用于管理模式S下操作的二次雷达避免BDS交换问题的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于管理在模式S下操作的二次雷达的方法，该方法包括：a)在“搜寻模式”下的检测，所述“搜寻模式”被实施直到二次雷达检测到飞行器；b)在“跟踪模式”下的检测，如果在“搜寻模式”下检测到对选呼询问的有效响应，则实施所述“跟踪模式”；所述方法的特征在于，包括中间步骤a1)，该中间步骤在“搜寻模式”下的检测与“跟踪模式”下的检测之间执行，所述中间步骤包括：在二次雷达的噪声窗口中检测存在或不存在飞行器的回复；如果飞行器的回复没有位于所述噪声窗口中，则利用第一监控窗口执行至少一次选呼询问。至少一次选呼询问。至少一次选呼询问。

【技术实现步骤摘要】
用于管理模式S下操作的二次雷达避免BDS交换问题的方法


[0001]本专利技术总体上涉及雷达系统，具体地涉及一种用于管理在模式S下操作的二次雷达的方法和装置。

技术介绍

[0002]二次雷达用于空中交通管制(ATC)。与一次雷达相比，二次雷达利用电磁波从飞行器的反射，与位于飞行器上的应答机或位于军用飞行器机载的IFF响应器交互，通过询问飞行器以便至少获得它的标识(码3/A)和它的高度(码C)并确定它的位置。
[0003]在第一代二次雷达(A/C模式)中，应答机系统地回复所有的二次雷达询问，这会产生大量的RF污染或干扰。此外，回复的内容受到数据位数(最多12位)的限制。
[0004]目前广泛实施的模式S(S代表选择性)允许在雷达的覆盖区域内询问和跟踪大量的飞行器，同时减少RF污染。
[0005]与第一代二次雷达一样，模式S二次雷达在检测到回复时，接收飞行器的高度和地址并据此确定其位置。雷达还可以接收关于飞行器的类型、速度、航向等的信息。这些附加数据以寄存器(用于传输数据选择器的BDS，Comm
‑
B Data Selector)的形式呈现，这些数据由数字标识，可根据请求来提供(每次询问一个BDS)。
[0006]在模式S下，询问是全呼类型(总体询问)或选呼类型(选择性询问)。在全呼叫询问中，雷达要求位于其覆盖区域内的所有应答机提供24位的模式S地址，即它们的识别号。
[0007]一旦雷达捕获到飞行器，即一旦雷达能够预测飞行器的位置，在每次新的天线旋转中，雷达最初都会在一个大空间窗口中以选呼模式询问飞行器，以覆盖与预测相关的不确定性，该阶段在下面将称为“搜寻模式”。雷达因此获得了飞行器的第一个精确位置，允许减小用于随后选呼询问的询问窗口的大小，并将剩余的空间/时间用于询问其监视领域中的其他飞行器的存在。该第二阶段在下面称为“跟踪模式”。
[0008]图1示出了在给定的天线旋转中“跟踪模式”下的窗口大小的减小，该窗口以在“搜寻模式”下检测到的飞行器为中心。
[0009]一旦确认捕获到飞行器，雷达就会将相关飞行器的应答机锁定18秒。锁定的飞行器的应答机不再响应来自询问雷达的全呼询问，该询问雷达具有与锁定飞行器的雷达相同的雷达站代码。在包含锁定命令的每个选呼询问时更新该锁定(锁定时间被重置，即持续18秒的新锁定开始)。
[0010]当两个雷达向给定的应答机发送询问并且这些询问几乎同时到达应答机时，应答机仅对两个询问发出一个回复。
[0011]其询问被应答机考虑的第一雷达(雷达1)接收到与其询问一致的回复(包含BDS)。相反，其询问被忽略的第二雷达(雷达2)接收到相同的(因此是错误的)回复，该回复与其询问不相对应，而是与雷达1的询问相对应。此外，雷达2从未接收到对其发送的询问的回复。
[0012]这样的问题被称为BDS交换。在包含高密度的模式S二次雷达的区域可能会观测到BDS交换问题。这个问题会影响监视系统的有效性，因此需要加以校正。用于管理空中交通
的已知自动系统可能能够处理这种异常，但是仅在多次天线旋转(即天线的移动部分的多次转动)之后。
[0013]欧盟航空安全局在其文件EASA.2016.FC19 SC.001中详细描述了这个问题及其后果。特别地，雷达使用不正确的数据可能会导致它对加速度或飞行路径做出错误的改变。
[0014]图2示出了在不正确数据导致雷达关于其与飞行器的实际距离出现错误的情况下BDS交换的后果。雷达检测到错误的BDS回复，由此推断出错误的距离。因此，在“跟踪模式”下，监控窗口的大小被减小，而且在这个错误的距离周围。在相同的天线旋转中，雷达继续询问应答机，但忽略其回复，因为它们没有位于正确的监控窗口中。
[0015]在后续的天线旋转中，雷达继续在基于先前错误的位置计算的预测窗口中询问应答机。如图3所示，由于该预测位置远离真实路径，因此雷达没有机会重新捕获应答机(例如，对于雷达，目标似乎突然转了90
°
)。
[0016]由于应答机被锁定，它不再响应全呼询问，因此雷达无法重新定位它。需要等待应答机的锁定结束并等待飞行器被雷达再次捕获。
[0017]现有技术提供了解决BDS交换问题的解决方案。
[0018]第一种解决方案包括验证UF/DF消息(UF/DF代表上行链路格式/下行链路格式)的一致性。具体地，询问(UF消息)由雷达发送到应答机，而回复(DF消息)由应答机发送到雷达。
[0019]如果回复与请求不相对应，则回复被拒绝。
[0020]例如，响应于UF＝4的询问(监视、高度请求)仅期待DF＝4(监视，高度回复)的回复或DF＝20(Comm
‑
B，高度回复)的回复。响应于UF＝5(监视，识别请求)的询问，仅期待DF＝5(监视，识别回复)的回复或DF＝21(Comm
‑
B，识别回复)的回复。
[0021]然而，当两个询问机请求相同的信息时，该解决方案不能够避免BDS交换问题。不幸的是，在空中交通管制中，通常需要相同的信息。
[0022]第二种解决方案包括验证寄存器BDS 1,0、寄存器BDS 2,0甚至寄存器BDS 3,0的第一个字节的一致性。当能够从回复中提取BDS的编号时，这仅是对于这些寄存器的情况，处理流水线验证是否询问旨在用于这些BDS。
[0023]然而，该解决方案不适用于所有的BDS寄存器。
[0024]第三种已知的解决方案包括在包含由应答机返回的BDS的DF回复的奇偶校验码中包括BDS的编号。因此，当询问机收到回复时，其可以凭借奇偶校验来验证该回复是否对应于期待的BDS寄存器。该解决方案对应于称为BDS覆盖的技术，该技术在ICAO附件10第IV卷的第89号修正案中引入。
[0025]然而，该解决方案的部署需要更新应答机软件，这是有限制的。
[0026]文件D1“利用ADS
‑
B SSR混合技术的数据完整性增强(Data Integrity Augmentation by ADS
‑
B SSR Hybrid Techniques)”(Mariano等，2018年综合通信、导航和监视会议)提出了一种用于管理空中交通的系统的交互式监控解决方案。然而，文件D1没有寻求解决BDS交换的问题。
[0027]文件D2“用于空中交通雷达系统网络的安全性的自主连续目标跟踪技术(Autonomous Continuous Target Tracking Technology for Safety in Air Traffic Radar Systems Network)”(Koga等，2011年IEEE第6届面向服务的系统工程的国际研讨会)
描述了利用两个雷达来跟踪飞行器，但没有寻求解决BDS交换的问题。
[0028]因此，需要一种用于管理二次雷达的改进方法和装置。

技术实现思路

[0029]因此，本专利技术的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于管理在模式S下操作的二次雷达的方法，所述方法包括：a)在“搜寻模式”下的检测，所述“搜寻模式”被实施直到所述二次雷达检测到飞行器，所述“搜寻模式”在第一监控窗口中包括多个全呼二次雷达询问时段和多个选呼询问时段，所述第一监控窗口包括噪声窗口；b)在“跟踪模式”下的检测，如果在“搜寻模式”下检测到对选呼询问的有效响应，则实施所述“跟踪模式”，所述“跟踪模式”在第二监控窗口中包括多个全呼询问时段和多个选呼询问时段，所述第二监控窗口在二次雷达响应于全呼询问而预测的飞行器位置周围；其特征在于，所述方法包括中间步骤a1)，所述中间步骤在所述“搜寻模式”下的检测与所述“跟踪模式”下的检测之间执行，所述中间步骤包括：i)在二次雷达的噪声窗口中检测存在或不存在飞行器的回复；ii)如果所述飞行器的回复没有位于所述噪声窗口中，则利用所述第一监控窗口执行至少一次选呼询问。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述二次雷达包括天线，对于给定的飞行器，基于所述二次雷达的所述天线的转动速度和对后续的天线旋转预测的飞行器位置来计算所述第一监控窗口。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述预...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫，
申请(专利权)人：泰勒斯公司，
类型：发明
国别省市：