浅谈二次雷达信号交织引发的空管自动化系统异常

蔡文婷

摘要：空管自动化系统的维护工作中，维护人员常常只关注系统内部问题，而外部信号的异常也会导致自动化系统的异常。本文将通过对银川河东机场三个实际案例的分析，探讨二次雷达信号交织引发的SKYNET-X自动化系统异常显示和告警现象，为设备维护人员提供一些自动化设备的维护管理经验。

关键词：空管自动化;二次雷达信号交织;案例分析

空管自动化系统主要通过多雷达融合处理和飞行计划处理为管制员提供清晰的飞行态势显示及告警等功能，是管制员实现雷达管制的关键设备。空管自动化系统能否正常运行直接关系到管制航空器的效率与安全，因此，空管自动化系统设备维护工作十分重要。在空管自动化系统设备的维护工作中，不仅要关注系统内部设备及程序的正常运行，同时也要关注系统外部信号是否正常可用。异常的外部雷达信号会导致自动化系统的异常告警及显示，干扰管制员的判断，影响飞行安全。本文将通过对银川河东机场三个实際案例的分析，探讨二次雷达信号交织导致的雷达信号错误，进而引发SKYNET-X自动化系统告警和异常显示的现象，为设备维护人员提供一些自动化设备的维护管理经验。

1、二次雷达信号交织

目前，银川河东机场SKYNET-X自动化系统共引接三部雷达信号。其中，雷达1为一二次合装雷达，雷达2与雷达3为二次雷达。三部雷达均采用A/C模式进行询问应答。在A/C模式询问过程中，飞机只要处于询问波束范围内就做出相应的回答。这样的模式存在一个缺陷，当两目标或多个目标的方位、距离接近时，很可能处于同一个询问波束范围内，此时，对于雷达的询问，处于同一询问波束内的所有飞机同时应答，应答脉冲信号传输相同距离至雷达，雷达几乎同时接收到多个飞机的应答脉冲信号，这就很容易发生部分或全部应答脉冲信号重叠的现象^[1]，我们把这种多个应答脉冲信号重叠的现象就叫做雷达信号交织。

雷达信号交织在很大程度上增加了雷达对接收脉冲处理的难度。接收到的交织信号需要在雷达内部进行解交织处理，而交织信号的复杂性及解交织技术的局限性有时会导致解码的模糊或错误。A/C模式雷达接收的应答信号包括含有飞机的应答机代码的A模式信息和含有飞机高度的C模式信息，另外，通过单脉冲侧角得到飞机的位置信息。这几种信息在发生应答信号交织时，都有可能发生错误。错误的应答信号输入至SKYNET-X自动化系统后引发告警和异常的显示现象，下面通过银川河东机场进近管制区内发生的三个实例进行分析。

2、实例分析

2.1实例一

现象：2018年11月8日UTC时间07：20，航班CES5275（A5014）与航班CSN8278（A2521）在不同高度层相向而行，在两架飞机位置接近时，自动化产生应答机代码为5414的新目标，同时产生短期冲突告警，标牌显示“STCA”。当两目标相互远离后，现象消失。

排查过程：首先在系统航迹模式下查看回放，掌握基本现象;然后分别切换至三部雷达的单雷达模式查看回放，发现单雷达模式下，雷达1、雷达2显示无异常，雷达3显示与上述现象相同，基本确定为雷达3输入的雷达信号出现异常;进一步查看雷达输入的原始雷达信号，发现在两飞机接近时，CES5275航迹分裂出现应答机代码为5414的新航迹。

结论：由以上即可判断，雷达3在解码中产生了应答机代码为5414的假目标航迹，假目标航迹与CES5275目标航迹高度一致，水平间隔小于最低水平安全间隔，触发短期冲突告警。

2.2实例二

现象：2018年11月5日UTC时间09：25，航班JOY1514（A3425）与航班CQN2036（A4254）在不同高度层相向而行，与实例一类似，在两架飞机位置接近时，CQN2036航迹位置处产生应答机代码为3425的新航迹，同时此新航迹与JOY1514目标航迹产生DUPE告警。当两目标相互远离后，现象消失。

排查过程：与实例一类似，通过先后查看系统航迹及单雷达航迹回放，首先基本确认为雷达3产生错误雷达信号导致;然后通过查看输入的原始雷达信号，发现在两飞机接近时，雷达3探测到的JOY1514目标位置跳变至CQN2036的目标位置处，与雷达1和雷达2探测到的JOY1514目标位置距离超出自动化系统航迹融合范围。

结论：由以上即可判断，雷达3产生了JOY1514目标的位置跳变，且跳变位置与另外两部雷达探测的目标位置间的距离超出系统航迹融合范围，于是，雷达3探测到的目标航迹与另外两部雷达信号融合产生的航迹具有相同的应答机代码，产生DUPE告警。

2.3 实例三

现象：2018年10月3日UTC时间06：01，航班CSN3972与航班CDG7886在不同高度层相向而行，CSN3972标准气压高度4200m保持，CDG7886标准气压高度8870m保持，在两架飞机位置接近时，自动化显示两目标高度发生跳变，CSN3972显示高度为8870m，CDG7886显示高度为4200m，当两目标相互远离后，高度值恢复正常。

排查过程：与前两个实例类似，通过先后查看自动化系统回放，首先基本确认为雷达3产生错误雷达信号导致;然后通过查看雷达3输入的原始雷达信号，发现在两飞机接近时，两个航班的高度码发生跳变。

结论：通过排查可以判断，雷达3对两个航班的高度码解码中发生错误，使两目标高度产生跳变。

以上三个实例中，雷达信号错误均发生在两飞机位置接近时，经查看原始雷达数据，为雷达3接收两飞机应答信号交织，而雷达3解交织出现模糊或错误导致。若应答机代码解析错误将产生假目标，进而与真实目标发生STCA告警;若解析目标位置发生大幅度跳变可能无法与其他雷达信号融合，将生成具有相同应答机代码的新系统航迹，产生DUPE告警;若为高度信息解析错误，可能导致两飞机高度发生跳变。

3.总结

A/C模式的二次雷达信号交织属于雷达技术上存在的缺陷，这一缺陷可能导致雷达信号（A模式应答机代码、C模式高度码以及位置信息）的模糊或者错误。对于自动化系统维护来说，在保证系统内部功能硬件正常的情况下，也必须要关注外部输入信号的状态，异常的外部信号将会引发系统的异常显示和告警，影响管制指挥。

针对A/C模式二次雷达信号交织缺陷的问题，目前，有更加先进的二次雷达S模式技术可以比较有效地解决^[2]。S模式的全部信息数据均位于一个应答数据链里，能够进行合理的奇偶校验，这可以在很大程度上确保信息数据的准确性。但是，对于银川河东机场来说，Skynet自动化系统目前接入S模式雷达信号的条件还不成熟，对于利用S模式雷达信号解决A/C模式雷达信号交织问题还有待进一步的探讨。

参考文献

[1]郭林辉.浅谈二次雷达 S 模式及雷达新技术[J].科技信息，2011（27）：64-65.

[2]粱逊. 关于二次雷达S模式与雷达新技术探讨[J]. 科研，2015（11）：139-139.