浅谈二次雷达S模式.doc

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1、浅谈二次雷达 S 模式李永刚（民航山西空管分局，山西 太原 030031）摘 要： S 模式询问的特点是对目标进行选择性询问，被询问的目标应答，没有被询问的目标不应答，采用了多种协议，文中分析了各种协议的意义及 S 模式的优点及优势。关键词： S 模式雷达；II 码；上行格式（UF）；下行格式（DF）；数据链中图分类号：TN 95文献标识码：A文章编号：1000- 8136(2011)02- 0142- 03民航所使用的监视雷达有一次雷达和二次雷达之分，而在当今，随着航班密度的不断增加和管制部门对雷达依赖性更强 的形势下，二次雷达的重要性越来越得以体现。然而在当今雷达 的发展史上，二次雷达的更

2、新交替经历了漫长的发展历程，从早期的普通常规二次雷达到后来的单脉冲二次雷达，以至后来发 展为全固态二次雷达，到今天更加先进的带有 S 模式的二次雷 达，可以说是功能越来越强大，获取的信息越来越多。带有 S 模 式的二次雷达与以往的常规二次雷达有什么区别？它的优点体 现在哪里？能够获取什么信息？下面就这些问题作一些简单的分 析。1 S 模式中的 S 的意义首先，S 模式中的 S 是 Selective 的首字母，是选择的意思。其 目的是在其询问时不是像以往的二次雷达询问一样，向在其询 问波瓣内所有的飞机发射相同的询问格式，而是根据每架飞机 地址的不同，去点名（有选择性的）询问，每架飞机的地址是唯

3、一 的。由于是点名询问，而且是根据飞机的唯一地址去点名询问， 其结果就是被点名的飞机应答，没有被点名的飞机不应答，S 模 式雷达都有自己的 I（I INTERROGATOR IDENTIFIER）代码，应 答机会被带有不同 II 码的 S 模式雷达锁定（LOCKOUT）。2 关于 S 模式下的飞机地址在谈到飞机地址之前，首先要说明一个概念，就是雷达可以 具有 S 模式功能，而飞机的应答机也可以具有 S 模式功能，根据 资料显示目前民航的飞机所携带的应答机都应具有 S 模式功 能。关于飞机地址，是由 24 位二进制代码组成，由注册国或公共 标志注册当局，从分配给各国的地址字块中指配到每架飞机，是

4、 在飞机出厂前就已经定义好的。ICAO 的附件十中规定，任何时 候，一个地址不应分配给一个以上的飞机。只有一个地址分配给 一架飞机而不管飞机上应答机数量是多少。飞机地址不能改变， 飞行过程中也不能改变地址。除非在异常情况下,当飞机改变其 注册国籍时，以前分配的地址应当改变，由新的注册当局分配新 的地址。由 24 个 0 或 24 个 1 组成的二进制代码不应分配给飞 机。飞机 24 位二进制地址中的前 3、6、9、12 位或 15 位定义国 家，余下的位数用于分配给飞机用做地址。举例说明中国飞机的24 位 二 进 制 地 址是这样组成的：国家代码用的是前 6 位（011110），而后 18 位

5、可以提供给飞机用地址，即中国可以拥有 2（24- 6）=218=262144 个地址可以分配给飞机。（说明：飞机的 24 位二 进制地址在实际应用时用 6 位十六进制数表示）。3 在询问模式上的不同以往常规二次雷达在询问模式上只有 3/A 和 C 模式询问，而 带有 S 模式功能的雷达在询问模式上增加了过渡模式（A/C/S）和 纯 S 模式全呼模式 （MODE S ONLY ALL CALL） 与轮呼模式（MODE S ROLL CALL），增加过渡模式的目的是用于 S 模式雷 达捕获没有加装 S 模式应答机的飞机（常规 A/C 模式应答机），纯 S 模式全呼模式（ALL CALL UF11）

6、用于加装了 S 模式应答机的 飞机，它向应答机发送询问器代码（II 码 /SI 码，用于对飞机的锁 定）和从应答机获得带 S 模式应答机的飞机地址。轮呼用于加装 了 S 模式应答机的飞机，它可以与应答机之间进行各种数据信息 交流。这里需要增加一项技术说明：首先从带有 S 模式功能的雷达 说起，为了捕获雷达覆盖范围内的所有飞机，这里包括加装了 S 模式应答机的飞机和常规模式应答机的飞机，S 模式雷达使用过 渡模式（A/C/S P4 短，“P4 长”不使用）询问常规模式应答机的飞 机，带常规模式应答机的飞机正常应答 S 模式雷达，反之，对加装 了 S 模式应答机的飞机而言，当常规雷达询问时，也可以

7、正常应 答。换言之，就是带有 S 模式功能的雷达兼容了 S 模式应答机和 常规应答机；而 S 模式应答机也兼容了 S 模式雷达和常规雷达。4 带有 S 模式功能的雷达在询问格式内容上与以前 的常规二次雷达有着很大的不同以往的常规二次雷达在询问格式上一般只采用模式 3/A（识 别码）和模式 C（高度码）的交替询问，使用 P1,P2,P3 脉冲序列，从 而达到获得飞机识别码和高度码的目的，见图 1。图 1图 23/A 码 P1,P3 脉 冲 间 隔 为 8s，C 码 P1，P3 脉 冲 间 隔 为21s，P1，P2 脉冲间隔恒为 2s，P2 脉冲由于询问旁瓣抑制，见科学之友2011年1月Frien

8、d of Science Amateurs图 2。而带有 S 模式功能的雷达在询问格式上增加了 P5 和 P6 脉 冲，P2 脉冲用于抑制 SSR 应答机，P5 脉冲用于 S 模式旁瓣抑制， P6 脉冲为信息数据块，为 56 位或 112 位，见图 3。点名询问（ROLL CALL）并将该飞机锁定,如果雷达采用的是 UF4和 UF5 询问，根据对 RR(REPLY REQUEST)字段的控制，应答机 将应答 DF4/DF5 或 DF20/DF21。格式 20，21 与格式 4，5 的区别 仅在于 20，21 比 4，5 多了一个 56 位的短数据链路信息。7 S 模式中使用的协议（1）首先是锁

9、定协议（LOCKOUT），发送纯 S 模式全呼的目的 就是为了获取飞机 24 位地址和为飞机提供雷达的询问器代码（II 码） 用于将飞机锁定，真正的锁定命令是由 S 模式点名轮呼（ROLL CALL）中 LOS(LOCKOUT SUBFIELD)字段发送的，当飞 机被锁定后，在 18 s 时间内不应答带有此（II 码）的雷达的所有 纯 S 模式全呼 UF11（MODE S ONLY ALL CALL）,这样可以大 大减少雷达间的异步干扰(FRUIT)。（2）多现场协议（MULTISITE），这个协议适用的条件是雷达 必须工作在单独模式 （STAND ALONE），雷达间使用不同的 II 码，单

10、部雷达发射询问脉冲时带有 II 码，应答机存储这个 II 码， 在下一次询问或应答时，雷达或应答机将检测这个 II 码。因此， 单个雷达能够控制数据链路信息的发送或停止。（3）非选择性协议（NON SELECTIVE）与 SCN（SURVEIL- LANCE COORDINATION NETWORK）协议。非选择性协议是在 雷达间具有重叠覆盖区域而雷达 II 码又不充足的情况下使用（II 码为 015）。使用非选择性协议必须是建立在 SCN（监视协作网 络）的基础上，雷达间使用相同的 II 码。SCN 的意义在于数据共 享，SCN 协议分为集中式和分布式两种，SCN 将一部以上的雷达 称为一簇

11、（CLUSTER），集中式 SCN 有一个簇控制单元，簇控制单 元清楚每个雷达的覆盖范围，当飞机进入到一个雷达的覆盖范围 时，簇控制单元会告知这部雷达，簇控制器会整合簇内所有雷达的数据信息，并允许雷达间数据交流。分布式 SCN 没有簇控制单 元，所有雷达通过网络进行内部连接，直接交换 SCN 数据。每一 部雷达都知道相邻雷达的覆盖范围，当飞机进入到其中一部雷达 的覆盖范围时，它会通知相邻的雷达。8 S 模式的优势及优点（1）使用纯 S 模式全呼（ALL CALL）有效降低了异步干扰。（2）使用 S 模式点名轮呼(ROLL CALL)有效降低了同步窜扰。（3）高度应答处理精度由过去常规二次雷达的

12、 30 m 降低为7.5 m。（4）飞机代码的扩容，过去常规二次雷达的飞机识别码（A 码）只 有 4 096 个可以分配，使用 S 模式飞机代码可以有 224=16 777 216 个 代码分配（使用飞机 S 模式地址），在一定时期内解决了飞机代码资 源短缺的问题。（5）通过 COMM- B 询问模式，可以读取机载应答机 BDS 寄 存器中的信息，便于空中指挥人员了解飞机更详细的状况。例如， 飞机的航班号(BDS20)。（6）由于采用了新的调制方式差分相移键控（DPSK）解码，使 得解码的误码率大大降低。9 结束语随着我国民航业的高速发展以及航空量的大幅增加，S 模式 二次雷达的投入使用将有效

13、地提高当前雷达管制能力，科学合理 地控制航空流量，更进一步地提高空管的工作效率。图 35S 模式雷达询问格式与应答格式的分类询问格式又叫做上行格式，用 UF（UPLINK FORMAT）表示， 应答格式又叫做下行格式，用 DF(DOWNLINK FORMAT)表示。上 行格式有 UF4、UF5、UF11、UF20、UF21、UF24 等，下行格式有 DF4、DF5、DF11、DF20、DF21、DF24 等，其中格式 4 和 5 用于上 行或下行短信息（56 位）监视、高度、识别，20 和 21 用于上行或 下行标准长度信息（112 位）通信 A/B、高度、识别，11 用于上行或 下行纯 S

14、模式全呼叫。24 用于上行或下行扩展长度信息通信 C 和通信 D（S 模式目前没有使用）。6S 模式雷达询问应答流程（针对 S 模式应答机）首先，雷达发射纯 S 模式全呼叫(UF11)，当飞机进入雷达覆 盖范围时接收到此呼叫，此呼叫带有雷达的询问器代码信息（II 码）和全呼叫询问地址码（24 位全 1），应答机将产生应答(DF11)， 此应答信息带有对询问器代码的确认信息和飞机 24 位地址信 息，雷达进行处理解码后，将对带有此地址码的飞机发射 S 模式表 1- 143-科学之友2011年1月Friend of Science Amateurs如何看待人工智能的发展李啸，高建敏，宫权凌（太原高

15、新技术产业开发区管理委员会，山西 太原 030006）摘 要： 人工智能本质上是对人类智能的功能模拟。虽然在某些方面的表现比人类智能更优秀，但是由于其固有的复杂性和技术的局限性，所以充其量只不过是人类智能的延 伸，最终在整体上是不能代替人类智能的。关键词： 人工智能；人类智能；智能机器；技术伦理中图分类号：TP182文献标识码：A文章编号：1000- 8136(2011)02- 0144- 02如果说机械的发明解放了人类的四肢，那么电子计算机的应用则使人们看到了解放自己头脑的希望，人工智能就是这个 希望的曙光。人工智能的发展拥有悠久的历史，从人类有了思想 家开始就有了人工智能1。但是这些思想一

16、直停留在美好的愿望之上，一直以来都没有任何一种机械能够模仿人类思想。而电子 计算机的发明则使人们看到了机器运算的强大能力，而对其寄 予了厚望。在上世纪中叶，人工智能技术得到了快速的发展，人 们甚至惊呼“再过 10 年智能机器将能够为人类谱曲2”。1 人工智能什么是人工智能？如何看待人工智能的发展呢？人工智能就 是用电子计算机模拟人脑的智能行为，包括感知、学习、推理、对 策、决策、预测、直觉、联想等多个方面，而现有的技术只能实现 某一方面的最初级功能3。现在人工智能的应用已经相当普遍， 自动驾驶的民航客机、智能家用电器、会跳舞的本田机器人、智 能楼宇中的电子警察等等。但是这也只能说是初级的人工智

17、能， 离该技术所期望的发展目标还很远。技术的发展的目的是为了 满足人类自身的需要。“既然能够在人工智能发展的过程中获得 如此巨大的好处，为什么不利用呢？”反对者认为，人工智能的发 展会使人类面临种族灭亡的威胁，人类的文明时代会被机器时 代所取代。所以，他们会像 50 多年前的科幻作家阿西莫夫一样 要求智能机器遵守“机器人三法则”来规范人类和机器人之间的 关系，或者根本就反对人工智能的发展。2 人工智能危机当前人工智能最大的危险恐怕在于人们对它的不理解4。首 先，将人工智能和人类智能作对比，这种主张在认识上的根源是 把人和机器形而上学地等同起来，抹杀了两者的本质区别和根 本界限。人工智能的根本目

18、的是：用物化的智能延伸和扩展人脑和机体的某些功能，它与天然智能的关系是局部上超过，整体上不及5。人工智能的发展依赖计算机技术的进步，当前的计算机发 展水平还不够，所以现阶段人工智能的发展水平也很低。“深蓝” 的研发人员评价其智能“只相当于蜥蜴”。而那些专家系统在我们看来也不过只是人类经验的简单复制，没有丝毫的创造力，像这 样低级的智能体绝对不会给人类带来威胁。其次，当前的所有计 算机系统都采用形式系统的计算模型。它们依据精确的、可预期 的、可重复的计算规则来运行，而这种形式系统恰恰是人工智能 的最大缺点。人工智能的核心问题在于创造能力6。因为具有智能的智能 体，本身必须具备创造和使用规则的能力

19、，才能使自身具有创造 力。人类在漫长的自然进化过程中获得并发展了这种能力，但是 精确的计算机却无论如何也做不到。因为它会陷入一种悖论当 中。生成规则需要智能，但执行规则是不需要智能。现在的计算机 并不能生成规则，其运算只不过是在执行规则。但是思维并不是 在执行规则，而是在生成规则。人类依赖于一种不确定性的思维 方式来生成规则，但是精确运算的计算机只能依赖于生成规则的 规则。这些规则可能表现为一个基本的规则集，而且如果生成过 程需要这个基本规则集的话，新生成的规则必然是在基本规则集 所衍生的形式系统之中，它仍然是确定的。也就是说这个基本规 则集决定了这个系统的能力。根据哥德尔的不完备定理：任何形

20、 式系统都存在一个在该系统中不可判定的问题。所以这个基本规则集是不能由机器生成的，也不能由机器自己证明对否。基本规 则集衍生系统之外的无数的规则，也将是机器所不能生成的。因 此机器生成规则的能力是有限的，它决定于基本规则集能力。人 工智能的发展受到了很多约束规则的影响8，所以它仍然把握不 了自由生成智能推理的基础，在这种基于形式系统的计算机当 中，机器智能永远也不可能超越人类智能。另外，人工智能需要完 备的是形式系统，而交互式环境需要的是经验的积累7。人类智能Discusses Two Time Radar S Patter nLi YonggangAbstr act: The S patte

21、rn inquired the characteristic is carries on the selectivity to the goal to inquire that goal reply which inquired，not the goal no- relay which inquired，has used many kinds of agreements，for example: The LOCKOUT agreement，the Multisite agreement，Non the selectiveagreement，the SCN agreement，in the ar

22、ticle has analyzed each kind of agreement significance and the S pattern merit and the superiority. Key wor ds: S pattern radar；II yard；upward form（UF）；downward form（DF）；data chain- 144-file:/D|/我的资料/Desktop/新建文本文档.txtAppliance Error (configuration_error)Your request could not be processed because of a configuration error: Could not connect to LDAP server.For assistance, contact your network support team.file:/D|/我的资料/Desktop/新建文本文档.txt2012-07-12 20:42:52