2024年8月26日发(作者：端腾逸)
通信导航监视
/CNS
S
模式二次雷达的简单介绍
Brief introduction to Mode S secondary radar
华北空管局 高树萍 编译
2007
年具有
S
模式的苏庄一
/
二次雷达站和百花山单脉冲二次雷
达站在民航华北空管局落成，标志
着
S
模式二次雷达在我国首家使
用。作为
S
模式二次雷达站的建设
者之一，尤其对
S
模式感兴趣。
S
模式二次雷达系统精度高、抗干扰
能力强、信息量大，它能实现两个
以上雷达站之间的通信，其有为
ATC
提供数据链以及为
VHF
语音
通信提供备份的能力，可以应用在
ADS-B
和
TCAS
防撞等系统中，是
二次雷达的发展方向。
一、
S
模式的定义
S
模式即选址模式。
S=Select
选择，是有选择性地询问识别目
标 。 地 面管制雷达站通过轮呼
（
ROLL-CLL
） 有选择地询问，在
地面询问和机载应答装置之间具备
双向交换数据功能，这就是说
S
模
式二次雷达站有能力选择性地寻呼
其覆盖范围内的飞机。在常规二次
雷达甚至在单脉冲二次雷达中，询
问信号是在天线波束内以恒定频率
发射的，波束内的所有飞机对所有
询问做出应答；同时，
S
模式二次
雷达有选择的寻呼，波束内的所有
飞机对询问轮流做出应答。
二、
S
模式的特点
S
模式地址唯一。在
S
模式二
次雷达中，基于飞机地址唯一可选
择性，
S
模式询问含有
56
位及
112
位信息串，其中包括
24
位的飞机
代码位；除了
24
位地址位还有
32
和
88
位信息位，任何装有
S
模式
的飞机都能由波束内的其它飞机分
别询问。因为对每一架装有
S
模式
的飞机，都分配给一个全世界独一
无二的地址，该地址称为技术地
址。全世界有
16 777 216
个技术地
址可用，并且已由国际民航组织
（
ICAO
） 进行标准化。每次
S
模式
询问都包含目标飞机的地址，被寻
呼的飞机是回答询问的唯一飞机。
三、
S
模式的优点
（）
1S
模式运行能通过选择消
除传统二次雷达 （
SSR
） 模式的同
步干扰，防止了当两架或多架飞机
距离很近时覆盖范围内的所有飞机
同时应答引起的系统饱和、发生重
叠，规避了错误录取或目标丢失的
风险。
（）
2S
模式询问提高了检测能
力。当两架或多架飞机距离非常近
时，信号范围内的所有飞机应答没
有重叠，应答录取则不会发生错
误。一机一码，减少或消除了同步
干扰，同时防止询问信号串扰其它
飞机，提高了检测能力。
（）
3S
模式询问消除了来
自天线波束范围内其它目标的应答
信号，因此大大降低了干扰、应答
机占据以及由于反射引起的虚假应
答。
（）
4S
模式询问较高的飞机数
据完整性，得益于
S
模式唯一的地
址和较安全的数据传输。当传输期
间编码被破坏时，
S
模式有更好的
编码维修能力。
（）
5S
模式询问选择性询问减
少了询问次数从而减少了干扰，最
终消除
S
模式运行中
SSR
干扰状
态，提高了分辨力性能，并且这些条
件适用于
S
模式装备的任何飞机。
（） 单脉冲处理可有效改善角
6
度分辨率，提高方位数据的精度，
彻底消除异步干扰和同步干扰。
四、
S
模式的缺点
（） 目标分裂
(twins
，双胞胎目
1
标
)
，一个带
AM
码，一个带航班号。
（） 在同等天线转速情况下，
2
Air Traffic Management/2010(7)
21
专业探索
通信导航监视/CNS
S
模式与
SSR
模式相比最大探测距
离较近。
五、
S
模式的应用
(一)数据链
S
模式数据链技术是新航行系
统不可缺少的数据通信手段，它可
以提供完全的地空数据链交互通
信 ， 并 且是完全与航空电信网
（
A
兼容的子网络，通过统一
TN
）
的接口实现无缝互联。
S
模式数据链功能由二次雷达
的旋转天线得到，定义为两级。第
一级涉及一个询问机和一个应答机
之间的对话，并在
ISO
计划链路层
中提供一个服务比较数据，允许多
达
1280
比特的帧交换。 因此，
S
模式有三个延伸服务可用：
（） 上行广播服务：允许一台
1
询问机发射一个
48
比特长的信息
到波束中所有的飞机；
（） 下行广播服务：允许一架
2
飞机发送一个
56
比特长的信息到
视线中所有的询问机；
（
3
） 地 面 启 动 的
B
类 通 信
（
GICB
）服务：允许一台询问机录取
一个二进制数据标准（
BDS
）记录。
为了提供较完全的、互操作的 服
表 1 外部接口相关参数表
外部接口
ATCC
任务
目标报告
气象地图
逻辑链路数目
8(
同时地
)
协议
HDLC-UI
HDLC LAP-B
X25.3-88
Aircat-500
TCP/IP
UDP/IP
格式
Asterix CAT 1,2,8
Asterix CAT 48,34,8
Aircat-500 traxks
PSR(*)
SCN
GDLP
LU
PSR
点迹
2(
一个工作，一个旁路
)
HDLC-UI
HDLC LAP-B
监视协调
多达
6
S
模式链
S
模式链
X25.3-88
Asterix CAT 1,2,8
Asterix CAT 48,34,8
Asterix CAT 17
Asterix CAT 18
Asterix CAT 18
2(
一个工作，一个旁路
)
HDLC LAP-B
X25.3-88
2(
一个工作，一个旁路
) HDLC LAP-B
X25.3-88
（
*
） 这些接口仅使用在一次雷达接口，
STR2000
雷达与多雷达处理器使用一个局
域网与数据处理计算机交换数据，没有路由经过
LINES
。
模式雷达通信 （
MRC
） 计算机软件
配置项 （）
CSCI 由下列功能组成：
管理两个独立的逻辑链路
.
（
6
） 监 视 协 调 网 接 口 功 能
（
1
） 网站监控管理 （
SMM
）， （
SCN_INT
），可在同样的物理线上
此功能用于测试系统使用的网站监 管理两个独立的物理线路和多达五
控。
（） 增强型监视管理本地应用
2
（
ESM
），此功能方案
GICBs
自动录
取，以提高数据传输到空中交通管
制中心 （
A
的效率。
TCC
）
个独立的逻辑链路。
除了操作数据 （目标报告） 传
输到
ATC
中心之外，一个
S
模式
雷达站外部接口可以包括数据链
（进
/
出一个地面数据链处理器或一
个用户） 监视协调 （进
/
出一个集
群管理员或邻近的
S
模式雷达站）。
依据表
1
所示，每个可能的逻
辑链路可以映射到一个物理链路。
（
3
） 空中交通管制中心接口
（
ATCC_INT
），用于传输多雷达处
（
MRP
） 航迹并跟踪点迹传送到
务，第二级已经由国际民航组织
理
ATCC
。它管理多达六个独立的逻
定义：
辑链路到
ATCC
。
( 三 ) 监 视 协 调 网
（） 提供一个 服务，
1ISO 8208
（
4
） 一次监视雷达接口
（SCN）
符合航空电信网 （
A
（称
TN
） 规范
（
PSR_INT
） ，可传送一次雷达
通常，一部雷达与其它雷达有
为切换虚假电路 （
SVC
） 服务）；
（
PSR
） 数据到多雷达处理 （
MRP
）
一个重叠区域，在这样情况下，
S
（） 提供 （如
2S
模式特有服务
模式系统允许在这个重叠区内经过
计算机软件配置项 （）
CSCI
，它管
数据转换特有的数据到
S
模式，使
监视协调网进行协调。
理两个独立的逻辑链路。
之优化使用
S
模式的特性）；
为安全起见，所有的雷达为在
（
5
） 地面数据链处理器和本
（） 允许为用户直接地管理若
3
地 用 户 接 口 （
GDLP_LU_INT
） ， 飞行器进入覆盖区内所有的飞行目
干台询问机 （一个飞行时间在一台
可 管 理
MSSR/S
模 式 雷 达 通 信
标提供航迹信息传送到空中交通管
单个的询问机覆盖中是非常短暂
（
MRC
） 、 计算机软件配置项
制中心 （
ATCC
） 用户，包括重叠
的）。
（
CSCI
） 、 地面数据链处理器
区域。
( 二 )MSSR/S 模 式 雷 达 通 信
（
GDLP
） 和 本 地 用 户 之 间 的 通
该监视协调网允许雷达交换航
（MRC）
信，它为地面数据 链 处 理 器
迹 信 息 ， 在 轮 呼 （
ROLL -CALL
）
单脉冲二次监视雷达
MSSR/S
（
GDLP
） 和一个逻辑单 元 （
LU
）
中直接探测飞机。因此，雷达使用
22
《空中交通管理》
2010
年 第
7
期
通信导航监视
/CNS
数，其中包括：
（） 选定的覆盖范围地图显示
1
监视，保持锁定和数据链覆盖；
（） 询问标识码和监视标识码
2
由雷达站使用；
（） 并在锁定覆盖时应用。 当
3
监视协调功能 （
SCF
） 连接
到监视协调网 （
SCN
） 启用时，雷
达站的监视运行是“网络辅助”，
即该站利用获得的资料初始并支持 网
络目标跟踪。当网络连接被禁用 时，
该站点仅仅通过使用全部以及 自身的
轮呼即可获得目标并跟踪目 标。
当运行脱机或网络辅助不稳定
时可以选择集群配置，通信处理选
择自动状态，在该状态中选择雷达
站覆盖图和询问标识码或监视标识
在一个集群里通过网络并使用一个
监视协调功能 （
SCF
） 协调
S
模式
监视活动；每一个集群将由一些节
点雷达节点和集群管理员
(CC)
节
点组成，在中央模式里的集群中监
视协调由集群管理员控制。然而，
如果集群管理员故障或雷达不在线
将活动作为“分布式”系统，在分
布式模式中雷达将负责节点间协
调，本节描述在独立集群节点中监
视协调功能提供现场协调。
监视协调功能可以认为由通信
处理和协调处理两部分组成，如图
1
所示，这两部分
SCF
的简单示意。
通信处理不断地合成网络拓 扑，
例如通信处理确认节点可以通
过网络访问，网络 监 视 协 议
（
NMP
） 用于在节点上获得信息可
以直接看到，该信息在网络监视协
议里称为网络资料的信息。
通信处理使用
NMP
不断检查
网络拓扑，测定集群稳定性并确定
节点运行中的模式和状态。
根据模式和状态，通信处理在
每个集群节点选择适当的运行参
同样的询问标识代码 （雷达组有重
叠覆盖并使用同样的询问标识代码
叫做一个“集群”） 克服潜在的航
迹丢失。
在这样一个集群中，一个监视
协 调 功 能 （
SCF
） 在 监 视 协 调 网
（
SCN
） 上面提供信息交换允许询
问机工作。当操作作为一个集群的
一部分时，这个站的运行称为“网
络辅助”，相应的协议可在任何集
群模式或状态支持这个运行。这些
模式包括：
（） 中央模式：集群运行由集
1
群管理员 （
CC
） 支持。
（） 分布式模式：集群运行由
2
每一个地面站处理操作支持。
另外，网络辅助在一个集群内
运行，当连接地面站和监视协调网
被禁用时
SCF
也可以支持“脱机”
运行。
为了协调监视活动，
S
模式雷
达通过一个地面站链接，其所有的
网络拓扑由许多内部链接点组成；
某些节点操作与同样的询问标识码
或监视标识码分为集群，这些节点
码，确保不干扰任何其它拥有覆盖
重叠的雷达站。
协调处理使用所述的参数进行
采集和跟踪支持使用目标获取和支
持协议 （
TASP
）。
目前，
S
模式二次雷达的
优势已经引起雷达技术领域的关
注，它的性能也得到广泛的应用，
如应用到地空数据链；在
ADS-B
自动相关监视广播中的应用；在
撞 系 统 中 的 应 用 ； 在
TCAS
防
MLAT
多点相关监视系统中的应
用。随着我国经济的发展，
S
模式
二次雷达的建设使用，会给我国乃 至
全世界带来更大的经济利益和更 好的
社会效益。
（注 ： 本 文 参 考 Principles of
Mode S Operation and Interrogator
Codes，RSM970S 资料，European
Mode S Station Surveillance
Co-ordination Interface
Control Document 等资料）。
(张远晖 编校)
Air Traffic Management/2010(7)
23
2024年8月26日发(作者：端腾逸)
通信导航监视
/CNS
S
模式二次雷达的简单介绍
Brief introduction to Mode S secondary radar
华北空管局 高树萍 编译
2007
年具有
S
模式的苏庄一
/
二次雷达站和百花山单脉冲二次雷
达站在民航华北空管局落成，标志
着
S
模式二次雷达在我国首家使
用。作为
S
模式二次雷达站的建设
者之一，尤其对
S
模式感兴趣。
S
模式二次雷达系统精度高、抗干扰
能力强、信息量大，它能实现两个
以上雷达站之间的通信，其有为
ATC
提供数据链以及为
VHF
语音
通信提供备份的能力，可以应用在
ADS-B
和
TCAS
防撞等系统中，是
二次雷达的发展方向。
一、
S
模式的定义
S
模式即选址模式。
S=Select
选择，是有选择性地询问识别目
标 。 地 面管制雷达站通过轮呼
（
ROLL-CLL
） 有选择地询问，在
地面询问和机载应答装置之间具备
双向交换数据功能，这就是说
S
模
式二次雷达站有能力选择性地寻呼
其覆盖范围内的飞机。在常规二次
雷达甚至在单脉冲二次雷达中，询
问信号是在天线波束内以恒定频率
发射的，波束内的所有飞机对所有
询问做出应答；同时，
S
模式二次
雷达有选择的寻呼，波束内的所有
飞机对询问轮流做出应答。
二、
S
模式的特点
S
模式地址唯一。在
S
模式二
次雷达中，基于飞机地址唯一可选
择性，
S
模式询问含有
56
位及
112
位信息串，其中包括
24
位的飞机
代码位；除了
24
位地址位还有
32
和
88
位信息位，任何装有
S
模式
的飞机都能由波束内的其它飞机分
别询问。因为对每一架装有
S
模式
的飞机，都分配给一个全世界独一
无二的地址，该地址称为技术地
址。全世界有
16 777 216
个技术地
址可用，并且已由国际民航组织
（
ICAO
） 进行标准化。每次
S
模式
询问都包含目标飞机的地址，被寻
呼的飞机是回答询问的唯一飞机。
三、
S
模式的优点
（）
1S
模式运行能通过选择消
除传统二次雷达 （
SSR
） 模式的同
步干扰，防止了当两架或多架飞机
距离很近时覆盖范围内的所有飞机
同时应答引起的系统饱和、发生重
叠，规避了错误录取或目标丢失的
风险。
（）
2S
模式询问提高了检测能
力。当两架或多架飞机距离非常近
时，信号范围内的所有飞机应答没
有重叠，应答录取则不会发生错
误。一机一码，减少或消除了同步
干扰，同时防止询问信号串扰其它
飞机，提高了检测能力。
（）
3S
模式询问消除了来
自天线波束范围内其它目标的应答
信号，因此大大降低了干扰、应答
机占据以及由于反射引起的虚假应
答。
（）
4S
模式询问较高的飞机数
据完整性，得益于
S
模式唯一的地
址和较安全的数据传输。当传输期
间编码被破坏时，
S
模式有更好的
编码维修能力。
（）
5S
模式询问选择性询问减
少了询问次数从而减少了干扰，最
终消除
S
模式运行中
SSR
干扰状
态，提高了分辨力性能，并且这些条
件适用于
S
模式装备的任何飞机。
（） 单脉冲处理可有效改善角
6
度分辨率，提高方位数据的精度，
彻底消除异步干扰和同步干扰。
四、
S
模式的缺点
（） 目标分裂
(twins
，双胞胎目
1
标
)
，一个带
AM
码，一个带航班号。
（） 在同等天线转速情况下，
2
Air Traffic Management/2010(7)
21
专业探索
通信导航监视/CNS
S
模式与
SSR
模式相比最大探测距
离较近。
五、
S
模式的应用
(一)数据链
S
模式数据链技术是新航行系
统不可缺少的数据通信手段，它可
以提供完全的地空数据链交互通
信 ， 并 且是完全与航空电信网
（
A
兼容的子网络，通过统一
TN
）
的接口实现无缝互联。
S
模式数据链功能由二次雷达
的旋转天线得到，定义为两级。第
一级涉及一个询问机和一个应答机
之间的对话，并在
ISO
计划链路层
中提供一个服务比较数据，允许多
达
1280
比特的帧交换。 因此，
S
模式有三个延伸服务可用：
（） 上行广播服务：允许一台
1
询问机发射一个
48
比特长的信息
到波束中所有的飞机；
（） 下行广播服务：允许一架
2
飞机发送一个
56
比特长的信息到
视线中所有的询问机；
（
3
） 地 面 启 动 的
B
类 通 信
（
GICB
）服务：允许一台询问机录取
一个二进制数据标准（
BDS
）记录。
为了提供较完全的、互操作的 服
表 1 外部接口相关参数表
外部接口
ATCC
任务
目标报告
气象地图
逻辑链路数目
8(
同时地
)
协议
HDLC-UI
HDLC LAP-B
X25.3-88
Aircat-500
TCP/IP
UDP/IP
格式
Asterix CAT 1,2,8
Asterix CAT 48,34,8
Aircat-500 traxks
PSR(*)
SCN
GDLP
LU
PSR
点迹
2(
一个工作，一个旁路
)
HDLC-UI
HDLC LAP-B
监视协调
多达
6
S
模式链
S
模式链
X25.3-88
Asterix CAT 1,2,8
Asterix CAT 48,34,8
Asterix CAT 17
Asterix CAT 18
Asterix CAT 18
2(
一个工作，一个旁路
)
HDLC LAP-B
X25.3-88
2(
一个工作，一个旁路
) HDLC LAP-B
X25.3-88
（
*
） 这些接口仅使用在一次雷达接口，
STR2000
雷达与多雷达处理器使用一个局
域网与数据处理计算机交换数据，没有路由经过
LINES
。
模式雷达通信 （
MRC
） 计算机软件
配置项 （）
CSCI 由下列功能组成：
管理两个独立的逻辑链路
.
（
6
） 监 视 协 调 网 接 口 功 能
（
1
） 网站监控管理 （
SMM
）， （
SCN_INT
），可在同样的物理线上
此功能用于测试系统使用的网站监 管理两个独立的物理线路和多达五
控。
（） 增强型监视管理本地应用
2
（
ESM
），此功能方案
GICBs
自动录
取，以提高数据传输到空中交通管
制中心 （
A
的效率。
TCC
）
个独立的逻辑链路。
除了操作数据 （目标报告） 传
输到
ATC
中心之外，一个
S
模式
雷达站外部接口可以包括数据链
（进
/
出一个地面数据链处理器或一
个用户） 监视协调 （进
/
出一个集
群管理员或邻近的
S
模式雷达站）。
依据表
1
所示，每个可能的逻
辑链路可以映射到一个物理链路。
（
3
） 空中交通管制中心接口
（
ATCC_INT
），用于传输多雷达处
（
MRP
） 航迹并跟踪点迹传送到
务，第二级已经由国际民航组织
理
ATCC
。它管理多达六个独立的逻
定义：
辑链路到
ATCC
。
( 三 ) 监 视 协 调 网
（） 提供一个 服务，
1ISO 8208
（
4
） 一次监视雷达接口
（SCN）
符合航空电信网 （
A
（称
TN
） 规范
（
PSR_INT
） ，可传送一次雷达
通常，一部雷达与其它雷达有
为切换虚假电路 （
SVC
） 服务）；
（
PSR
） 数据到多雷达处理 （
MRP
）
一个重叠区域，在这样情况下，
S
（） 提供 （如
2S
模式特有服务
模式系统允许在这个重叠区内经过
计算机软件配置项 （）
CSCI
，它管
数据转换特有的数据到
S
模式，使
监视协调网进行协调。
理两个独立的逻辑链路。
之优化使用
S
模式的特性）；
为安全起见，所有的雷达为在
（
5
） 地面数据链处理器和本
（） 允许为用户直接地管理若
3
地 用 户 接 口 （
GDLP_LU_INT
） ， 飞行器进入覆盖区内所有的飞行目
干台询问机 （一个飞行时间在一台
可 管 理
MSSR/S
模 式 雷 达 通 信
标提供航迹信息传送到空中交通管
单个的询问机覆盖中是非常短暂
（
MRC
） 、 计算机软件配置项
制中心 （
ATCC
） 用户，包括重叠
的）。
（
CSCI
） 、 地面数据链处理器
区域。
( 二 )MSSR/S 模 式 雷 达 通 信
（
GDLP
） 和 本 地 用 户 之 间 的 通
该监视协调网允许雷达交换航
（MRC）
信，它为地面数据 链 处 理 器
迹 信 息 ， 在 轮 呼 （
ROLL -CALL
）
单脉冲二次监视雷达
MSSR/S
（
GDLP
） 和一个逻辑单 元 （
LU
）
中直接探测飞机。因此，雷达使用
22
《空中交通管理》
2010
年 第
7
期
通信导航监视
/CNS
数，其中包括：
（） 选定的覆盖范围地图显示
1
监视，保持锁定和数据链覆盖；
（） 询问标识码和监视标识码
2
由雷达站使用；
（） 并在锁定覆盖时应用。 当
3
监视协调功能 （
SCF
） 连接
到监视协调网 （
SCN
） 启用时，雷
达站的监视运行是“网络辅助”，
即该站利用获得的资料初始并支持 网
络目标跟踪。当网络连接被禁用 时，
该站点仅仅通过使用全部以及 自身的
轮呼即可获得目标并跟踪目 标。
当运行脱机或网络辅助不稳定
时可以选择集群配置，通信处理选
择自动状态，在该状态中选择雷达
站覆盖图和询问标识码或监视标识
在一个集群里通过网络并使用一个
监视协调功能 （
SCF
） 协调
S
模式
监视活动；每一个集群将由一些节
点雷达节点和集群管理员
(CC)
节
点组成，在中央模式里的集群中监
视协调由集群管理员控制。然而，
如果集群管理员故障或雷达不在线
将活动作为“分布式”系统，在分
布式模式中雷达将负责节点间协
调，本节描述在独立集群节点中监
视协调功能提供现场协调。
监视协调功能可以认为由通信
处理和协调处理两部分组成，如图
1
所示，这两部分
SCF
的简单示意。
通信处理不断地合成网络拓 扑，
例如通信处理确认节点可以通
过网络访问，网络 监 视 协 议
（
NMP
） 用于在节点上获得信息可
以直接看到，该信息在网络监视协
议里称为网络资料的信息。
通信处理使用
NMP
不断检查
网络拓扑，测定集群稳定性并确定
节点运行中的模式和状态。
根据模式和状态，通信处理在
每个集群节点选择适当的运行参
同样的询问标识代码 （雷达组有重
叠覆盖并使用同样的询问标识代码
叫做一个“集群”） 克服潜在的航
迹丢失。
在这样一个集群中，一个监视
协 调 功 能 （
SCF
） 在 监 视 协 调 网
（
SCN
） 上面提供信息交换允许询
问机工作。当操作作为一个集群的
一部分时，这个站的运行称为“网
络辅助”，相应的协议可在任何集
群模式或状态支持这个运行。这些
模式包括：
（） 中央模式：集群运行由集
1
群管理员 （
CC
） 支持。
（） 分布式模式：集群运行由
2
每一个地面站处理操作支持。
另外，网络辅助在一个集群内
运行，当连接地面站和监视协调网
被禁用时
SCF
也可以支持“脱机”
运行。
为了协调监视活动，
S
模式雷
达通过一个地面站链接，其所有的
网络拓扑由许多内部链接点组成；
某些节点操作与同样的询问标识码
或监视标识码分为集群，这些节点
码，确保不干扰任何其它拥有覆盖
重叠的雷达站。
协调处理使用所述的参数进行
采集和跟踪支持使用目标获取和支
持协议 （
TASP
）。
目前，
S
模式二次雷达的
优势已经引起雷达技术领域的关
注，它的性能也得到广泛的应用，
如应用到地空数据链；在
ADS-B
自动相关监视广播中的应用；在
撞 系 统 中 的 应 用 ； 在
TCAS
防
MLAT
多点相关监视系统中的应
用。随着我国经济的发展，
S
模式
二次雷达的建设使用，会给我国乃 至
全世界带来更大的经济利益和更 好的
社会效益。
（注 ： 本 文 参 考 Principles of
Mode S Operation and Interrogator
Codes，RSM970S 资料，European
Mode S Station Surveillance
Co-ordination Interface
Control Document 等资料）。
(张远晖 编校)
Air Traffic Management/2010(7)
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