SSR工作原理主讲人：苏志刚2009年3月主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授内容提要空管监视技术二次雷达系统简介信号形式询问信号应答信号询问旁瓣抑制方位测量技术指标主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授内容提要空管监视技术空管监视技术二次雷达系统简介信号形式询问信号应答信号询问旁瓣抑制方位测量技术指标主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授CNS/ATM 新一代航行系统 C: Communication 通信 N: Navigation 导航 S: Surveillance 监视 ATM: Air Traffic Management ATC（空中交通管制） ATFM主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授空管监视技术主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授空管监视技术主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授空管监视技术主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授空管监视技术主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授空管监视技术主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授空管监视技术主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授空管监视技术主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授空管监视技术主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授二次雷达主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授二次雷达系统组成主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授SSR系统的基本构成 主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授SSR的发展进程示意图 主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授内容提要二次雷达系统简介二次雷达系统简介信号形式询问信号应答信号询问旁瓣抑制方位测量技术指标主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授二次雷达系统高度表高度表应答机应答机天线天线询问询问 (1030 MHz)回答回答 (1090 MHz)Mode AMode C识别码识别码5 4 2 3高度码高度码20.3s20.3s21s8s P1 P2 P3 P1 P2 P35 4 2 3询问询问 (1030 MHz)回答回答 (1090 MHz)主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授二次雷达特点收、发工作频率不同发射：1030MHz接收：1090MHz信号单程工作具有通信的特征询问询问 (1030 MHz)回答回答 (1090 MHz)主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授二次雷达优点由于询问频率和回答频率不同，避免了一次雷达的地物杂波和气象杂波干扰。由于目标的定位是靠两次有源辐射，同样的辐射功率二次雷达作用距离远。二次雷达 1.5kw 200nm一次雷达 650kw 110nm由于采用编码信号，可以交换信息主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授二次雷达不足由于询问机不接收询问频率的回波信号，不能检测没有应答机的目标。由于各二次雷达站使用统一的询问频率和应答频率，带来一些二次雷达固有的问题，例如：异步干扰等主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授内容提要二次雷达系统简介信号形式信号形式询问信号应答信号询问旁瓣抑制方位测量技术指标主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授脉冲的参数定义主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授询问信号地面询问机产生一个调制信息的射频脉冲发射给飞机，这个信号被称为 询问信号（询问信号（Interrogation）三脉冲询问编码主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授三脉冲询问体制P1-P3：模式询问脉冲 询问波束（主瓣）辐射P2： 旁瓣抑制脉冲（控制脉冲） 控制波束辐射询问询问 (1030 MHz)Mode AMode C21s8s P1 P2 P3 P1 P2 P3主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授询问模式InterrogationReply P1 P2 P3RangeF1F2CodeMODES Use P1-P31军用军用 3S2军用识别军用识别5S3/A军军/民用识别民用识别8SB民用识别民用识别17SC 高度高度 21SD备用备用 25S主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授询问模式2S8SP3 Mode AP1P2Mode B17SP3P1P2Mode C21SP3P1P2主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授询问信号模式询问脉冲的间隔决定询问模式无论任何模式P2脉冲距P1为2微秒微秒在相邻询问周期采取不同的询问模式称为模式交替询问模式交替询问单模式、双模式、三模式单模式、双模式、三模式ICAO规定民用航管二次雷达只采用模式A和模式C交替询问主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授询问脉冲的参数 脉冲宽度 0.80.1微秒 上升时间 0.050.1微秒 下降时间 0.010.2微秒主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授应答信号机载应答机检测到询问信息并返回一个射频调制脉冲作为 应答信号（应答信号（Replies）应答信号格式除了F1和F2包括X位由13个脉冲（位）组成F1C1A1C2A2C4A4B1D1B2D2B4D4F220.3S0.45S1.45SXF2SPI4.35S主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授应答信号格式F1C1A1C2A2C4A4B1D1B2D2B4D4F220.3S0.45S1.45SXF2SPI4.35SF1，F2：框架（帧）脉冲表明一个回答的存在每次回答必须发射主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授应答信号格式A，B，C，D：信息脉冲表明一个回答的数据。模式A和模式C的含义不同。有严格的位置关系（N*1.45微秒）F1C1A1C2A2C4A4B1D1B2D2B4D4F220.3S0.45S1.45SXF2SPI4.35S主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授应答信号格式X：备用位S模式定义：逻辑0，高度码单位为英尺 逻辑1，高度码单位为公尺目前恒为逻辑0F1C1A1C2A2C4A4B1D1B2D2B4D4F220.3S0.45S1.45SXF2SPI4.35S主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授应答信号格式SPI：特殊位置识别脉冲。在F2脉冲后4.35 微秒。由管制员请求（在模式A）发射。持续20秒自动结束发射F1C1A1C2A2C4A4B1D1B2D2B4D4F220.3S0.45S1.45SXF2SPI4.35S主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授识别码响应模式A询问是回答识别码识别码的码序： A，B，C，DF1C1A1C2A2C4A4B1D1B2D2B4D4F2XF27777A B CD主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授识别码有4096种不同的组合应急码 7700 表示飞机故障危机（emergence）7600 表示飞机通信系统故障 （communication failure） 7500 表示非法干扰飞行器（hi-jack） 主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授识别码示例1F1F2F20000A B CD主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授识别码示例2F1C1A1C2B2D4F2F21234A B CD主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授识别码示例3F1F2F20000A B CD1A1A23C1C2C47D44主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授高度码响应模式C询问回答高度码 码序 主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授高度码 D，A，B共九位是标准循环码，按500英尺递增 C三位是五周期循环码，按100英尺递增 D1代表高度码的最高位。由于民航飞行器目前达不到这个高度D1位恒为位恒为0 高度码最低位代表-1200英尺主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授高度码的译码标准循环码主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授高度码的译码五周期码 依照循环码奇偶性查表上例循环码偶数位，所以，010代表2， 即200英尺 主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授高度码示例 如下高度码代表海拔高度20000英尺主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授内容提要二次雷达系统简介信号形式询问信号应答信号询问旁瓣抑制询问旁瓣抑制方位测量技术指标主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授问题的提出SSR具有高指向天线，天线方向图具有非常窄的主瓣宽度具有较低的副瓣电平主瓣旁瓣接收角度主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授问题的提出应用此天线存在两种可能情况天线旁瓣可能对飞机实现有效询问天线旁瓣可能接收到飞行的应答Remark：产生较大的定位误差旁瓣主瓣天线轴主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授旁瓣询问的可能示例主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授询问旁瓣抑制（ISLS）绕环现象由于雷达站附近的目标受到旁瓣询问，于是出现断续的回答。呈现“绕环现象绕环现象”这些回答是同步回答， 距离相同主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授询问旁瓣抑制（ISLS）危害 目标的准确的方位不能判断方位判决模糊。 绕环的目标产生多个目标报告，加重处理的负担，绕环目标多时会导致后续电路过载。主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授旁瓣询问的解决方案飞机应答机对检测到的旁瓣询问不回答ISLS（Interrogation with SideLobes Suppresion）IISLS/I2SLS（Improved ISLS）P1P2P3P1P3P2P2P2控制波束P1P2P3P1P2P3控制波束询问波束undetermined回答抑制-9dB0dBP1P2P3主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授询问旁瓣抑制（ISLS）增加一个控制波束，控制波束的波瓣应覆盖询问波束的旁瓣，控制波束辐射P2脉冲channel main lobecontrol channel aircraft in axis of main lobeLooking to their amplitudes,P1 & P3 are much greater than P2the transponder is triggeredLooking to their amplitudes, P1& P3 are less than P2the transponder is NOT triggeredP1 P2 P3P1 P2 P3aircraft in a sidelobe主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授询问旁瓣抑制（ISLS）空间信号特征P1P2P3P1P3P2P2P2控制波束P1P2P3P1P2P3控制波束询问波束主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授询问旁瓣抑制（ISLS）空间信号特征 主瓣方向 P1 P2 旁瓣方向 P1 P2 应答机判决应答机判决P1和和P2的幅度关系：的幅度关系： P1 P2 主瓣询问 给予回答 P1 P2 旁瓣询问 不予回答 自自P2脉冲起抑制脉冲起抑制35usundetermined回答抑制-9dB0dBP1P2P3主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授改进型询问旁瓣抑制（I2SLS）存在问题应答机仅接收到旁瓣辐射的P2，未被捕获应答机接收到经反射的主瓣询问 reflecting obstacleP1P2P3P1P2P3主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授改进型询问旁瓣抑制（I2SLS） direct pathreflected path P1 cont - P2 P1 - P3 (weak) P1 cont - P2 (weak) P1 - P3 aircraft outside the major lobereflecting obstacleP1P1contP2P3P1cont is attenuated with respect to P2主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授改进型询问旁瓣抑制（I2SLS）主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授捕获与群捕获捕获捕获：当飞机的应答机回答询问后，将休止60135us，在此期间，应答机拒绝回答任何询问群捕获群捕获：当雷达天线的旁瓣周围的飞机正确识别出ISLS询问后，在P2脉冲后休止35us，拒绝回答询问在采用滑窗检测时，方位精度变差影响目标的连续跟踪主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授ISLS与I2SLS的组合主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授内容提要二次雷达系统简介信号形式询问信号应答信号询问旁瓣抑制方位测量方位测量技术指标主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授概念滑窗检测就是在目标驻留波束期间对同一目标的回答进行数量上的相关积累 当积累的数值超过预置的门限时就确认为一个同步回答。 滑窗检测技术主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授滑窗检测原理 按照波束中N个回波脉冲设置一个滑动的窗口 窗口的延迟是一个（询问）重复周期T 延迟单元的数量为波束中回波数N-1 天线扫描时回波脉冲依时间顺序序贯进入 窗口可以同时观测到同一距离（量化间隔）N个重复周期回波信息 窗口输出信息在求和单元累加 判决逻辑是设置第二门限以防止异步干扰 滑窗检测技术主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授滑窗测角原理B.O.P.E.O.PBOP = 脉冲的开始EOP = 脉冲的结束= 目标的方位Range Window主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授滑窗测角原理波束最大法测角 由天线码盘给出，表示天线指向主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授滑窗检测原理 滑窗检测技术主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授滑窗检测技术滑窗积累输出示意图 （正常回答）主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授滑窗检测技术滑窗检测的天线瞄准轴指向的判决 建立目标起始准则同时录取天线指向角 建立目标终止准则同时录取天线指向角 主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授确定目标进入与离开波束目标方位主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授滑窗检测技术滑窗积累输出示意图（干扰）主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授滑窗检测技术滑窗检测的天线瞄准轴指向的判决 主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授滑窗检测技术滑窗检测的天线瞄准轴指向的判决主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授滑窗检测技术小滑窗检测是窗口长度L小于天线波束扫过目标所接收回波脉冲N的检测器。 N2030时，L57 窗口的频率响应和N个脉冲序列频率响应不匹配。检测性能下降。 与滑窗检测比较，小滑窗检测应增加窄带长时间积累电路 主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授滑窗检测技术小滑窗检测主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授小滑窗的频率响应滑窗检测技术小滑窗检测主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授工作原理 第二门限是检测目标起始和目标终止（和滑窗检测相同）第三门限是长积累时间电路脉冲或方位计数P满足目标起始启动第三门限计数器 P满足目标终止关闭第三门限计数器P计数的数值和予置的门限比较。小于予置数干扰的可能性大大于予置数旁瓣接收可能性大小滑窗对目标方位的估值和滑窗检测类似。 滑窗检测技术小滑窗检测主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授录取目标数据要求使用的脉冲多。波束宽度一定时，脉冲重复频率高对二次雷达可使空间异步干扰增加 滑窗检测技术本身方位估值有较大的误差实践表明滑窗检测有0.3的误差。 滑窗检测技术缺欠主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授由于脉冲的干扰或录取过程回波丢失均会造成附加误差。对二次雷达丢失目标（回波）的机会多。位置的估值误差大 影响后续处理的航迹跟踪。 滑窗检测技术主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授单脉冲测角原理单脉冲技术测角的三要素主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授单脉冲测角原理单脉冲技术测角的三要素天线瞄准轴指向角由天馈系统码盘提供。 偏离瞄准轴信息 偏离瞄准轴方向均由单脉冲技术解决。q主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授单脉冲测角原理天线等效结构等效间隔为d的两个辐射单元。 -方向性图完全相同 -远场方向性图重叠任何方向到达两等效辐射单元的信号强度相同，相位不同强度相同，相位不同主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授单脉冲测角原理波程差目标天线瞄准轴主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授接收信号的特征只要偏离瞄准轴两个辐射单元接收的信号大小相同大小相同相位不同相位不同相位不同是由于电磁波的等相位面（波前面）传播时进入等效辐射单元先后不同引起的波程差。主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授接收信号的特征主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授接收信号的特征主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授信号的和差处理主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授偏离瞄准轴大小依照差信号的幅度大小判决偏离瞄准轴大小主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授偏离瞄准轴方向差信号矢量与和信号矢量是正交的。偏离瞄准轴方向不同表现在主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授偏离瞄准轴方向主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授水平辐射方向图OBA和信号差信号瞄准轴主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授OBA与差信号主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授单脉冲信息处理分类单脉冲信息 偏离瞄准轴（大小）信息； 偏离瞄准轴方向：符号信息分类 单脉冲信息幅度处理求解 信号 单脉冲信息相位处理求解 信号 主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授单脉冲原理单脉冲信息幅度处理单脉冲信息相位处理求出 或 数值。通过查表得出主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授关键器件：和-差电桥和-差电桥结构 /4/43/4/4LR差端口： L和R信号相位相差180，叠加信号为矢量差矢量差 和端口： L和R信号相位差0 ，叠加信号为矢量和矢量和主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授单脉冲原理环形电桥采用微带线技术,工作频率设为1060MHz./4/43/4/4LR主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授单脉冲原理瞄准轴/4/4/43/4 RLRLL R RLR L 超前超前 90o主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授单脉冲原理RL/4/4/43/4 RLL R (Maximum)(Minimum)RLR L 瞄准轴主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授单脉冲原理L/4/4/43/4 RHSLHSLHS RHS RHSLHSRHS LHS RHS 瞄准轴 滞后滞后 90o R主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授内容提要二次雷达系统简介信号形式询问信号应答信号询问旁瓣抑制方位测量技术指标技术指标主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授系统技术指标作用距离：航线为200nm终端为7080nm波束宽度：航线为2.4终端为4.4垂直波束宽度：44天线转速： 615rpm主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授询问机技术指标功率：1.52KWp发射频率： 10300.1MHz 10300.01MHz（S Mode）询问率：50450Hz模式：1、2、3/A、B、C、D、S接收频率： 10905MHz接收机灵敏度：-80 -87dBm主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授询问机技术指标极化方向： 垂直极化天线增益： 大于24dB旁瓣电平： 低于-24dB主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授应答机技术指标接收频率： 1030MHz发射频率： 10903MHz10900.2MHz（S Mode）灵敏度：-77dBm应答率：99%处理时间： 30.5usAOC：1200次/分钟主讲人：苏志刚主讲人：苏志刚 教授教授应答机技术指标天线：无方向性天线天线增益： 03dB极化方向： 垂直极化