Schedule 5 Scale E2 - Mode S Secondary Surveillance Radar Equipment pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Stationery Office Books

作者:Civil Aviation Authority

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2008-01-31

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780117909694

丛书系列:

图书标签:

• 雷达
• 航空电子设备
• 二次监视雷达
• Mode S
• Schedule 5
• Scale E2
• 设备
• 技术手册
• 维护
• 航空安全

《天空的守护者：模式 S 二次雷达设备技术解析》 本书并非围绕名为“Schedule 5 Scale E2 - Mode S Secondary Surveillance Radar Equipment”的特定图书展开，而是深入探讨了模式 S (Mode S) 二次监视雷达 (Secondary Surveillance Radar, SSR) 设备这一航空安全领域至关重要的技术。我们将揭示其运作原理、关键组成部分、在现代航空交通管理 (Air Traffic Management, ATM) 中的核心作用，以及其不断演进的技术发展方向。 一、模式 S 二次监视雷达 (Mode S SSR) 的核心概念与演进 二次监视雷达是现代空中交通管制的核心支柱，其职责在于识别、跟踪和获取飞机的信息。与传统的询问-应答式二次雷达不同，模式 S SSR 引入了数据链路通信能力，赋予了飞机和地面管制员之间更丰富、更高效的交互方式。模式 S 的名称来源于其在询问报文中使用“S”模式，这是一种点对点通信模式，允许地面雷达站与特定飞机建立独立的通信链路，从而避免了传统询问-应答式 SSR 中可能出现的“串问”(interrogation crossover) 和“回波重叠”(garbling) 问题，显著提升了空域的监视精度和容量。 模式 S 的发展并非一蹴而就，而是航空业不断追求更高安全性和效率的产物。从最初的模式 A/C (Mode A/C) 询问-应答系统，到引入个人识别码 (Squawk Code) 的模式 A，再到能够传输高度信息的模式 C，模式 S 代表了二次监视雷达技术的又一次重大飞跃。它不仅能够接收飞机应答机 (transponder) 发送的基本标识和高度信息，还能通过数据链传输更多上下文相关的参数，如速度、航向、预计转弯方向等，为空中交通管制员提供了更全面的态势感知。 二、模式 S SSR 设备的关键组成与工作流程 一个典型的模式 S SSR 系统由地面站和飞机上的应答机两大部分组成。 1. 地面站 (Ground Station): 询问器 (Interrogator): 这是地面站的核心部件，负责生成、发送询问报文，并接收和处理来自飞机应答机的响应报文。询问器需要精确控制询问信号的发射方向和时序，以覆盖指定的空域。 天线系统 (Antenna System): 通常采用机械或电子扫描的旋转天线，用于定向发射询问报文并接收应答报文。现代系统多采用固态相控阵天线，具备更高的可靠性、更快的扫描速度和更灵活的波束控制能力。 信号处理器 (Signal Processor): 接收原始雷达信号，进行滤波、检测、目标分离和数据提取。它能够识别来自不同飞机的响应，并从中提取出模式 S 特有的数据字段。 数据处理器 (Data Processor): 负责解析响应报文中的数据，包括飞机身份、高度、速度、垂直速率等，并将其与雷达跟踪信息结合，形成连续的航迹。它还负责处理模式 S 的数据链路通信，并将相关信息传递给空中交通管制员。 控制与显示单元 (Control and Display Unit, CDU): 这是管制员与 SSR 系统交互的界面。它负责显示雷达屏幕上的目标信息，允许管制员进行目标识别、分配代码、以及通过模式 S 数据链路发送指令和信息。 2. 飞机应答机 (Aircraft Transponder): 接收机 (Receiver): 接收来自地面站的询问报文。 解码器 (Decoder): 解析询问报文，识别询问的类型和目的。 编码器 (Encoder): 根据询问报文的内容，生成相应的响应报文。对于模式 S，应答机能够根据询问报文中的特定字段，生成包括飞机独特标识码 (Mode S Address) 和其他可选信息 (如高度、垂直速率等) 的响应。 发射机 (Transmitter): 发射包含响应信息的信号。 模式 S 专用功能 (Mode S Specific Functions): 模式 S 应答机能够响应专门的模式 S 询问，并能够执行更复杂的数据通信功能，例如向下行链路 (downlink) 传输包含更多信息的报文，或响应地面站的指令进行系统配置。 工作流程概述： 1. 地面 SSR 站的天线向指定空域发射询问报文。 2. 接收到询问报文的飞机应答机，根据询问报文中的要求，提取相关信息（如模式 S 地址、高度等）。 3. 应答机将这些信息编码成响应报文，并通过其天线发射出去。 4. 地面 SSR 站的天线接收到应答机发出的响应报文。 5. 信号处理器和数据处理器对响应报文进行处理，提取关键数据，并将其与雷达跟踪信息结合，形成飞机的完整航迹。 6. 这些信息随后显示在空中交通管制员的屏幕上，支持其进行有效的空域管理和飞行指挥。 三、模式 S SSR 的关键技术特性与优势 唯一地址标识 (Unique Address Identification): 模式 S 为每架飞机分配了一个唯一的 24 位地址，这使得地面站能够精确地识别和跟踪每一架飞机，极大地减少了目标混淆的可能性。 数据链路通信 (Data Link Communication): 这是模式 S 相较于传统 SSR 最显著的优势。它允许飞机和地面之间进行双向数据交换，为更高级别的航空信息服务 (AIM) 和未来通信、导航与监视 (CNS/ATM) 系统的发展奠定了基础。例如，可以实现： ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) 的增强: 模式 S SSR 在一定程度上支持 ADS-B 信号的接收，可以辅助定位和识别飞机。 ACARS (Aircraft Communications Addressing and Reporting System) 的部分功能集成: 尽管 ACARS 是一个独立的系统，但模式 S 的数据链路能力可以为类似的信息传输提供支持。 受控下降 (Controlled Descent Operations, CDO) 和受控爬升 (Controlled Climb Operations, CCO): 允许管制员向飞机发送下降或爬升指令，精确控制其垂直剖面。 空中交通流量管理 (Air Traffic Flow Management, ATFM) 信息交换: 允许传输流量管理相关的指令和信息。 更高的监视精度和可靠性 (Higher Surveillance Accuracy and Reliability): 点对点通信模式有效避免了串问和回波重叠，提高了监视数据的质量。 目标分离能力 (Target Separation Capability): 能够更精确地识别和分离近距离的目标。 扩展的报文格式 (Extended Message Formats): 模式 S 支持多种报文格式，可以根据需要传输更多类型的信息，为未来的功能扩展预留了空间。 四、模式 S SSR 在现代航空交通管理中的应用与挑战 模式 S SSR 在全球范围内是航空交通监视的标准配置，其应用贯穿于航空交通管理的各个环节： 空域监视与跟踪 (Airspace Surveillance and Tracking): 提供实时的飞机位置、高度和身份信息，是管制员指挥飞机飞行的基础。 运行管理 (Operational Management): 通过数据链路功能，实现更精细的运行控制，提高空域利用率，减少延误。 安全管理 (Safety Management): 提高空域态势感知能力，有效防止航空器之间发生冲突。 机场地面运行 (Airport Ground Operations): 部分先进的 SSR 系统也可用于机场区域的地面交通监视。 然而，模式 S SSR 的部署和升级也面临一些挑战： 设备升级成本 (Equipment Upgrade Costs): 全球航空器的应答机以及地面站的升级需要巨大的投资。 互操作性问题 (Interoperability Issues): 不同国家和地区在模式 S 的具体实现和版本上可能存在差异，需要确保良好的互操作性。 数据处理能力 (Data Processing Capabilities): 随着空域内飞机数量的增加，数据处理器需要具备更高的处理能力来应对海量数据。 网络安全 (Cybersecurity): 数据链路通信的引入也带来了网络安全方面的考量，需要确保通信的完整性和保密性。 五、未来发展趋势 模式 S SSR 的技术仍在不断发展，以适应日益增长的航空交通需求和更复杂的空域环境。未来的发展趋势可能包括： 与其他监视技术的融合 (Integration with Other Surveillance Technologies): 例如，更深入地整合 ADS-B、多点定位 (Multilateration, MLAT) 等技术，形成更强大的综合监视系统。 增强的数据链路能力 (Enhanced Data Link Capabilities): 开发更丰富、更安全的数据通信协议，支持更高级别的指令和信息交换，例如与飞行管理系统 (Flight Management System, FMS) 的更紧密集成。 人工智能与机器学习的应用 (Application of AI and Machine Learning): 利用 AI/ML 技术来优化目标跟踪算法、预测飞行轨迹、以及识别潜在的安全风险。 基于性能的导航 (Performance-Based Navigation, PBN) 的支持: 模式 S 的精确数据为 PBN 的实现提供了重要的数据支持。 应对无人机 (UAS) 监视的需求: 随着无人机应用的普及，模式 S SSR 系统也需要考虑如何有效地监视和管理无人机交通。 总而言之，模式 S 二次监视雷达设备是现代航空安全与效率的基石。它通过引入先进的数据链路通信能力，极大地提升了空中交通管理的智能化水平，并为未来航空技术的发展奠定了坚实的基础。本书旨在为相关领域的研究人员、工程师、以及对航空技术感兴趣的读者提供一个全面而深入的技术视角。

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