淺談二次雷達信號交織引發的空管自動化系統異常

蔡文婷

摘要：空管自動化系統的維護工作中，維護人員常常只關注系統內部問題，而外部信號的異常也會導致自動化系統的異常。本文將通過對銀川河東機場三個實際案例的分析，探討二次雷達信號交織引發的SKYNET-X自動化系統異常顯示和告警現象，為設備維護人員提供一些自動化設備的維護管理經驗。

關鍵詞：空管自動化;二次雷達信號交織;案例分析

空管自動化系統主要通過多雷達融合處理和飛行計劃處理為管制員提供清晰的飛行態勢顯示及告警等功能，是管制員實現雷達管制的關鍵設備。空管自動化系統能否正常運行直接關系到管制航空器的效率與安全，因此，空管自動化系統設備維護工作十分重要。在空管自動化系統設備的維護工作中，不僅要關注系統內部設備及程序的正常運行，同時也要關注系統外部信號是否正常可用。異常的外部雷達信號會導致自動化系統的異常告警及顯示，干擾管制員的判斷，影響飛行安全。本文將通過對銀川河東機場三個實際案例的分析，探討二次雷達信號交織導致的雷達信號錯誤，進而引發SKYNET-X自動化系統告警和異常顯示的現象，為設備維護人員提供一些自動化設備的維護管理經驗。

1、二次雷達信號交織

目前，銀川河東機場SKYNET-X自動化系統共引接三部雷達信號。其中，雷達1為一二次合裝雷達，雷達2與雷達3為二次雷達。三部雷達均采用A/C模式進行詢問應答。在A/C模式詢問過程中，飛機只要處于詢問波束范圍內就做出相應的回答。這樣的模式存在一個缺陷，當兩目標或多個目標的方位、距離接近時，很可能處于同一個詢問波束范圍內，此時，對于雷達的詢問，處于同一詢問波束內的所有飛機同時應答，應答脈沖信號傳輸相同距離至雷達，雷達幾乎同時接收到多個飛機的應答脈沖信號，這就很容易發生部分或全部應答脈沖信號重疊的現象^[1]，我們把這種多個應答脈沖信號重疊的現象就叫做雷達信號交織。

雷達信號交織在很大程度上增加了雷達對接收脈沖處理的難度。接收到的交織信號需要在雷達內部進行解交織處理，而交織信號的復雜性及解交織技術的局限性有時會導致解碼的模糊或錯誤。A/C模式雷達接收的應答信號包括含有飛機的應答機代碼的A模式信息和含有飛機高度的C模式信息，另外，通過單脈沖側角得到飛機的位置信息。這幾種信息在發生應答信號交織時，都有可能發生錯誤。錯誤的應答信號輸入至SKYNET-X自動化系統后引發告警和異常的顯示現象，下面通過銀川河東機場進近管制區內發生的三個實例進行分析。

2、實例分析

2.1實例一

現象：2018年11月8日UTC時間07：20，航班CES5275（A5014）與航班CSN8278（A2521）在不同高度層相向而行，在兩架飛機位置接近時，自動化產生應答機代碼為5414的新目標，同時產生短期沖突告警，標牌顯示“STCA”。當兩目標相互遠離后，現象消失。

排查過程：首先在系統航跡模式下查看回放，掌握基本現象;然后分別切換至三部雷達的單雷達模式查看回放，發現單雷達模式下，雷達1、雷達2顯示無異常，雷達3顯示與上述現象相同，基本確定為雷達3輸入的雷達信號出現異常;進一步查看雷達輸入的原始雷達信號，發現在兩飛機接近時，CES5275航跡分裂出現應答機代碼為5414的新航跡。

結論：由以上即可判斷，雷達3在解碼中產生了應答機代碼為5414的假目標航跡，假目標航跡與CES5275目標航跡高度一致，水平間隔小于最低水平安全間隔，觸發短期沖突告警。

2.2實例二

現象：2018年11月5日UTC時間09：25，航班JOY1514（A3425）與航班CQN2036（A4254）在不同高度層相向而行，與實例一類似，在兩架飛機位置接近時，CQN2036航跡位置處產生應答機代碼為3425的新航跡，同時此新航跡與JOY1514目標航跡產生DUPE告警。當兩目標相互遠離后，現象消失。

排查過程：與實例一類似，通過先后查看系統航跡及單雷達航跡回放，首先基本確認為雷達3產生錯誤雷達信號導致;然后通過查看輸入的原始雷達信號，發現在兩飛機接近時，雷達3探測到的JOY1514目標位置跳變至CQN2036的目標位置處，與雷達1和雷達2探測到的JOY1514目標位置距離超出自動化系統航跡融合范圍。

結論：由以上即可判斷，雷達3產生了JOY1514目標的位置跳變，且跳變位置與另外兩部雷達探測的目標位置間的距離超出系統航跡融合范圍，于是，雷達3探測到的目標航跡與另外兩部雷達信號融合產生的航跡具有相同的應答機代碼，產生DUPE告警。

2.3 實例三

現象：2018年10月3日UTC時間06：01，航班CSN3972與航班CDG7886在不同高度層相向而行，CSN3972標準氣壓高度4200m保持，CDG7886標準氣壓高度8870m保持，在兩架飛機位置接近時，自動化顯示兩目標高度發生跳變，CSN3972顯示高度為8870m，CDG7886顯示高度為4200m，當兩目標相互遠離后，高度值恢復正常。

排查過程：與前兩個實例類似，通過先后查看自動化系統回放，首先基本確認為雷達3產生錯誤雷達信號導致;然后通過查看雷達3輸入的原始雷達信號，發現在兩飛機接近時，兩個航班的高度碼發生跳變。

結論：通過排查可以判斷，雷達3對兩個航班的高度碼解碼中發生錯誤，使兩目標高度產生跳變。

以上三個實例中，雷達信號錯誤均發生在兩飛機位置接近時，經查看原始雷達數據，為雷達3接收兩飛機應答信號交織，而雷達3解交織出現模糊或錯誤導致。若應答機代碼解析錯誤將產生假目標，進而與真實目標發生STCA告警;若解析目標位置發生大幅度跳變可能無法與其他雷達信號融合，將生成具有相同應答機代碼的新系統航跡，產生DUPE告警;若為高度信息解析錯誤，可能導致兩飛機高度發生跳變。

3.總結

A/C模式的二次雷達信號交織屬于雷達技術上存在的缺陷，這一缺陷可能導致雷達信號（A模式應答機代碼、C模式高度碼以及位置信息）的模糊或者錯誤。對于自動化系統維護來說，在保證系統內部功能硬件正常的情況下，也必須要關注外部輸入信號的狀態，異常的外部信號將會引發系統的異常顯示和告警，影響管制指揮。

針對A/C模式二次雷達信號交織缺陷的問題，目前，有更加先進的二次雷達S模式技術可以比較有效地解決^[2]。S模式的全部信息數據均位于一個應答數據鏈里，能夠進行合理的奇偶校驗，這可以在很大程度上確保信息數據的準確性。但是，對于銀川河東機場來說，Skynet自動化系統目前接入S模式雷達信號的條件還不成熟，對于利用S模式雷達信號解決A/C模式雷達信號交織問題還有待進一步的探討。

參考文獻

[1]郭林輝.淺談二次雷達 S 模式及雷達新技術[J].科技信息，2011（27）：64-65.

[2]粱遜. 關于二次雷達S模式與雷達新技術探討[J]. 科研，2015（11）：139-139.