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ATC雷達/ ADS-B地面站如何與多架飛機發出的信號混淆?

據我所知,雷達向飛機發送1030 MHz的詢問信號,飛機的變速器使用1090 MHz進行響應。當談到模式S電文時,傳輸是未經請求的(不需要詢問)。考慮到空域人口密集,將有多架飛機將1090 MHz的數據傳輸到雷達。這些信號是否會相互幹擾並在雷達方面變得非常混亂? (類似於ADS-B的情況,其中數據將在1090 MHz擴展Squitter上的飛機,飛機-ATC和反之間連續廣播,如何防止信號相互混淆?) 點擊 如何將詢問信號發射器從ATC發送到飛機(以及後面)?這裏使用頻率調制嗎? 1090 Mhz通道的帶寬是多少?它有邊帶嗎?

最佳答案

您正在談論的ATC雷達類是二次雷達。

二次雷達通過在1030MHz上發送詢問信號來工作,應答器在1090MHz上回復該信號。有幾種審訊方式。對於民用ATC,模式A,C和S很重要。

上行鏈路信號(詢問)是1030MHz上的簡單脈沖編碼(模式A/C)或差分相移鍵控調制(模式S/TCAS)。

下行鏈路信號(回復,未經請求的squiters)是簡單的脈沖編碼(模式A/C)或脈沖位置調制(模式S/TCAS/ADS-B)

Originally only Mode A & C were available. Mode A and Mode C are unaddressed; every transponder receiving a Mode A or Mode C interrogation will reply*. This causes two problems, garbling and FRUIT.

Garbling is caused by the overlap of replies from multiple transponders. A transponder replies on 1090 MHz in the from of a number of pulses. For Mode A & C, there are at most 12 pulses between a set of framing pulses. When multiple aircraft reply to the same interrogation, these pulses mix up and it becomes difficult to find out which transponder sent which pulse. This leads to false altitudes or false squawk codes.

FRUIT (False Replies Unsynchronised to Interrogator Transmission) is caused by replies that are triggered by other radars. When multiple radars operate in an area, transponders can be quite busy and the radar is easily mislead by a reply to another radar. In addition to the timing (range) being wrong, the reply can be Mode A (squawk code) while the radar interrogated Mode C (altitude). There is no way to see what kind (A or C) reply was sent.

為了克服模式A/C的這些問題,引入了模式S.模式S與模式A/C完全不同,需要更復雜的雷達和轉發器。

  • 大多數模式S的審訊都得到了解決;詢問包含它正在詢問的飛機的唯一24位地址。由於其他飛機不會回復,這減少了亂碼的可能性

  • 未解決的模式S詢問將征求包含詢問器(雷達)地址的回復。這可以防止FRUIT,因為雷達可以驗證答復是否正確解決。

  • 與沒有任何錯誤檢查的模式A/C不同,模式S應答包含24位CRC校驗碼。

  • 模式S高度和身份(尖叫)回復有自己的標識符,因此可以區分它們。

  • 模式S雷達可以在群集中運行,並在它們之間進行協調,詢問哪個飛機在哪個時間。這進一步減少了消息負載和亂碼/果實概率。

盡管有各種改進,但模式S雷達仍然接收到亂碼信息和FRUIT,但由於尋址和CRC檢查,它們比模式A/C雷達更適合應對它。

由於TCAS的工作頻率與二次雷達相同,雷達偶爾也會收到TCAS信息。但由於它們具有另一種下行鏈路格式(DF 0,DF 16),因此它們被忽略。同樣適用於ADS-B(DF 17/18)

Garbling仍然是一個問題。現代模式S雷達由於其窄波束寬度和先進的去磁處理器而具有相對的抗雜亂性。但是其他系統如TCAS,ADS-B和廣域多點定位系統及其全向天線經常會收到重疊消息。但是當消息的信號強度不同時,消息可以經常與現代數字信號處理器糾纏在一起。

In the Mode S (& TCAS) a reply can be either short (56 bit) or long (112) bit. ADS-B messages are 112 bit long. Every bits takes 1μs, and there is a preamble that takes 8μs. So a message takes either 64μs or 120μs.

每秒一次,模式S轉發器發送1個未經請求的短電壓,當配備ADS-B時,最多發送6.2個長電壓。


*為減少模式A/C回復的數量,模式S雷達在模式A或C中詢問時將包含額外脈沖,以便具有模式S功能的發送應答器不會回復這些A/C詢問。

轉載註明原文: ATC雷達/ ADS-B地面站如何與多架飛機發出的信號混淆?