[发明专利]具有用于每个飞行器的S模式自适应波束控制的二次雷达

说明书

本申请涉及雷达，其包括：天线，具有形成SUM通道的辐射方向图、形成DIFF通道的辐射方向图以及形成CONT通道的方向图；用于生成至少SUM通道上的询问消息和CONT通道上的ISLS询问消息的装置；用于经由SUM通道和经由CONT通道分别发送这些消息的装置；以及用于接收和处理经由SUM、DIFF和CONT通道接收到的信号的装置，被配置成检测目标对经由SUM和DIFF通道接收到的信号的答复并且对这些答复执行单脉冲处理和RSLS处理。发送装置被配置成使得对于每个目标，用于发送询问和接收S模式选择性答复的波束的宽度基于目标的移动窗口和窗口中的天线的轴线的位置来控制。

技术领域

本发明涉及一种具有用于每个飞行器的S模式自适应波束控制的二次雷达(SSR二次监视雷达)，特别是控制非常接近雷达的移动目标，所述飞行器在要处理的飞行器方面具有高扇区工作负荷或者是远距离目标，该控制尤其适用于这种类型的目标(近程、中程和远程)。

背景技术

本发明的优选领域是空中交通管制(ATC)，对于空中交通管制，所使用的雷达的性能是基础性的，特别是关于飞行器检测。此外，新的标准需要在雷达覆盖范围中的每个航迹的最小性能，这特别难以支持：远距离目标，其中RF电平是低的，特别是对FRUIT (时间不同步错误答复)类型的不期望的目标具有高灵敏度；以及针对每个飞行器执行每个旋转时多个EHS(增强监视)业务时，在飞行器方面具有极高的扇区工作负荷，对于极低的重新询问速率具有附加的需求。

空中交通管制主要基于S模式雷达，其在检测和解码方面的可靠性是公认的。

因此S模式雷达的性能由与之交互的飞行器的有效性直接确定。具体地，不同于一次雷达，二次雷达区别之处在于其基于以下建立交互：

-经由其在1030MHz处的S模式地址的针对精确目标的选择性询问；

-以其在1090MHz处的S模式地址编码的飞行器的应答器的答复。

ATC二次雷达被设计成精确地检测和定位极远范围处的目标，典型超过470km或250Nm。ATC二次雷达的通常旋转的机械天线具有高增益和极窄的约2.4°的方位角波束，与通常9m的天线的物理宽度相关。因此目标照射时间是相对短的，通常为30至100 毫秒，取决于雷达的旋转速度。因此，照射时间的任何损失是对雷达的性能的实际限制。

飞行器的应答器与其周围的所有二次雷达进行交互。飞行器的交互容量在物理上受限，但是必须符合ICAO Annex 10指定的最小值。如果超出这些限制，诸如作为欧洲目前所需的操作模式的EHS监视所需的限制，所述限制最终是极低的，每秒16个S模式长答复，则应答器可能不对雷达的选择性询问做出响应。然而，雷达的检测概率是基于应答器在有效瓣宽度(EBW，有效波束宽度)中的90％有效性定义的，对应于30和100 ms之间的持续时间。

此外，如果接收到询问，即使询问与飞行器无关，飞行器仍会被封锁给定的时间(ICAO Annex X的第4卷中指定的最大值)。由于应答器在此时段中不对其接收到的询问做出响应，这降低了应答器的有效性，并且甚至减小了雷达的有效范围。

在飞行器雷达的典型情况下，尽管这也可应用于航路雷达，其中常常存在很少的所关注的目标，附近的目标(常常处于小于5NM的距离，但是也可能高达几十NM)具有高达例如20°的大方位角的预测位置的移动窗口(在进场时，目标飞行器的航迹可能实际上变化，使得在围绕机场机动期间仅在跟踪飞行器的可能航迹移动的这些窗口中才能够最佳地预测其位置，该现象在机动性更强的军用飞行器的情况下显然是更显著的)。具有旋转机械天线的ATC雷达通常具有单个波束，其瓣的EBW(等效带宽)约为3dB，即2.4°。在搜寻附近的目标时，雷达利用其窄波束对移动窗口采样，这通常导致(事实上对于例如在赛道模式(racetrack pattern)下不移动但是可能潜在移动的大部分目标) 超过15个选择性询问，其中大部分选择性询问常常是不需要的(通常15个中的13个)，因为在大部分情况下，飞行器尚未执行任何机动(直航迹)并且因此处于预测位置，经历任何潜在移动。