1 一次监视雷达

一次监视雷达（Primary Surveillance Radar, PSR）的工作方式为雷达发射无线电脉冲信号，目标被照射后辐射二次电波，少量信号沿雷达发射的信号方向返回，雷达接收机接收从目标返回的信号，从而确定目标位置。

一次雷达在显示目标的大小和亮度受到很多因素的影响，例如目标和天线的距离、大气的相对传导性、目标的雷达散射截面（Radar Cross section, RCS）、地面杂波影响等，并且一次雷达无法识别目标身份， 因而难以满足空中交通流量管理的要求。

2 二次监视雷达

二次监视雷达（Secondary Surveillance Radar, SSR）是针对一次监视雷达而言的，它实质上是一部询问机，根据天线的旋转，周期性地向监视区域发射无线电询问信号，通过检测空中目标的应答信号，确定目标的相对方位和距离。二次监视雷达的主要特征是：在相同发射能量的情况下，二次监视雷达比一次监视雷达的作用距离远；由于询问信号和应答信号的格式、上下行频率不同，有效消除了地面杂波和无用信号的干扰；用预先编号的代号对航空器身份进行准确识别；能为管制中心提供准确的航空器实时高度等。

通常，一次雷达和二次雷达配合使用，可以显示空中所有航空器的分布状况，对没有安装应答机的航空器，使用一次雷达回波进行显示，对装有应答机的航空器，计算机对一次雷达和二次雷达数据进行匹配后在显示上进行显示，从而实现对空中航空器的全面监视。

2.1 二次监视雷达的模式

二次监视雷达询问信号为脉冲调制信号，共有4种模式，按地面对空中所询问的用途而定：

• A模式：用于识别空中航空器的代号；
• B模式：用于识别民航航空器的代号（尚未使用）；
• C模式：用于识别航空器的高度。

2.2 二次监视雷达代码编码格式

应答信号的编码格式是由询问信号的模式决定的，民用的二次监视雷达一般使用A模式和C模式信息组合的方式，因此也称为A/C模式雷达。 应答机回复信号的详细原理将在“应答机回复信号”中详细介绍。

2.2.1 A模式应答信号

A模式应答信号向地面站发送4位数字代码进行身份识别，编码系统采用8进制，即组成代码的数字只能是0 ~ 7， 共有 8^4=4096 个代码。A模式代码分为固定代码和非固定代码两种，固定代码是指以“00”结尾的代码，这些代码可能会被不止一架飞机同时使用，ICAO规定以下代码作为特殊情况的通用代码：

• 7700：用于航空器紧急状态，包含航空器发生严重故障、机上人员出现医疗事件等需要紧急处置的情况；
• 7600：用于航空器通信设备失效；
• 7500：用于航空器受到非法干扰。

在正常情况下，任何航空器不得使用这些代码。

非固定代码是只分配给一架飞机使用的代码，当原始用户不再使用时，该代码可以重新被使用。任何不以“00”结尾的代码都可以作为非固定代码。

2.2.2 C模式应答信号

应答机响应C模式询问的代码为高度码，高度码由三组标准循环码（也称作格雷码）和一组“五周期循环码”组成。高度码和海拔高度之间的对应关系可以由《航空电信手册》（ICAO附件10）查询。

2.3 单脉冲二次雷达

单脉冲二次雷达是传统二次监视雷达的升级版，目的是减少二次监视雷达设计中的一个根本问题——同步串扰（Garbling）。

空中的飞机可能在距离和方位上很靠近，但处于不同高度。因此，当两架飞机的间距在相当于20.3μs的回复长度（近似于1.7海里）之内时，它们发出的回复信号就会相互重叠，这种现象称为同步串扰。

单脉冲二次雷达采用三波束体制，即采用振幅和差单脉冲测角法或相位单脉冲进行方向角定位。所以从理论上讲，单脉冲二次雷达只需接收一个回复信号，就可以得到目标的角度信息，精确地测定目标角度。

2.4 S模式二次雷达

S模式二次雷达允许通过使用一个24位地址码对飞机进行选择性寻址，每架装配了S模式应答机的飞机都有唯一的ICAO分配的24位地址码， 每个国家和北大西洋公约组织（NATO）都有对应的唯一的一套地址码，中国的前六位是011110……。 这样S模式能够提供 2^24 个地址码，即有1600多万个飞机地址码。

为了监视覆盖范围内的所有飞机，S模式雷达将询问分为全呼（对装有S模式和A/C模式应答机的飞机进行监视）和轮呼（只监视有S模式应答机的飞机）

2.4.1 全呼

当一架飞机进入了S模式雷达的监视范围，雷达感应器就会对这个飞机进行识别，之后S模式雷达会定位飞机，并且： （1）对于装配有S模式应答机的飞机，雷达会获取其24位地址码； （2）对于装配有A/C模式应答机的飞机，雷达会获取其A模式和C模式代码。

2.4.2 轮呼

对于在全呼过程中已经识别出来具有S模式的飞机，S模式雷达会使用他们的24位地址码选择性呼叫。此外，S模式雷达会锁定识别过的飞机，因此他们在以后的全呼过程中，这些飞机将不作回答。

3 自动相关监视

自动相关监视（Automatic dependent surveillance, ADS）是由被监视者测定自身位置后，主动报告给监视者，使监视者掌握其当前位置和飞行意图的方式。当前主要有广播式自动相关监视和契约式自动相关监视两种方式。

3.1 广播式自动相关监视

广播式自动相关监视（Automatic dependent surveillance – broadcast, ADS-B）依靠卫星导航对每架飞机进行定位，通过广播自身的位置、速度等交通态势信息，并接收其他飞机广播的信息，以进行飞机间的相互感知。ADS-B除了自身的监控功能外，还具有飞行信息广播服务（FIS-B）和交通信息广播（TIS-B）。常用的ADS-B地空数据链有VHF数据链模式（VDL4）、二次监视雷达S模式（1090ES）、扩展电文和通用访问收发机（UAT）。

3.1.1 ADS-B下行信息

以飞机为参考，ADS-B的下行信息也称为ADS-B OUT，主要广播信息主要包括：飞机识别、飞机类别、三维位置、三维速度以及紧急状态、航迹角、航线拐点等附加信息。

3.1.2 ADS-B上行信息

以飞机为参考，ADS-B的上行信息也称为ADS-B IN，接收的信息主要有：

• 邻近的其他飞机发出的ADS-B OUT信息；
• 地面管制单位发送的监控信息。

3.2 契约式自动相关监视

契约式自动相关监视（Automatic dependent surveillance – contract, ADS-C）通过使用航空器上的各种系统来自动提供航空器的当前位置、高度、速度、意图和气象数据，同时可以在报告中发送给ATS单位或AOC地面系统设施进行监视和航路一致性的监测。

根据地面系统的要求，ADS合同会生成一个或多个报告，每个ADS合同确定了信息的类型以及航空器发送报告的条件，某些类型的信息包含在每个报告中，而其他类型的信息仅在ADS合同中请求指定的情况下才会提供。同时航空器还能向与之建立连接的ATS单位主动发送ADS-C紧急报告。

3.2.1 ADS-C定期合同

定期合同允许空中交通服务单位指定：

• 飞机系统发送的ADS-C报告的时间间隔；
• 定期合同报告由可选的ADS-C组构成。 任何一个ATS单位只能与航空器建立一次定期合同，一些空中交通服务单位可以各自建立定期合同，同时在一架航空器上使用自己指定的条件。除非被取消或修改，否则定期合同默认不变，每当ATS单位建立新的定期合同时，飞机系统将自动替换之前的定期合同。

3.2.2 ADS-C请求合同

请求合同允许ATS单位请求单一的ADS-C定期报告。请求合同不会取消或修改任何与航空器间有效的ADS合同。

3.2.3 ADS-C紧急报告

紧急报告是定期报告，报告的类型被标记为“紧急”，允许航空器将紧急情况高亮显示给ATC。飞行机组可以通过多种方式触发ADS-C紧急报告：

• 手动选择ADS-C紧急功能；
• 间接地通过触发另一种类型的紧急警告系统，例如：传输CPDLC位置报告或选择SSR紧急代码；
• 隐蔽式。

3.2.4 ADS-C事件合同

事件合同允许ATS单位在特定事件发生时请求ADS-C报告，任何一个ATS单位只能与航空器建立一个事件合同，但合同可以包含多个活动类型：

• 航路点改变事件（WCE）；
• 高度层范围偏离事件（LRDE）；
• 横向偏离事件（LDE）；
• 垂直速度变化事件（VRE）。