一种舰载二次雷达S模式询问策略研究.pdf

:./.收稿日期:修回日期:一种舰载二次雷达 模式询问策略研究王 强夏喜龙(四川九洲空管科技有限责任公司四川 绵阳)摘 要:由于平台的特殊性舰载二次雷达无法采用常规的 模式锁定、捕获策略而且所采取的询问策略不能与陆基空管二次雷达互相影响 针对上述问题提出一种舰载二次雷达 模式询问策略采用多种锁定方式交替捕获目标既能实现对飞机的有效探测又不影响陆基空管二次雷达对目标的捕获关键词:舰载二次雷达 模式询问策略中图分类号:.文献标识码:文章编号:()(.):()().:引 言大多数空中交通监视由布置在地面上的二次雷达询问机和飞机上的机载应答机实现 二次监视雷达具备雷达和通信双重功能不仅能探测飞机的方位和距离还能通过交换编码内容获取飞机的识别代码、气压高度和危机告警信息 二次监视雷达 模式具有数据链功能交换的信息更丰富二次雷达广泛应用于各种舰船平台能够增强舰船的态势感知能力和威胁识别能力为舰艇的指挥、控制、通信、计算机和情报系统提供目标数据 二次监视雷达还是先进的防空系统为舰队的目标探测提供远距离预警 模式二次雷达的 模式是在传统模式(、)的基础上发展起来的常规二次雷达在询问时处于天线波束范围内的飞机都会做出应答若有两架以上的飞机相距很近它们的应答脉冲会重叠在一起对询问机造成严重的窜扰现象增加了询问机对应答脉冲的处理难度甚至无法辨别飞机 为了克服这一问题在二次雷达中引进选择性询问(模式)为全球每架飞机都分配了唯一的地址 在询问信号中加入飞机地址处于询问波束范围内的飞机只有当其收到的询问脉冲中的编码地址与飞机自身地址相同时才做出应答这就从根本上克服了窜扰现象第 卷 第 期 年 月雷达与对抗 .当二次雷达部署较为密集时多部二次雷达存在空域交叠区域为了减少空域交叠区域内的飞机重复应答空管系统常常将多部 模式二次雷达组成一个网络多部二次雷达特别是邻近的二次雷达共享一个询问机标识码(码)通过网络传递、移交飞机的信息每部二次雷达不再单独对飞机进行全呼询问、锁定捕获从而提高空管效率 模式询问分为全呼询问和选呼询问:全呼询问获取飞机地址码选呼询问根据飞机地址码进行针对性询问来获取飞机更多的信息比如航班号、磁航向、指示空速、真航迹角等 在全呼询问获取飞机地址码后通过选呼询问将其锁定在下一圈询问中应答机不会响应将其锁定的询问机的全呼询问大大减少了窜扰现象 在探测目标时通常将全呼询问、选呼询问进行组合编排以实现监视目标的最优性能 全呼询问、选呼询问组合编排如图 所示其中不同的全呼询问、选呼询问模式激励 模式应答机、常规(、模式)应答机作出相应的应答如表 所示图 全呼询问与选呼询问组合编排示意图国际民用航空公约规定了两种锁定协议:多站全呼锁定和非选择性全呼锁定前者用于存在交叠区域的捕获后者用于不存在交叠区域的捕获多站全呼锁定特性如下:()当/的 字段等于 或 将 字段中的 置 即开启多站全呼锁定()在多站全呼锁定后飞机应答机拒绝 码不表 询问模式与应答对应关系询问模式、模式应答机 模式应答机仅 全呼(、短)回答 代码(身份)不应答仅 全呼(、短)回答 代码(气压高度)不应答仅/全呼(、长)回答 代码(身份)回答地址码仅/全呼(、长)回答 代码(气压高度)回答地址码仅 全呼()不应答回答地址码 选呼不应答回答 代码(气压高度)或增加回答 寄存器信息 选呼不应答回答 代码(身份高度)或增加回答 寄存器信息 选呼不应答回答 代码(气压高度)或增加回答 寄存器信息 选呼不应答回答 代码(身份高度)或增加回答 寄存器信息为 的仅 全呼询问 ()在多站全呼锁定后飞机应答机不拒绝:中 字段等于 的仅 全呼询问 码为 的仅 全呼询问 仅/全呼询问非选择性全呼锁定特性如下:()/的 字段和 字段均等于且询问机 码为 即开启非选择性全呼锁定()在非选择性全呼锁定后飞机应答机拒绝:码为 的仅 全呼询问 仅/全呼询问()在非选择性全呼锁定后飞机应答机不拒绝:码不为 的仅 全呼询问 中 字段等于 的仅 全呼询问 舰载二次雷达 模式询问策略.舰船平台特殊性由于舰船是独立的系统很难与陆基空管系统组网其二次雷达监视区域是动态的时而与陆基二次雷达重叠时而是独立的监视区域如图 所示 为不影雷达与对抗 年 第 期图 舰载二次雷达与陆基二次雷达交叠示意图响陆基 模式二次雷达组网监视同时又保证舰载二次雷达对目标的捕获效率舰载二次雷达的 模式询问策略与常规询问策略不同.探测场景由于舰船的航行路线是动态的舰载、陆基二次雷达的覆盖区域存在交叠和不交叠两种情况同时根据平台要求舰船二次雷达的 码也存在 和非 两种情况 因此舰船二次雷达的探测覆盖场景可大致如图 所示图 舰船二次雷达探测覆盖场景.码不为 的询问策略为保证舰载二次雷达对周围空域内的飞机进行有效探测且不与陆基二次雷达捕获冲突当舰船二次雷达的 码不为(场景、)时采取的询问策略如图所示图 舰载二次雷达 码不为 的 模式询问策略各时隙内仍然遵循全呼询问、选呼询问交替的组合规则编排的全呼询问、选呼询问次数则根据天线的一圈扫描时间、作用距离等因素而定这里不做详细介绍在工作时隙 中舰船二次雷达启动多站全呼锁定 这时如果舰船处于场景 陆基二次雷达对飞机的多站全呼锁定()、非选择性全呼锁定()不影响本舰船本舰船的多站锁定也不影响陆基二次雷达 如果舰船处于场景 陆基二次雷达的多站全呼锁定()会拒绝舰船二次雷达对飞机的全呼影响捕获同样舰船二次雷达的锁定也影响陆基 码为 的二次雷达的捕获但舰船二次雷达与陆基 码为 的二次雷达互不影响在工作时隙 中舰船二次雷达忽略锁定触发飞机应答机以一定概率(、.、.)全呼应答触发应答概率根据平台要求而定虽然应答机不以 概率应答询问机还是有一定的概率捕获目标 这时由于采用了忽略锁定不管是场景 还是场景 陆基二次雷达对飞机的多站全呼锁定()、非选择性全呼锁定()均不影响本舰船由于在选呼询问中未开启锁定指令本舰船也不影响陆基二次雷达对目标的捕获通过图 中时隙 和时隙 两种策略的交替可保证舰载二次雷达对周围空域内的飞机进行有效探测同时又不影响陆基二次雷达对目标的捕获.码为 的询问策略当舰船二次雷达的 码为(场景、)时采取的询问策略如图 所示图 舰载二次雷达 码为 的 模式询问策略在工作时隙 中舰船二次雷达启动非选择性全呼锁定 这时如果舰船处于场景 陆基二次雷达对飞机的多站全呼锁定()、非选择性全呼锁定()不影响本舰船本舰船的非选择性全呼锁定也不影响陆基二次雷达 如果舰船处于场景 陆基二次雷达的多站全呼锁定()与本舰船互不影响但陆基二次雷达的非选择性全呼锁定()会与本舰船相互影响 同样在工作时隙 采用了与图 工作时隙 相同的忽略锁定询问策略以便与陆基二次雷达的非选择性全呼锁定()互不影响 时隙 和时(下转第 页)王 强 等 一种舰载二次雷达 模式询问策略研究)().仿真验证 版本为 利用 编辑的 界面如图()所示验证以下两种情况:()假设载体方位角 姿态角误差固定为、安装误差角固定为 、根据式()不同纬度下陀螺测量值偏差随转位误差角()变化的曲线如图()所示 可以看出:纬度越高转位误差角 对测量值偏差的影响越大()当纬度固定 、姿态角误差和安装误差角均为、转位误差角 .时陀螺测量值误差还与方位角 ()有关如图()所示可以看出:在存在转位误差的情况下当 时测量值偏差最大 ()陀螺测量值偏差计算界面 ()不同纬度测量值偏差与转位误差角关系 ()测量值偏差与方位角关系图 仿真验证结果 结束语针对寻北仪二位置测量法中转位误差角会影响其最终输出的问题本文采用空间解析几何法进行分析较传统方法更为直观 此方法可以扩展用于分析造成陀螺测量误差的其他因素为寻北仪精度分析提供了一种新的思路并为误差补偿提供了理论依据参 考 文 献 王爽.光纤陀螺寻北系统误差研究.哈尔滨:哈尔滨工程大学.吴金明.光纤陀螺寻北仪参数误差分析与补偿方法研究.长沙:国防科学技术大学.龙文强秦继荣.二位置数字捷联寻北仪的设计与实现.火力与指挥控制():.徐建华刘星桥陈家斌.捷联寻北仪方位角误差分析.兵工学报():.李显宏.界面设计与编译技巧.北京:电子工业出版社.作者简介:郭 锐 男 年生高级工程师硕士研究方向:雷达伺服系统(上接第 页)隙 两种策略交替既可以实现本舰二次雷达对目标的有效探测同时又不对陆基二次雷达造成影响 结束语随着越来越多的舰船平台配装二次雷达舰载二次雷达 模式的应用也引起普遍重视 模式采用“一对一”的选择性询问解决了常规/模式的窜扰问题 考虑到舰船平台二次雷达很难与陆基二次雷达进行组网探测陆基二次雷达采用的多站全呼锁定协议、非选择性全呼锁定协议等也不适用于舰载二次雷达后者需要特殊的询问策略才能有效锁定、捕获飞机 本文针对不同应用场景下的舰船二次雷达提出了多站全呼锁定、非选择性全呼锁定、忽略锁定等相结合、交替的询问策略来保证舰船对飞机的有效探测同时在海岸线附近活动时又不对陆基二次雷达造成影响参 考 文 献 张银王强夏喜龙.一种相控阵二次雷达波束指向修正方法.雷达与对抗():.张蔚.二次雷达原理.北京:国防工业出版社.作者简介:王 强 男 年生高级工程师研究方向:二次监视雷达夏喜龙 男 年生高级工程师硕士研究方向:二次监视雷达雷达与对抗 年 第 期