S模式应答机在飞行中的应用

 新航行系统是国际民航组织（ICAO）提出并计划在2010年在全球推广的新一代通信、导航、监视和空中交通管理系统（CNC/ATM）。其监视系统的发展方案是二次雷达监视（SSR）和自动相关监视（ADS）。虽然A/C模式的二次雷达使用比较广泛，但它存大很多缺陷，ICAO把发展S模式二次雷达作为一种非常重要的监视方案推广，机载应答机也正在逐渐改装为S模式应答机。

 所谓S模式，美国称为离散选址信标系统，其地面询问是一种只针对选定地址编码的飞机专用呼叫的询问。装有S模式应答机的飞机，都有自己单独的地址码，它对地面询问会用本机所编地址码来回答，因而每次询问都能指向选定的飞机，实现点名式的询问应答；同时S模式的上下行数据链可以用地空双向数据交流。

 在空中交通管制中的应用

 A/C模式二次雷达的不足表现在几个方面：其一，应答信号只有12位二进制，编码数量有限；其二，只能回答飞机的代号、气压高度，可交换信息少；其三，询问信号结构简单（只有P1、P2、P3三个脉冲），不含识别成分，在询问信号工作范围内的全部飞机会同时获得询问信号，可能产生同时应答，造成混叠；其四，地面反射产生盲区，还有目标的方位、距离等参数的分辩率低等。

S模式二次雷达，其询问信号和应答信号都包含有56位二进制（短报文）或112位二进制（长报文）的数据块。在S模式的询问信号中，一个15或29微秒的数据块可容纳56比特或112比特的数据，数据的前24位规定用于飞机的地址编码，这样的飞机的识别码数量可达1677万个，是现行的A/C模式的46千多倍，足以实现全球飞机一机一码。其他的数据位可用于传送所需的飞机参数。

利用S模式询问、应答信号中的飞机识别码，可以对目标飞机预先进行编码。S模式地面雷达站利用飞机地址识别码能与飞机单独联系，询问机只向它负责监视的飞机进行询问，它用跟踪装置保存每架飞机的预测位置，待天线波束指向被选址的飞机时，发出询问。通过这种选择性询问，使空地间问答次数减到最少，防止信号范围内的所有飞机同时应答引起的系统饱和、混叠的情况。

为改善角分辩率，提高方位数据的精度，S模式使用单脉技术。通过单脉冲技术，空地间一次问答就可确定出飞机的位置，减少了询问应答次数。

利用S模式SSR监视飞机的空域，其安全间隔会大大减小。ICAO对于雷达管制的规定是每个小时同高度允许48架飞机通过（间隔约5海里）。同时，由于雷达数据的实时性，管制员可以随时在雷达显示屏上监控飞机的当前位置，即使存在风与其他因素的影响，飞机位置发生突然变化，管制员也能从雷达显示屏上随时知道，从而大大增强了飞行的安全性。

我国空管雷达建设系统已经具有一定的规模。当前，雷达数量达到50余套，配合雷达管制的实施，先后完成了京广航路、京沪穗航路雷达建设，为北京，珠海终端区，北京、广州区域，京广、京沪穗航路雷达管制提供了可靠的设备保障。在北京区域/进近、上海区域/进近、广州区域/进近、深圳、珠海进近、三亚区域，西安区域G212航路/进近、成都区域/进近，大连区域等均实施了雷达管制，实现了由线到面的阶段性突破。

 在ADS-B中的应用

 广播式自动相关监视（ADS-B）是ICAO正在推广的集通信、卫星导航和监视技术于一体的新一代技术，也是基于飞机监视技术的应用系统。欧洲对ADS-B的应用了由瑞典提出的利用自组织时分复用（S-TDMA）VHF数据链广播飞机位置报告的技术；随后美国提出利用二次监视雷达（SSR）的S模式长格式自发报告广播飞机的GPS测定位置，作为ADS-B的另一种技术。

ADS-B系统由多地面站和机载站构成，以网状、多点对多点方式完成视距范围的数据双向通信。机载ADS信息处理单元收集到导航信息，通过ADS-B的通信设备广播发出，机载ADS通信设备在收到地面发给飞机的广播信息后，经过处理送给机舱综合信息显示器。ADS-B的信息是以ADS-B报文形成，通过空-空、空-地和地­-地数据链广播式传播。当前采用的数据链有1090兆赫S模式扩展电文数据链（1090ES），万能电台数据链（UAT）和甚高频数据链模式4（VDL Mode 4）三种。其中，1090SE是国际民航组织推荐使用的数据链通信方式。

澳大利亚开发有ADS-B，就是使用1090兆赫S模式扩展电文数据链。通过建立28个ADS-B地面遥控站，完也了大陆西部地区9000米以上高空覆盖；2005年以前，其民航机队完成机载S模式应答机的改装；改进的空中交通管制中心的“欧洲猫”空管自动化系统，可以处理和显示来自28个ADS-B地面站接收到机载S模式应答机和航迹信息。澳大利亚在短短3年时间，以很少的投入（仅投入1千万美元）就实现了监视技术的跨越式发展，使澳大利亚全境高空管制间隔缩小到5海里。

澳大利亚的空域结构及其分布和我国有相似之处，对我国的监视发展有很多可借鉴之处。如建立大飞行情报区的概念，以区域管制中心为龙头，下接多个终端管制中心和塔台，优化空域结构，合理运用空域资源，发挥空管自动化的优势；我国管制面积广，越洋航班多，飞行流量相对集中最东南沿海区域，针对这种特点，我们可以采用雷达监视、ADS-B相结合的方法，合理使用S模式技术。