО выпустила рекомендательный циркуляр, в котором описывалась новая система.[9]

Улучшенная антенна

Проблема с существующей стандартной антенной типа «hogtrough» была вызвана излучаемой в сторону земли энергией, которая отражалась вверх и мешала направленной вверх энергии. Ответ состоял в том, чтобы придать форму вертикальной балке. Это потребовало установки вертикального ряда диполей, подходящих для получения желаемой формы. Пятиметровый вертикальный размер был признан оптимальным, и это стало международным стандартом.[10]

Моноимпульсный вторичный обзорный радар

Антенна дальнего света с разностным лучом

Новая система Mode S была предназначена для работы с одним ответом от самолета, система, известная как моноимпульс. На прилагаемой диаграмме показан обычный главный или «суммарный» луч антенны SSR, к которому был добавлен «разностный» луч. Для получения суммарного луча сигнал распределяется горизонтально по апертуре антенны. Эта система подачи делится на две равные половины, и эти две части снова суммируются, чтобы получить исходный суммарный луч. Однако две половины также вычитаются для получения разницы на выходе. Сигнал, поступающий в антенну в точном нормальном направлении или по прямой линии визирования, будет давать максимальный выходной сигнал в суммарном луче, но нулевой сигнал в разностном луче. Вдали от точки визирования сигнал в суммарном луче будет меньше, но в разностном луче будет ненулевой сигнал. Угол прихода сигнала можно определить путем измерения соотношения сигналов между суммарным и разностным лучами. Неопределенность в отношении визирования может быть устранена, поскольку имеется изменение фазы разностного сигнала на 180 ° по обе стороны от оси визирования. Измерения пеленга могут выполняться на одном импульсе, следовательно, на моноимпульсе, но точность может быть повышена путем усреднения измерений, выполненных на нескольких или всех импульсах, полученных в ответе от самолета. Моноимпульсный приемник[15] был разработан в начале британской программы Adsel, и этот дизайн широко используется и сегодня. Ответные импульсы в режиме S намеренно разработаны так, чтобы они были аналогичны ответам в режимах A и C, поэтому один и тот же приемник можно использовать для обеспечения улучшенных измерений пеленга для систем SSR в режимах A и C с тем преимуществом, что частота запросов может быть существенно снижена, тем самым уменьшая помехи другим пользователям системы.[19]

Лаборатория Линкольна использовала возможность отдельного измерения пеленга для каждого ответного импульса, чтобы преодолеть некоторые проблемы искажения, когда два ответа накладываются друг на друга, что позволяет связать импульсы с двумя ответами. Поскольку каждый импульс имеет отдельную маркировку с указанием направления, эту информацию можно использовать для расшифровки двух перекрывающихся ответов в режиме A или C. Процесс представлен в ATC-65 «Режим ATCRBS DABS».[20] Этот подход может быть применен и дальше, измеряя силу каждого ответного импульса и используя ее также в качестве различения.[1] В следующей таблице сравниваются характеристики обычного SSR, моноимпульсного SSR (MSSR) и режима S.[19]

Стандартный SSRМоноимпульсный ССРРежим S
Ответов за сканирование20–304–81
Точность диапазона230 м среднеквадр.13 млн среднеквадр.7 млн ​​среднеквадр.
Точность подшипника0,08 ° ср. Кв.0,04 ° среднеквадр.0,04 ° среднеквадр.
Разрешение по высоте100 футов (30 м)100 футов25 футов (7,6 м)
Устойчивость к искажениюбедныйхорошийЛучший
Емкость данных (восходящий канал)0056–1 280 бит
Объем данных (нисходящий канал)23 бит23 бит56–1 280 бит
Перестановки идентичности4,0964,09616 миллионов

MSSR заменил большинство существующих SSR к 1990-м годам, и его точность обеспечивала сокращение минимумов эшелонирования на маршруте. УВД от 10 морских миль (19 км; 12 миль) до 5 морских миль (9,3 км; 5,8 миль)[21]

MSSR решило многие системные проблемы SSR, так как требовались изменения только в наземной системе. Существующие транспондеры, установленные в самолетах, не пострадали. Это, несомненно, привело к задержке режима S.[16]

Режим S

Запрос в режиме S, короткий и длинный
Ответ в режиме S, короткий и длинный

Более подробное описание режима S приведено в публикации Евроконтроля. Принципы работы режима S и кодов запросчика[8] и циркуляр ИКАО 174-AN / 110 Информационный бюллетень для вторичного обзорного радара, режим S.[9] 16 миллионов перестановок 24-битных кодов адресов воздушных судов были распределены блоками по отдельным состояниям, и это назначение дается в главе 9 тома III Приложения 10 ИКАО.[17]

Запрос в режиме S состоит из двух импульсов длительностью 0,8 мкс,[18] которые интерпретируются транспондером в режимах A и C как исходящие от бокового лепестка антенны, и поэтому ответ не требуется. Следующий длинный импульс P6 модулируется по фазе с первым изменением фазы через 1,25 мкс, синхронизируя фазовый детектор транспондера. Последующие изменения фазы указывают на бит данных, равный 1, без изменения фазы, указывающий на бит значения 0. Эта форма модуляции обеспечивает некоторую устойчивость к искажению из-за случайного перекрытия импульса от другого наземного запросчика. Запрос может быть коротким с P6 = 16,125 мкс, в основном используемым для получения обновления позиции, или длинным, P6 = 30,25 мкс, если включены дополнительные 56 битов данных. Последние 24 бита содержат как четность, так и адрес воздушного судна. Получив запрос, самолет декодирует данные и вычислит четность. Если оставшаяся часть не является адресом воздушного судна, значит, запрос не предназначался для него или был поврежден. В любом случае он не ответит. Если наземная станция ожидала ответа и не получила его, она произведет повторный опрос.[9]

Ответ самолета[18] состоит из преамбулы из четырех импульсов, разнесенных таким образом, что они не могут быть ошибочно сформированы из перекрывающихся ответов режима A или C. Остальные импульсы содержат данные с использованием амплитудная модуляция положения импульса. Каждый интервал в 1 мкс делится на две части. Если импульс 0,5 мкс занимает первую половину, а во второй половине импульса нет, то отображается двоичная 1. Если все наоборот, то это двоичный 0. Фактически данные передаются дважды, второй раз в инвертированной форме. Этот формат очень устойчив к ошибкам из-за искаженного ответа от другого самолета. Чтобы вызвать серьезную ошибку, один импульс должен быть отменен, а второй импульс вставлен в другую половину битового периода. Гораздо более вероятно, что обе половины перепутаны, и декодированный бит помечен как «низкая достоверность».[20]

Ответ также имеет четность и адрес в последних 24 битах. Наземная станция отслеживает самолет и использует прогнозируемое положение, чтобы указать дальность и пеленг самолета, чтобы он мог снова опросить и получить обновленную информацию о своем местоположении. Если он ожидает ответа и получает его, он сверяет остаток от проверки четности с адресом ожидаемого воздушного судна. Если это не то же самое, то либо это неправильный самолет, и необходим повторный опрос, либо ответ был искажен из-за помех из-за искажения другим ответом. Система контроля четности способна исправлять ошибки, если они не превышают 24 мкс, что включает продолжительность ответа в режиме A или C, наиболее ожидаемого источника помех в первые дни существования режима S. Импульсы в ответе иметь индивидуальные измерения угла моноимпульса, а в некоторых реализациях также измерения уровня сигнала, которые могут указывать биты, несовместимые с большинством других битов, тем самым указывая на возможное искажение. Проверка выполняется путем инвертирования состояния некоторых или всех этих битов (0 меняется на 1 или наоборот), и, если проверка четности проходит успешно, изменения становятся постоянными и ответ принимается. В случае неудачи требуется повторный допрос.[9]

Режим S работает по принципу, согласно которому запросы направляются конкретному воздушному судну с использованием уникального адреса этого воздушного судна. Это приводит к единственному ответу с дальностью полета самолета, определяемой временем, затраченным на получение ответа, и моноимпульсом, обеспечивающим точное измерение пеленга. Для допроса воздушного судна необходимо знать его адрес. Для удовлетворения этого требования наземный запросчик также передает запросы общего вызова, которые бывают двух видов.[9]

Режим A / C / S опрос общего вызова

В одной форме общий вызов в режиме A / C / S сначала выглядит как обычный запрос в режимах A или C, и транспондер начинает процесс ответа при получении импульса P3. Однако транспондер режима S прервет эту процедуру при обнаружении импульса P4 и вместо этого ответит коротким ответом режима S, содержащим его 24-битный адрес. Эта форма опроса общего вызова сейчас мало используется, поскольку она будет продолжать получать ответы от уже известных самолетов и вызывать ненужные помехи. Альтернативная форма общего вызова использует короткий запрос в режиме S с блоком данных 16,125 мкс. Это может включать указание на то, что запросчик передает общий вызов с запросом о том, что если воздушное судно уже ответило на этот запросчик, то не отвечает снова, поскольку воздушное судно уже известно и в ответе нет необходимости.[9]

Запрос в режиме S может принимать три формы:

имяформаиспользовать
Наблюдениекороткаяобновление позиции
Comm-Aдлиннаясодержит 56 бит данных
Comm-Cдлиннаядо 16 длинных запросов, связанных вместе для передачи до 1280 бит

Первые пять битов, известные как поле восходящей линии связи (UF) в блоке данных, указывают тип запроса. Последние 24 бита в каждом случае представляют собой комбинацию адреса воздушного судна и контроля четности. Не все перестановки еще были распределены, но показаны те, которые есть:[9]

UF двоичныйUF десятичныйзаявление
000000короткое воздушно-воздушное наблюдение (TCAS)
001004наблюдение, запрос высоты
001015наблюдение, режим запроса идентификации
0101111Только режим S Общий вызов
1000016длительное наблюдение воздух-воздух (TCAS)
1010020Comm-A, включая запрос высоты
1010121Comm-A, включая запрос идентификации в режиме A
1100024Comm-C (сообщение увеличенной длины)

Аналогичным образом ответ в режиме S может принимать три формы:[9]

имяформаиспользовать
Наблюдениекороткаяобновление позиции
Comm-Bдлиннаясодержит 56 бит данных
Comm-Dдлиннаядо 16 длинных запросов, связанных вместе для передачи до 1280 бит

Первые пять битов, известные как поле нисходящей линии связи (DF) в блоке данных, указывают тип ответа. Последние 24 бита в каждом случае представляют собой комбинацию адреса воздушного судна и контроля четности. Выделено одиннадцать перестановок.[9]

DF двоичныйDF десятичныйзаявление
000000короткое воздушно-воздушное наблюдение (TCAS)
001004наблюдение, высотный ответ
001015наблюдение, режим идентификационный ответ
0101111Ответ на общий вызов, содержащий адрес самолета
1000016длительное наблюдение воздух-воздух (TCAS)
1000117расширенный сквиттер
1001018ТИС-Б
1001119военный расширенный сквиттер
1010020Comm-B ответ, включая высоту
1010121Ответ Comm-B, включая идентификатор режима A
1011022военное использование
1100024до 16 длинных ответов, связанных вместе для передачи до 1280 бит

Транспондер, оборудованный для передачи ответов Comm-B, оснащен 256 регистрами данных по 56 бит каждый. Содержание этих регистров заполняется и поддерживается из бортовых источников данных. Если наземной системе требуются эти данные, она запрашивает их с помощью системы наблюдения или запроса Comm-A.[9]

В главе 5 тома III Приложения 10 ИКАО перечислено содержание всех распределенных в настоящее время. Для текущего оперативного использования требуется меньшее количество.[22][23] Остальные регистры предназначены для использования с TCAS и ADS-B. Номера Comm-B Data Selector (BDS) указаны в шестнадцатеричной системе счисления.

регистрданные
БДС 6,0магнитный курс
БДС 6,0указанная воздушная скорость
БДС 6,0число Маха
БДС 6,0вертикальная скорость
БДС 5,0угол крена
БДС 5,0угловая скорость пути
БДС 5,0истинный угол пути
БДС 5,0путевая скорость
БДС 4,0выбранное вертикальное намерение

Расширенный сквиттер

Начиная с 2009 года ИКАО определила «расширенный сквиттер " режим работы;[24] он дополняет требования, содержащиеся в томах III и IV Приложения 10 ИКАО. В первом издании указаны более ранние версии расширенных сообщений сквиттера:

Версия 0
Расширяет режим S для работы с базовыми обменами ADS-B, чтобы добавить трансляция дорожной информации (TIS-B) информация о формате, а также информация о протоколах вещания восходящей и нисходящей линий связи.
Версия 1
Лучше описывает информацию о точности и целостности наблюдения (категория точности навигации, категория целостности навигации, уровень целостности наблюдения), а также дополнительные параметры для TIS-B и ADS-B ретрансляция (ADS-R).
Версия 2
Во втором издании представлена ​​еще одна новая версия расширенных форматов и протоколов сквиттера для:[25]
  • повысить целостность и точность отчетности
  • добавить ряд дополнительных параметров для поддержки выявленных эксплуатационных потребностей в использовании ADS-B не охватывается версией 1 (включая возможности поддержки наземных приложений аэропорта)
  • изменить несколько параметров и удалить ряд параметров, которые больше не требуются для поддержки приложений ADS-B

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Вторичный обзорный радар, Стивенс М. Артек Хаус, ISBN  0-89006-292-7
  2. ^ «Системы наблюдения за обслуживанием воздушного движения, включая объяснение основных и дополнительных радаров». www.airwaysmuseum.com. Получено 2009-06-20.
  3. ^ «РАДАР КОНТРОЛЯ ВОЗДУШНОГО ДВИЖЕНИЯ». Argos Press. Архивировано из оригинал на 2009-09-18. Получено 2009-06-20.
  4. ^ «Вторичный радар наблюдения в системах УВД: описание преимуществ и последствий для диспетчера внедрения средств ВОРЛ». Авиастроение и аэрокосмические технологии. Получено 2009-06-20.
  5. ^ Иллман, Пол Э. (1998). Справочник пилота по радиосвязи (пятое издание, мягкая обложка). Макгроу-Хилл. п. 111. ISBN  0-07-031832-8.
  6. ^ Справочник по полетам по приборам. Министерство транспорта США, FAA. 2008. С.3 –7.
  7. ^ а б c d е Приложение 10 ИКАО, том IV
  8. ^ а б Принципы работы режима S и коды запросчика
  9. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о Циркуляр ИКАО 174-AN / 110 Информационный бюллетень для вторичного обзорного радара, режим S
  10. ^ а б Стивенс, М. «Эффекты многолучевости и помех во вторичных радиолокационных системах наблюдения», Proc. Inst.Electr. Eng., Часть F, 128 (1), 43–53, 1981
  11. ^ Ульятт, К. Вторичный радар в эпоху автосопровождения, IEE Comf. Паб., 28, 140, 1967
  12. ^ а б Ульятт, К. Датчики для окружающей среды УВД с особым акцентом на SSR, Электрон. Гражданская авиация, 3, С1 – С3, 1969 г.
  13. ^ Стивенс, М. К., Вторичный радар наблюдения - сегодня и завтра, Симпозиум по авионике SERT, Суонси, июль 1974 г.
  14. ^ а б Bowes R.C., Drouilhet P.R., Weiss H.G. и Stevens M.C., ADSEL / DABS - вторичный обзорный радар с селективным адресом, Материалы конференции AGARD № 188. 20-й симпозиум Группы по руководству и контролю, проведенный в Кембридже, штат Массачусетс, США, 20–23 мая 1975 г.
  15. ^ а б Стивенс, М. Высокоточный вторичный радар, Proc. Inst. Электр. Eng., 118 (12), 1729–1735, 1971
  16. ^ а б История режима S: технология передачи данных для управления воздушным движением: Mode S Today, Чанг Э., Ху Р., Лай Д., Ли Р., Скотт К., Тянь Т., декабрь 2000 г.
  17. ^ а б "Приложение 10 ИКАО, том III: Глава 9. Система адресации воздушных судов" (PDF). Приложение 10 ИКАО. ИКАО. Архивировано из оригинал (PDF) на 2008-11-22. Получено 2017-06-02.
  18. ^ а б c Орландо В.А., Друйет П.Р. (август 1986 г.). «Система радиомаяков режима S ATC-42: функциональное описание (ред. D)» (PDF). Лаборатория Линкольна. Получено 29 марта, 2014.CS1 maint: использует параметр авторов (ссылка на сайт)
  19. ^ а б Стивенс, М. SНаблюдение в эпоху Mode S, Симпозиум CAA / IEE по УВД, Лондон. Март 1990 г.
  20. ^ а б Герц Дж. Л. (январь 1977 г.). "ATC-65 Режим ATCRBS DABS" (PDF). Лаборатория Линкольна (MIT). Получено 29 марта, 2014.
  21. ^ FAA (2004). План капитальных вложений в авиационную систему. Издательская компания ДИАНА. ISBN  978-0-7881-3348-0.
  22. ^ Руководство по специальным услугам режима S, рабочая группа B Системы наблюдения и разрешения конфликтов, Сентябрь 2001 г.
  23. ^ Перевозка транспондеров режима S ВОРЛ для полетов по ППП, выполняющих полеты общего назначения, www.caa.co.uk/docs/810/
  24. ^ ИКАО (2008 г.). ИКАО Doc 9871, Технические положения для режима S и расширенного сквиттера (1-е изд.). Международная организация гражданской авиации. ISBN  978-92-9231-117-9.
  25. ^ ИКАО (2012). ИКАО Doc 9871, Технические положения для режима S и расширенного сквиттера (2-е изд.). Международная организация гражданской авиации. ISBN  978-92-9249-042-3.

дальнейшее чтение

Спецификации отрасли

внешняя ссылка