CN112601977A - 用于表征s模式询问和响应的密度的方法和实现这种方法的二次雷达 - Google Patents

Abstract

根据以下步骤表征在由二次雷达覆盖的环境中的S模式询问和响应的密度：‑第一步骤，其中所述雷达：○借助于S模式目标对所述雷达发射的询问的同步响应来检测和定位S模式目标；○检测(32)S模式目标发射并且不会由所述雷达激发的异步响应；○对于每个目标，将其异步响应与其对所述雷达的同步响应相关联(33)；‑第二步骤，其中所述雷达：○基于所述关联，通过对在每个给定时间段中从所述目标接收到的同步响应和异步响应的数量进行计数，确定(35)每个目标的响应速率；○将所述环境划分为基本空间单元，通过对每个单元中的每个目标接收到的同步响应和异步响应的数量进行计数来确定(36，37)每个单元的响应速率，所述速率表征每个单元的S模式询问的密度。

Description

用于表征S模式询问和响应的密度的方法和实现这种方法的 二次雷达

技术领域

本发明涉及用于在一个或更多个二次雷达的环境中表征S模式询问的密度的方法。本发明还涉及能够实现这种方法的雷达。

本发明的领域是民用和军用领域的空中交通管制(ATC)领域，对于其而言二次雷达的性能是重要的，更具体地，在飞行器检测方面是重要的。

背景技术

S模式雷达的性能直接与其对话的应答器的可用性相关。具体地，与一次雷达不同，二次雷达的区别在于其基于以下建立对话：

-经由其在1030MHz处的S模式地址旨在针对精确目标的选择性询问；

-通过其在1090MHz处的S模式地址编码的来自飞行器应答器的响应。

飞行器的应答器与其周围的所有雷达对话。其对话能力在物理上是有限的，但应符合国际民用航空组织(ICAO)规定的最低标准。

因此，除了可能的响应数量的限制(最终是相对低的：16个长响应/秒)之外，应答器可能无法对选择性雷达询问做出响应。现在，二次雷达的保证检测概率通常是基于应答器90％的可用性建立的。然而，雷达的询问瓣的时长约为25至50ms，也就是说，应答器规格的三十分之一的时间基数的等级。结果，如果应答器刚刚达到其饱和，例如在长响应模式下，则因此刚刚在雷达瓣饱和后，在雷达的短时长期间无法响应，并且因此雷达无法看到目标。

此外，在区域的过度询问的情况下，即使询问与应答器无关，并且因此不消耗其响应速率，所述应答器仍然失去其可用性，因为在询问处理后，无论在询问之后是否生成响应，应答器都会在规定时长内被阻塞。这减小了雷达的有效范围，因为对于远距离目标，出于无线电预算原因，雷达对该目标的询问数量在雷达波束的数量方面上显然更为有限。

根据现有技术，确定飞行器询问速率的唯一手段是使用专业飞行器进行校准飞行，以便测量飞行器在飞行通过要分析的地理区域期间接收到的询问速率的手段。该解决方案成本高昂，最重要的是仅在给定的瞬间评估情况，并且对于这个飞行器的轨迹的每个位置，仅在飞行器位于此位置时进行评估。

此外，考虑到雷达波束的旋转周期平均约为5秒，专用于该测量的飞行进行的测量只能在雷达波束的旋转之间针对单相偏移状态进行。因此，由于所有询问器器器器，这不能涵盖每个空间区域的所有可能的时间询问组合。

发明内容

本发明的目的之一是克服上述缺陷。为此，本发明的一个主题是用于表征至少一个可操作二次雷达的环境中的S模式询问和响应的密度的方法，所述环境由所述雷达覆盖的空域限定，S模式目标正在通过所述环境，S模式目标是对二次雷达发射的S模式询问发射响应的目标，所述方法至少包括：

-第一步骤，其中所述雷达：

○借助于S模式目标对所述雷达发射的询问的同步响应或者长ADS-B报文(squitter)中传送的S模式目标的位置来检测和定位S模式目标；

○检测相同的S模式目标发射并且因此不会由所述雷达激发的异步响应；

○对于每个定位目标，将其异步响应与对所述雷达的同步响应或所述ADS-B报文给出的位置相关联；

-第二步骤，其中所述雷达：

○基于所述关联，通过对在各个给定时间段内从所述目标接收到的同步响应和异步响应的数量进行计数，确定每个目标的响应速率；

○将所述环境划分为基本空间单元，通过对位于每个单元中的每个目标接收到的同步响应和异步响应的数量进行计数来确定每个单元的响应速率，所述速率表征每个单元或每组单元的S模式询问和响应的密度。

在一个具体实现模式中，所述雷达通过连续处理来检测异步响应，所述连续处理牵涉检测和解码在每个天线方向图上接收到的异步响应，所述处理分别地利用每个所述方向图。例如，所述方向图是和方向图、差方向图、前控制方向图和后控制方向图。

例如，不会由所述雷达激发的所述异步响应是：

-由可以是任何类型的询问器的另一二次雷达激发的响应；

-和/或由所述目标自动生成的响应，包括ADS-B或TCAS报文响应。

例如，在所述第二步骤中，所述雷达表征异步响应的源，所述源为可以是任何类型的询问器的二次雷达，源由来自以下特征中的至少一个特征表征：

-所述源的身份；

-所述源的天线的旋转周期；

-所述源的位置；

-所述源的“All Call(全部呼叫)”询问速率；

-所述源的询问瓣的宽度；

-所述源辐射的功率。

例如，当从目标接收到的响应的速率超过给定阈值时，生成警报信号。

例如，当至少一个单元的响应速率超过给定阈值时，生成警报信号。

在一个具体实施方案中，目标的阻塞是所述目标不能发射对S模式询问的响应，在所述第二步骤中，所述雷达通过以下方式通过分析来自所述目标的异步响应来表征目标的阻塞速率：

-通过以下方式表征缺乏来自该目标的应答器的响应：

○其占用以使用尚未收到应答器处的响应的询问的同步干扰(fruit)生成响应；

○或者在缺乏对询问的响应之前的时段内响应速率超出ICAO限制；

-或者通过假设对应于以下情况的另一场景：

○由多个传感器发射的、不由该目标的应答器解释的询问交叠；

○该目标的应答器已达到其最大响应速率，即便这低于ICAO的最低标准。

在多雷达背景下，也就是说通过至少两个二次雷达执行所述第一步骤和所述第二步骤，例如，考虑来自两个雷达的所有的同步响应和异步响应，计算所述至少两个雷达中的每个获得的所述响应速率，以便获得更精确的整体响应速率，借助于这些整体速率表征询问密度。

例如，考虑来自两个雷达的所有的同步响应和异步响应，计算所述至少两个雷达中的每个获得的所述阻塞速率，以便获得更精确的整体阻塞速率。

例如，从所述至少两个雷达中的每个获得的信息被传送到空中交通管制中心并由所述中心利用。

例如，利用所述信息允许调整所有的二次雷达，以便消除过度询问、应答器阻塞以及故障应答器的区域，以便提高ATC监视安全性。

本发明的另一主题是实现上述方法的雷达。

附图说明

参照附图，本发明的其他特征和优点将借助于以下描述而变得明显，在附图中：

-图1示出了S模式二次雷达的概况的示例；

-图2示出了基于来自图1的雷达概况的基于硬件的本发明的示例性实现方案；

-图3示出了用于实现本发明的可能步骤的图示；

-图4示出了二次雷达的范围的图示；

-图5示出了两个二次雷达的范围交叠的图示；

-图6示出了图5与各交叠区域交叠的放大图；

-图7示出了参照图5和图6的示例的、雷达R2对雷达R1的影响的方位角面积的图示；

-图8示出了所述雷达R2的波束中的准同期干扰的生成的图示；

-图9示出了所述雷达R2在其旋转期间的波束的演变的图示；

-图10示出了所讨论的雷达的覆盖区域中的每个基本单元的响应速率的图示。

具体实施方式

最终获得每个空间区域的询问和响应速率的连续知识的主要目的尤其是：

-负责雷达的人员能够检测需要快速响应的现有冲突(干扰密度、缺乏对询问的响应、使用相同的II/SI代码)

-负责共享同一地理区域的多个雷达的ATC系统能够：

○通过调节该区域中的雷达的参数，现在考虑它们的测量的交互来调整整体操作，并且从而避免应答器因被过度询问而被阻塞的地理区域；

○跟踪长期(日、月、年)的演变，以便将其变化视为气流的函数并确保配置的相关性；

○检测和定位无参照的外部询问源。

应回顾，未激发的响应在下文中可被称为“干扰(fruit)”，与表述“时间不同步的错误回复(False Reply Unsynchronized In Time)”一致。这些响应之所以如此命名，是因为：

-拒绝它们的雷达不期望它们(“假”)；

-它们是与来自雷达的相同覆盖范围内的相同目标的同步的响应非常相似的响应，具有相同的频率和相同的消息格式(“回复”)；

-它们与该雷达的询问不相关联(“时间不同步”)：

○而是另一可操作雷达的响应

○或者甚至是无意或恶意入侵询问器的响应

或者甚至由目标定期发射，诸如

在飞行器间冲突解决方案的情况下，ADS-B_out或TCAS报文。在本专利的环境中，术语ADS-B用于表示自发地来自飞行器的干扰。长ADS-B_out(“广播自动相关监视(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)”报文是由飞行器提供的、未响应于雷达询问信号触发而是从飞行器发射装置自动发射的位置信息项。

如下文将更详细描述的，根据本发明的解决方案包括分析雷达与其他周围雷达管理的目标所生成的干扰以及它们发射的ADS-B_out报文。这样，二次雷达利用其针对这个目标已成功检测到的干扰的特征来充实其传送的该给定飞行器的图线，这些特征例如是：

-根据长度和类型(干扰/报文)的干扰的数量，特别是为了评估目标相对于ICAO强制的和上文概述的限制的情况；

-对于每个干扰(非限制列表)：

○干扰的长度；

○干扰的类型；

○雷达接收到干扰时的飞行器的位置；

○报文或询问雷达的II/SI代码；

尤其是为了评估每个地理区域的询问率。

每次检测到同一飞行器之后，都进行这种充实。

接下来，在雷达本地或者在接收该信息/这些特征的系统维护中心中，针对该目标组合该基本信息，以便限定其飞行期间的响应速率的平均值和峰值，从而评估目标相对于ICAO强制的限制的情况。

该信息还与来自雷达管理的目标的同一类型的所有信息组合，以便建立每个地理区域的1090MHz处的响应速率，使得实现具有高询问的目标地理区域。

因此，在二次雷达的覆盖范围内根据各个测量持续时间(无论源如何)建立S模式询问速率的2D或3D地理图(地图制作)。

此外，通过利用来自给出询问雷达的身份的未锁定飞行器的干扰的地理分布，可以识别潜在地参与1090MHz的响应速率的一些雷达。这极为有用，特别是在这过高并导致缺乏来自需要相对快速的纠正响应的其他雷达的检测的情况下。

检测、定位和表征周围的S模式询问器(雷达、WAM等)的功能可被视为：

-同样地例如在投射到作战战区的雷达的军用中的功能，

-而且，例如在民用中，每个地理区域的干扰速率的属性，允许优化多雷达ATC监视(知晓哪个雷达起作用，以便降低局部应答器的询问速率)。

这里说明，有关雷达的术语可以在下文中总体性地使用以涵盖所有类型的询问器。

参照图1，其示出了S模式二次雷达的示例性概况，给出了该雷达的原理的提示。该原理(ICAO的附录10第4卷详细定义了询问器和应答器之间的S模式交换)包括：

-发射选择性询问：

●指示预期接收方：由其S模式地址(24位字段)表示的单个目标；

●或指示发射器的标识符(标识符Code_IC)；

-接收选择性响应：

●指示发射器的标识符：目标的同一S模式地址；

●其主要内容取决于消息：

○DF4：限定高度；

○DF5：限定身份(代码A)；

○DF20：限定高度加上BDS登记，其数量尤其是通过请求其的询问获知；

○DF21：限定身份(代码A)加上BDS登记，其数量由请求其的询问在别处获知。

在本说明书的其余部分中，将主要从S模式协议方面考虑雷达，不论其是否有能力还处理根据本发明的方法不涉及的SSR和IFF协议，尽管这些协议存在于二次监视雷达的最完整的配置中。

在其通常使用中，二次雷达以同步模式操作，也就是说其发射询问并等待与其一致的响应，从而允许其通过测量定位(在方位角和距离方面)并识别(通过S模式地址)目标。

为了有效地执行这项任务，雷达配备有具有多个方向图11、12、14、15的天线1，这些方向图的任务通常是：

-和方向图11，以下表示为SUM，用于询问和检测来自目标的同步响应；

-差方向图12，表示为DIFF，用于在SUM波束中准确定位目标；

-第一前控制方向图15，表示为CONT_front，用于阻塞和拒绝来自面向天线并且不存在于主SUM波束中，但是由二次SUM瓣询问的目标的响应；

-第二后控制方向图14，表示为CONT_back，用于阻塞和拒绝来自天线后方(因此不一定存在于SUM波束中，但是由SUM前瓣干扰询问)的目标的响应。

根据任务并且因此根据雷达的预期性能，天线可以：

-具有多个方向图：

●4个方向图：SUM、DIFF、CONT_Front和CONT_Back；

●3个方向图：SUM、DIFF、CONT(CONT_Front和CONT_Back在天线处一起编组)；

●2个方向图：SUM、DIFF/CONT(DIFF、CONT_Front和CONT_Back在天线处一起编组)。

-具有不同的尺寸：

-在宽度方面：

○具有大宽度，以便具有精细的主波束，其提供高增益以及在方位角方面是选择性的和精确的；

○具有中宽度或小宽度以满足雷达的移动性要求(主要在IFF模式中)。

-在高度方面：

○具有大高度，大竖直孔径(LVA)类型，提供对地面反射的增益和保护(主要在民用ATC中)；

○具有小高度，“波束”类型，提供移动性(主要在IFF模式中)。

虽然SUM和DIFF方向图通常在2.4°和10°之间精细到3dB瓣，但是CONT_Front和CONT_Back方向图均分别寻求覆盖几乎180°。

天线还可以：

-具有固定的方向图，称为“机械的”和旋转的；

-具有变化的方向图，具有电子扫描，称为固定或旋转的"AESAs"。

在下文中，给出了最完整的天线配置，也就是说4个旋转天线方向图的描述，但是应知晓其他配置以类似的方式处理，无论所利用的天线方向图的数量如何，无论天线是旋转的还是固定的。然而，为了简化描述，借助于本说明书的其余部分的示例，可以通过使用CONT而非CONT_Front和CONT_Back来使用具有3个方向图的配置。

使用同一S模式协议(ICAO附录10第4卷详细定义的消息)的ADS-B报文接收器的基本原理包括：

-接收非激发的并且因此异步的选择性响应：

●指示发射器的标识符：与传送到雷达的目标的S模式地址(24位字段)相同；

●消息内容的性质(DF＝17)，其性质根据消息的TC字段变化：

○1至4“飞行器识别”

○5至8“表面位置”

○9至18“机载位置(气压海拔)”

○19“机载速度”

○20至22“机载位置(GNSS高度)”

○23“测试消息”

○24“地面系统状态”

○25至27“预留”

○28“扩展报文AV状态”

○29“目标状态和姿态(V.2)”

○30“预留”

○31“飞行器操作姿态”

上述列表通过示例给出，并且是指示性的和变化的。

因此，在其通常使用中，ADS-B_in接收器在异步模式中操作，也就是说，其360°监听S模式消息，该消息与来自雷达的用于定位(方位角和距离)和识别(S模式地址)目标的消息非常相似。

为了有效地执行该任务，配备如下ADS-B_in接收器：

-具有覆盖360°的全向天线，这是常见的配置；

-或具有多个宽方向图天线，总共覆盖360°：

●具有大于180°的覆盖范围的两个背对背天线，这是最常见的配置；

●较少地具有大于120°的三个天线或甚至具有大于90°的覆盖范围的四个天线；

其作用仅在于根据上述回忆的格式通过单个(和类型的)方向图检测来自目标的异步响应并解码其内容。

鉴于二次雷达和ADS-B接收器利用几乎相同的消息(相同的1090MHz频率、相同的波形、相同的响应消息数据结构)，易于通过使用雷达天线的各个方向图来监听异步ADS-B报文来将该监听异步ADS-B报文的功能集成到雷达中，并且主要使用但不是唯一地使用全向方向图来进行监听：

-使用与全向天线方向图：CONT相关联的接收功能；

-或使用两个接收器，每个接收器与两个半全向天线方向图：CONT_front和CONT_Back中的一个相关联。

在更详细地描述本发明之前，给出来自图1的形成S模式雷达的元件的说明。该概况示出了S模式雷达的同步操作：

-在左手部分100通过生成询问；

-在右手部分200部分通过相关联的响应的同步处理，

以及它们之间的通过左右之间的横向箭头的同步。

主要元件的功能如下所述：

天线1根据四个方向图SUM、DIFF、CONT_Front和CONT_Back，或者三个方向图(SUM、DIFF、CONT)，或根据两个方向图(SUM、DIFF/CONT)在1030MHz发射询问并且在1090MHz返回响应。

用于旋转天线的旋转密封件2和天线分支电缆确保：

-在1030MHz传送和在1090MHz接收的信号的RF耦合，独立于雷达的旋转部分和固定部分之间的四个方向图；

-天线主瓣的轴线的方位角位置201的分布。

RF处理包括：

-双工器或循环器3，确保在1030MHz传送和在1090MHz接收的信号之间的RF耦合，独立于四个方向图；

-发射器4，确保：

-在SUM方向图上在1030MHz传送询问；

-通过在CONT_Front和CONT_Back方向图在1030MHz在SUM瓣外部阻止应答器；

-专用于各二次协议：IFF、SSR和S模式；

-接收器5，确保接收各二次协议：IFF、SSR和S模式的四个方向图SUM、DIFF、CONT_Front和CONT_Back上的在1090MHz的响应。

实时处理包括：

-空间时间管理6，确保各二次协议：IFF、SSR和S模式的相关联的询问和监听时段的实时管理；

-信号处理7，确保：

●在各二次协议：IFF、SSR和S模式的与询问相关联的监听时段内的响应处理；

●利用四个方向图检测和解码天线主瓣中的同步响应：

○SUM：用于检测在主瓣中接收到的响应；

○DIFF：用于在方位角方面准确定位在主SUM瓣中接收到的响应，并可能用于检测；

○CONT_Front和CONT_Back：用于在DIFF的主瓣中的检测的情况下拒绝在SUM和DIFF的次瓣上接收到的响应。

天线主瓣中的处理包括：

-瓣中存在的目标的管理8，确保：

○准备各二次协议IFF、SSR和S模式的下一个瓣中要执行的业务(询问和响应)；

○根据刚刚执行的业务的状态，将S模式询问和响应设置在未来的“滚动呼叫”时段中；

-提取器9，确保根据询问期间使用的协议从在瓣中接收到的同步响应中形成各二次协议IFF、SSR和S模式中的每个的图线。

多回合处理10包括：

-对覆盖范围内的目标要执行的S模式任务的管理1001，确保根据内部和外部请求以及来自先前回合的业务状态预测目标的位置(天线会合)并准备对这些位置要执行的任务；

-覆盖范围内的目标的图线和跟踪的关联1002，确保跟踪目标以便提高性能(消除错误图线，尤其是监控解码数据)并预测其未来位置。

与用户的接口允许雷达考虑各个请求并使得可以查看图线和目标轨迹。

图2示出了本发明的基于硬件的实现方案，示出了来自图1的雷达概况加上特定于本发明的元件。这些元件以虚线示出。

尽管S模式雷达的操作是同步的，但是图2示出了为本发明添加的处理操作没有链接到发射，仅利用天线主瓣的轴线的方位角位置。

大多数元件保持不变，满足以下二者：

-本发明不侵入S模式雷达的运行操作；

-使用与雷达利用的元件相同的元件；

○在机载模式下，广义上：

■天线、旋转密封件、天线分支电缆；

○在处理模式下，广义上：

■接收器、信号处理、数据处理等，

从而允许来自同一飞行器的同步和异步响应的相关性。

下面描述主要添加的元件或功能的作用。

在实时处理6中，空间时间管理601将天线主瓣的方位角位置和时间传送到异步S模式响应的处理21，此功能已被添加(见下文)。

在信号处理7中，添加异步S模式响应的处理21(独立于与询问相关联的监听时段)。这个处理21是连续的，并且通过分别地但额外利用四个方向图SUM、DIFF、CONT_Front和CONT_Back进行以下操作来确保异步响应(干扰)的检测和解码：

-检测所有接收到的响应：异步和同步；

-解码任何类型的响应(DF0/4/5/11/16/17/18/20/21)，消息中的数据，特别是从中提取S模式地址(包括ADSB和TCAS报文)；

-使用其以下特征充实每个解码的响应：检测时间，在检测期间天线主瓣的方位角，在SUM、DIFF、CONT_Front和CONT_Back上接收到的功率以及在主瓣中接收到干扰的情况下的主瓣中的干扰的脱离(depointing)。

同步响应还通过对SUM、DIFF、CONT_Front上测量的功率和天线方位角来充实。

在主瓣中的处理中，并且更具体地在S模式提取器91中，S模式图线通过它们的同步响应来充实，每个图线具有在SUM、DIFF、CONT_Front上测量的功率和天线方位角(检测时间是ATC中已必需的属性)以及发射的询问，无论它们是否已从应答器获得响应。

在多回合处理中，覆盖范围内的目标的图线和跟踪的关联1002(关联和跟踪器)使用S模式地址传送轨迹，响应通过在SUM、DIFF、CONT_Front上测量的功率和天线方位角进行充实。添加了响应速率的处理22，其尤其是：

-将干扰(异步响应)与覆盖范围的同步图线相关联；

-识别干扰源；

-估计干扰源的表征(位置、旋转、功率、“全部呼叫”(AC)询问速率、辐射功率、天线瓣等)；

-在雷达覆盖范围内执行飞行期间的每个轨迹的处理，具有：

○响应速率的各个时隙的表征；

○阻塞速率的各个时隙的表征(缺乏来自应答器的对雷达询问的响应)；

○管理(监控)这些速率以便为故障应答器生成预警；

-按划分为基本单元的区域进行的处理，具有：

○响应速率的各个时隙的表征；

○阻塞速率的各个时隙的表征；

○监控这些速率以便为局部过载生成预警。

-用于检测周围询问器的处理，包括：

○每个询问器的预定位；

○询问器的表征(旋转、功率、“全部呼叫”(AC)询问速率、辐射功率、天线瓣等)。

图3通过示出根据本发明的方法的可能步骤示出了本发明的原理。

本发明有利地利用可操作S模式二次雷达30的现有资源来测量如下特征：

-1090MHz处的频谱；

-应答器；

-周围的雷达；

上述测量经由S模式响应并且缺乏来自安装到雷达覆盖范围内的飞行器的应答器的响应，特别是没有修改其操作行为。具体地，没有产生额外的询问，而仅是被动地监听雷达环境。

这种使用单个雷达的方法可以在具有多个二次雷达的背景下进行扩展，从而使得可以增加所覆盖的表面并且提高测量的精度。“缺乏响应”意指雷达没有接收到对其询问的响应。

图3的三个步骤以广义的方式描述如下。

第一步骤：

在该第一步骤中，RF检测在可操作二次雷达处执行，优选地使用多达四个天线方向图以便确保最佳时间覆盖范围，用于以足够的信号电平有效地监听异步响应。该检测包括：

-经由所有可能的S模式目标被充实的同步响应检测和定位所有可能的S模式目标；

○可选地：将本发明的监听范围扩展31到雷达的可操作覆盖范围之外，使得可以尤其是解除雷达的可操作范围与本发明的可操作范围的相关性；

-检测干扰32，未被S模式雷达激发的这些响应：

○由共享相同空间的另一个传感器(另一个雷达，尤其是WAM)激发；

○或由目标本身自动生成，尤其是TCAS或ADS-B报文类型。

在该第一步骤中，例如，干扰还与雷达检测到的每个目标的图线(S模式和/或ADS-B)相关联33，或者通过在S模式中或按回合的两个连续的同步检测之间(基于作为目标标识符的应答器的唯一S模式地址)已生成的干扰与ADS-B相关联33。此关联随后将使得可以针对每个目标对在每个给定时间段接收到的异步响应和同步响应的数量进行计数。

在干扰检测33之后，有些干扰不知道如何将它们与图线相关联(未关联的干扰)，通常是来自雷达的覆盖范围的可操作区域外部的目标的干扰，但是其发射水平却允许所讨论的雷达通过本发明接收它们。

作为一种选择，来自每个目标的干扰可以通过激发它们的源基于询问器II或SI标识符(II意指“询问器标识符”并且SI意指“监视标识符”)进行分类。在本专利的其余部分，术语II将用于表示II和SI二者。

第二步骤：

在该第二步骤中，从被充实的图线33中，雷达表征35每个目标的响应速率和阻塞速率。

对于各时间段，通过对每个目标生成并由雷达接收到的所有同步和异步响应进行计数来测量目标的响应速率35。

对于各时间段，根据2个不同的类型估计目标相对于该雷达的阻塞速率：

-就该目标产生的响应而言，通过将在雷达瓣中缺乏来自目标的对其S模式询问的响应与该目标产生的干扰(包括响应生成后的死时间)进行调和：在该情况下，目标应答器正在生成响应过程中，清楚地识别到缺乏响应；

-或者就没有产生响应而言，通过估计阻塞目标没有产生响应的目标的询问速率(询问被拒绝，因此没有解释询问的纠缠，到达的应答器饱和等)。

当速率超过用户限定的阈值时，可以自动生成预警。这些是预先限定的，以便检测目标的应答器的如下潜在故障：

-与ICAO限定的最低限有关；

-或与该雷达安装期间进行的设定有关。

雷达覆盖范围中的1090MHz频谱(用于询问的雷达发射频率)也被表征。如下文将描述的，1090MHz频谱的表征实际上对应于确定36、37二次雷达覆盖的空域的每个区域的同步和异步响应的速率。

将空域划分为基本的3D“纬度-经度-高度”单元(例如根据类似于S模式雷达的运行操作的可操作S模式覆盖地图的原理)，对每个单元(或单元组)执行以下操作：

-对每个目标生成和由该雷达接收到的同步和异步响应的数量进行计数，从而使得可以尤其是根据在给定时间单位的多个时间段根据目标在空间中的位置构造响应速率地图，单位时间例如：

○一天：平均值

○一秒：示出响应的峰值；

-对每个目标被阻塞来自该雷达的询问的次数进行计数，从而使得可以根据在给定时间单位(例如一天或一秒)的多个时间段根据目标在空间中的位置构造阻塞速率地图。

每个给定时间段的来自每个单元的目标的同步响应和异步响应的总数使得可以获得响应速率，该响应速率表征二次雷达覆盖的空间中每个单元。该响应速率最终通过根据接收到的干扰的性质分离接收到的干扰来表征每个单元中的S模式询问速率，所述干扰由传感器(DF11/4/5/20/21)激发或者对导致它们的原因未经询问而被传送(DF0/16/17/18)。换言之，其表征围绕实现该方法的二次雷达的所有二次雷达的询问密度。因此，可以绘制所述雷达的环境中的S模式询问的密度地图。

当速率超过用户限定的阈值时，可以自动生成预警。这些是预先限定的，以便允许操作者调整1090MHz频谱以本地重新配置雷达(在范围方面、在发射功率方面、在BDS数据提取任务方面等)，用于通过避免应答器的过度询问或甚至阻塞应答器来最优化ATC监视的目的。该任务可以是自动的或手动的：

-与ICAO限定的最低限有关；

-或与该雷达安装期间进行的设定有关。

雷达的每个主要干扰源通过估计如下因素来表征38：

-其S模式标识符，

-其与雷达有关的地理位置，

-其旋转周期(在旋转的情况下)，

-其“全部呼叫”询问速率，

-其波束宽度(在定向天线的情况下)，

-其辐射功率等。

这种方法不仅使得可以在民用ATC使用(其中在理论上雷达在位置方面、在特征和配置方面是已知的)中检查雷达设置是否已改变(维护期间的人为错误等)，而且可以在军用ATC使用中确定投射到作战战区的雷达的二次环境。

针对多个雷达的第三步骤/扩展：

该第三步骤是可选的，并且尤其适用于多雷达背景。在该步骤中，在多雷达模式中表征39、40每个目标的响应速率，或者定位和表征34周围的询问器。该第三步骤实际上汇集由多个(至少两个)雷达执行的三个先前步骤35、36、37、38的结果。这里说明汇集意指重新计算，并且这不仅仅对应于利用结果的每个雷达。

在单个雷达(单雷达)的背景下，每个目标的响应速率的测量精度受限于以下二者：

-雷达的范围，因此其仅覆盖部分空间并且因此仅覆盖飞行中的部分目标；

-所有目标产生的响应负载，特别是在高瞬时干扰速率的情况下，传感器的解码性能降低并且因此传感器低估了目标的响应速率。

在具有多个二次雷达(多雷达)的应用中，目标的覆盖空间和测量精度显著提高。换言之，改进了每个轨道的响应速率和阻塞速率的测量，以及每个区域和每个雷达的询问速率的测量以及其他询问器的定位。

具体地，空中交通管制中心(民用或军用ATC)本质上是为了确保对飞行器的极远距离的跟踪，或者甚至对整个飞行进行跟踪，因此远远超出了单个雷达的覆盖范围。

此外，从目标接收到的功率和来自目标的响应(同步和异步)的交叠配置根据雷达的位置而不同。因此，考虑通过所有雷达的所有响应(以及“缺乏来自目标的响应”)使得可以提高响应检测速率，并且从而更好地评估目标的实际响应速率作为它们的实际阻塞速率。

对于1090MHz频谱的表征，如同先前步骤，多雷达方法使得可以提高覆盖范围空间和来自目标的响应的测量精度二者。

对于周围询问器的定位，考虑较大的覆盖范围，由多个雷达构造的一个雷达允许更好地检测和表征传感器。

在更详细地描述根据本发明的方法的步骤之前，给出关于干扰的某些信息的提示。

传感器接收到的干扰始终来自真实目标，并且主要来自传感器的无线电覆盖范围内的目标。本发明利用干扰分析来执行上述步骤。图4和图5表征了空间中的这些干扰。

图4示出了雷达在给定高度的范围。为了保证给定区域中的监视，二次雷达(位于点R1)通常具有发射裕量以便在其覆盖范围的区域41中保证高的检测概率(大于99％)，该区域41由以R1为中心的第一圆形限定，使得该区域41中的目标，即使是配备有根据ICAO标准在1030MHz处具有灵敏度下限的应答器的目标，也能够正确解释S模式询问。该雷达与其覆盖范围内的目标的对话，通常是DF4/5/20/21，将被具有共同覆盖范围部分的另一个雷达感知为干扰。

这样，目标(其应答器在1030MHz处的灵敏度规范中更靠近中心，或甚甚至处于规范的最大值)可以在比由该第一区域41限定的范围更大的用于传送的最大范围上正确解释(并因此响应)。这导致由第一圆形和也以R1为中心的第二圆形限定的第二区域42，其中位于R1处的雷达在其他周围雷达中引起DF11干扰。

此外，位于R1处的雷达必须检测其通过在1030MHz处的其询问而激发的在1090MHz处的同步响应。结果，其在1090MHz处的接收范围通过其SUM波束实际上比其覆盖范围41更大，或者甚至大于由第二圆形42限定的最大发射范围。

这将导致由第二圆形和也以R1为中心的第三圆形限定的第三区域43，该区域是雷达的干扰接收区域，没有关联的同步图线。

在本文的其余部分中，区域43将被视为雷达的干扰接收限制。实际上，根据天线方向图的特征，用于由雷达以良好的检测概率接收异步响应(干扰)的区域可以大致为区域41，或甚至通过其CONT波束而略小。

图5示出了具有两个雷达的配置。位于点R2的第二雷达处在位于点R1的雷达的环境中，该第二雷达位于具有与先前的区域41、42、43相同的特征的三个区域41'、42'和43'的中心处(这是相同的原理，但所涉及的值不同)。如图5所示，这些区域交叠。雷达R1、R2在下文中可以参照其定位点而被命名。这些雷达R1和R2是均具有不同的II标识符以便避免在飞行器的应答器处的冲突的雷达。

在本文的其余部分中，为了简化推理，2个雷达中的每个的覆盖范围被视为在所有方位角中均是均匀的。S模式覆盖地图的使用可能导致雷达在其方位角的给定扇区中的可操作覆盖范围的减小。本发明的原理在其被应用时通过区分所讨论的扇区和其他方位角而保持相同。

根据每个雷达使用的与区域中目标对话的类型，两个雷达之间的交叠区域被划分为不同的区域。本发明有利地利用交换的消息的类型来在方位角方面限定这些区域。

在雷达和飞行器的应答器之间交换的响应的格式是已知的。响应的类型取决于以下两者：

-雷达的类型；

-在相对于雷达的目标区域中分配给雷达的任务。

图6示出了上文限定的R1和R2的发射和检测区域41、42、43、41'、42'、43'的交叠区域的放大图。

下表借助于示例总结了在S模式雷达的正常操作的情况下根据目标是否属于图6所示的交叠区域A、B、C、D、E、F之一的R1和R2各自的任务。

表1

因此，将注意，雷达R1能够从没有相关联的同步图线的目标接收干扰。

在图6中，在给定高度处的扇区中采用位置。例如根据穿过两个雷达R1和R2的垂直扇区考虑各个高度，可以采取同一方法。通过与在给定高度处的平面相同的方式，本发明利用交换的消息类型来限定在海拔方面的交叠区域。

除了上述针对干扰的空间方法外，还可以考虑针对干扰的时间方法。对于这种时间方法，考虑具有旋转机械天线的雷达的情况，也就是说，民用ATC世界中的几乎所有的雷达，甚或根据其任务性质的大多数军用监视雷达。

现将更详细地描述根据本发明的方法的步骤，其基于：

-与本发明有关的雷达架构(参见图2)；

-如上文概述的干扰的物理表征。

首先描述第一步骤的以下子步骤：RF检测、干扰与图线(S模式和/或ADS-B)的关联33以及干扰源的表征32。

RF检测：

S模式雷达的基本架构使得可以接收：

-使用选择性方位角方向图SUM和DIFF的同步响应(由雷达激发)；

-使用四个方向图SUM、DIFF、CONT_Front和CONT_Back的异步响应或干扰(非雷达激发)。

本发明尤其利用在RF和响应结构方面格式与同步响应的格式相同的干扰。

为了利用干扰，首先本发明向传统的S模式雷达添加用于检测和解码这些异步响应(传统雷达通常拒绝这些响应)的链，通过使用响应的常见属性来量化这些异步响应，例如尤其是：

-检测时间(精度优于10μsec)；

-天线的方位角；

-发射器应答器的S模式地址；

-消息的内容；

-根据每个天线方向图的响应功率。

根据从目标到雷达的距离，也可以同时在多个方向图上检测干扰，并且在第一步骤中，多个检测(同时)串联以确保每个干扰仅有一个单个的异步响应消息。

在此级别上，源与干扰不区分开来，即：

-由共享同一空间的另一个传感器(另一个雷达，尤其是WAM)激发；

-或由目标本身自动生成(尤其是TCAS、ADS-B)。

作为本发明的一种选择，雷达的可操作覆盖范围(由用户设定为小于其保证范围)可同步扩展至其最大范围(参见区域42和42')以便增加本发明的测量区域。

因此获得的额外的同步响应(具有相同的雷达可操作询问)处理方式与来自雷达的覆盖范围的其他同步响应相同，以便创建因此将具有图线通常属性的图线，诸如：

-图线中心的检测时间；

-发射器应答器的S模式地址，

-图线中心方位角；

-距图线的距离；

-对于形成图线的每个响应：

●检测时间(精度优于10μsec)；

●天线的方位角

●询问的成功或失败(是否收到响应)；

●在瓣中脱离；

●消息内容；

●根据每个天线方向图(SUM、DIFF和CONT_Front)的响应功率。

基本上，长ADS-B(DF17)异步响应使得可以(从其消息中的纬度-经度-高度信息)确定目标在方位角和距离方面的位置，从而在覆盖范围内定位目标而无需选择性的询问(TCAS的这种类型的报文的主要用途)。本发明以与雷达的S模式图线相同的方式利用ADS-B图线。

干扰与图线(S模式和/或ADS-B)的关联：

对于位于雷达的可操作或扩展覆盖空间中的每个目标：

-通过雷达经由产生同步响应的选择性询问(DF4/5/11/20/21)；

-或在ADS-B模式中(长DF17异步响应)。

本发明通过以下方式将目标产生的干扰(基于作为目标标识符的应答器的唯一S模式地址)与该目标关联：

-在S模式(接近回合)的两个连续同步检测之间；

-或基于回合(例如)。

由于干扰本质上是异步的，因此在检测到干扰时例如通过从雷达在其操作功能(集成雷达和ADS-B)中在接收到干扰时建立的轨迹中对目标的位置进行插值来确定目标的位置。

然后，干扰被完全表征为同步响应。

干扰源的表征

如下文将描述的，该表征可以通过身份、天线的旋转周期、位置、AC询问速率、天线的瓣或另外干扰源的辐射功率来执行。可以确定这些功能中的全部或部分。这里通过示例雷达R2被视为干扰源。

干扰源的标识

试图通过引起干扰的雷达(也就是说，通过发射引起来自飞行器的应答器的响应的询问的雷达)来获得干扰的分类。为了描述该内容，雷达R1被视为被雷达R2污染。该方法对于多个周围的二次雷达是相同的。

给定响应具有如下类型：

-DF11：在其消息中基本上包含雷达的标识符(在雷达R2的示例中)；

-DF4、DF5、DF20和DF21：未指定响应的预期接收方。

因此，参照图6和表1，有必要估计区域B和C的雷达的标识符。

为此，考虑地理(空间)方法和时间方法二者。在雷达R1的参考框架中在雷达R2的方位角方面的影响的地理区域是有限的，如图7所示，图7示出了在R1的参考框架中的R2的影响的方位角(来自图6中的放大图)。

由R2引起的DF11干扰(表示为DF11_R2)位于“开始最大值”和“结束最大值”方位角71、72之间的目标上，引起DF4、DF5、DF20和DF21干扰的目标须位于“开始”和“结束”方位角73、74之间。

对于时间方法，考虑R2的波束81，其在给定瞬间照射交叠区域。例如，图8示出了被R1视为同步的归于R1的与DF4、DF5、DF20和/或DF21响应对应的DF4/5/20/21_R1_S响应，以及被R1视为干扰(异步)的归于R2的对应于DF11的DF11_R2_F响应。

区域A中的目标的DF11_R2干扰与区域B和C中存在的目标的DF4、DF5、DF20和DF21干扰几乎同时由R1接收(在瓣的持续时间内)。

根据本发明，在如下情况下，DF4、DF5、DF20和DF21干扰(响应中没有关于询问它们的雷达的信息(II代码))被分配R2的询问器的II代码的估计值：

-如果发射DF11_R2的目标在方位角“Azimuth_Start_Max_R2”71和“Azimuth_End_Max_R2”72之间(这里是目标A的干扰)的话；

-如果发射DF4、DF5、DF20和DF21的目标在方位角“Azimuth_Start_R2”73和“Azimuth_End_R2”74之间(这里是目标B和C的干扰)的话；

-以及如果根据Eurocontrol推荐的传统全部呼叫(AC)和滚动呼叫(RC)排序，DF4、DF5、DF20和DF21干扰与DF11_R2干扰几乎同时的话。

例如，每当DF4、DF5、DF20和DF21干扰与R1的图线相关联时重复此操作以便额外标识其来源。

干扰源的天线的旋转周期

这里估计R2的天线的旋转速度。为此，对于每个目标，在从一个回合到另一回合检测到的其干扰之间逝去的时间开始，在每个回合计算R2的旋转周期的估计值，同时考虑到从R1的图线获得的目标的移动。

考虑雷达的旋转速度通常高度稳定，R2的旋转周期的所有估计值均在足够长以确保精确评估的时间上集成。

同时使用多个集成时间：

-约1小时的极长的持续时间以有规律地获得精确的测量(民用ATC雷达)；

-约几分钟的长的持续时间以极其有规律地获得正确但不太精确的测量(典型用于军用ATC雷达)，然后随时间被跟踪以便跟踪旋转速度、其询问顺序或甚至其位置的任何变化。

干扰源的定位

这里通过利用二次雷达的波束是足够细(参见图8)的以在有限的空间区域中仅激活干扰这一事实来至少估计R2相对于R1的方位角。因此，通过利用R2的几乎同时的干扰，可以建立R2的方向的估计值。一旦R2的干扰被视为几乎同时，则执行此操作。

干扰源的AC询问速率

这里估计R2的“全部呼叫”(AC)询问周期。

尽管DF4、DF5、DF20和DF21干扰是执行由Eurocontrol限定的ELS和EHS功能所必需的，但是DF11干扰由于以下原因仅是“残差”：

-用于收集新飞行器(进入覆盖范围，起飞等)的S模式协议；

-以及飞行器的应答器的显著公差和传播，其导致锁定区域减少(DF11响应的协议阻塞)。

DF11响应来自要汇集的AC询问周期。

R2的AC询问引起其未锁定区域中的DF11_R2干扰。

每个干扰：

-在其被检测到时由R1标注日期；

-在其与R1的图线关联之后由R1定位距离。

接下来，AC周期的各个估计值根据各个持续时间进行累积：

-对于固定雷达足够长以足够的锐度缩窄R2的定位区域(最常见的情况)；

-或更短以便管理具有非永久性询问管理的军用ATC雷达的情况。

然后生成R2的这些AC周期的直方图。其示出取决于雷达R2使用的PR值(雷达针对飞行器的应答器请求的响应概率)的多个相关峰值：

-在AC周期，如果PR＝0，则峰值具有非常高的值，也就是说响应概率等于1；

-在AC周期的两倍：如果PR＝1，则值峰非常高，也就是说响应概率为0.5。

直方图使得可以确定PRF_AC(AC中的UF11询问周期)和R2在其与R1交叠的区域使用的平均PR二者。

干扰源的天线瓣

这里估计雷达R2的询问瓣的宽度。

R2的AC询问引起来自每个目标的DF11_R2干扰，其未锁定在R2的II代码上，通过激发在R2的AC询问(AC_R2)中传送的PR限定的响应速率而存在于其波束中。

如上文所述，R2在与R1交叠的区域中使用的PR被视为已知的。

如图9所示，当R2的波束81在区域A中询问目标时，这根据R2的有效询问瓣的持续时间的其PR对每次询问AC_R2做出响应。

根据本发明的方法，在R2的每个回合，对于从区域A发射多个DF11_R2的每个目标：

-从以下估计每个干扰的R1参考框架中的方位角：

○使用R1在操作方面计算的目标轨迹，在干扰时的图线的R1方位角；

○使用干扰时的天线的方位角，在干扰时的图线的R1天线方位；

○根据其R1天线方位和图线的方位之间的差的干扰的R1方位角加上图线的方位角；

-通过利用R2的估计位置计算每个干扰的R2方位角；

-根据R2的一个回合中的同一目标的2个干扰之间的最大R2方位角差计算R2的询问瓣的估计值。

接下来，例如，R2的询问瓣的这些各个估计值在足够长的时间内积累以确定用于固定波束雷达的足够的锐度(最常见的情况)。

R2的AC询问瓣的宽度从以下评估：

-出现的主块的方位角宽度；

-加上R2的AC周期的等效方位角乘以PR+1。

干扰源的辐射功率

在该部分，通过R2的AC询问辐射的功率被近似。

现在将给出第二步骤的子步骤的描述：雷达处的每个目标的响应速率和阻塞速率的表征35以及雷达处的每个区域的1090MHz频谱的表征。

雷达处的每个目标的响应速率和阻塞速率的表征

可以注意，对于给定的雷达，基于其具体特征，有如下限定：

-其可操作雷达覆盖范围(常规)；

-其环境的测量覆盖范围(用于本发明的目的)。

应注意，在图4的示例中，可操作覆盖范围被认为等于环境的测量覆盖范围。

例如，为了表征应答器的响应速率，雷达对测量覆盖范围内的所有目标：

-通过对目标生成的所有同步响应和异步响应进行计数来测量雷达接收到的每个目标的总体响应速率；

-分解雷达接收到的来自每个目标的总体响应速率：

○按生成的响应的长度，短或长(根据官方规格)；

○按响应类型：

■在覆盖范围内激发；

■在覆盖范围外激发；

■未激发。

例如，这些操作在不同时间段执行。

对于应答器的阻塞速率，这代表1090MHz频谱的拥塞。具体地，当应答器接收到询问时，其他询问器根据以下被阻塞：

-其是否响应(这样其不能处理另一询问)；

-其是否不响应，因为：

○其不是预期的接收方；

○其不在雷达的天线瓣内；

○询问的解码消息是错误的；

○其已达到其生成响应的最大数量。

对于给定目标，雷达通过分析该目标的(例如对于R2的)干扰来确定应答器是否被阻塞。下文给出了一个示例性分析：

-在证明缺乏来自应答器的响应的时间内接收到一个干扰，因此应答器被正常占用；

-如果没有干扰证明同步缺乏响应，则雷达R1随后声明应答器的阻塞(在图5至图9的示例中)。

为了判定应答器的正常占用，雷达R1计算例如在应答器处接收到R1和R2各自的询问时这些询问的位置。如果R1的询问在R2询问之后的时间间隔内并且在应答器发射对R2的响应之后分配给应答器的死时间结束之前到达应答器，则证明缺乏来自应答器的响应。

对于环境的测量覆盖范围内的所有目标，雷达可以通过对目标生成的所有未经证明的缺乏响应进行计数并且随后对各个时间段标注它们的日期来测量雷达跟踪的目标的阻塞速率。

例如，当阻塞速率超过用户限定的阈值时，自动生成预警。这些阈值被预先限定以便检测飞行器的应答器的潜在故障，条件是在先前的时间段期间应答器的响应速率不超过ICAO的限制。

雷达处的每个区域的1090MHz频谱的表征

该表征与所描述的关于响应速率和阻塞速率的表征非常相似。

其侧重于地理区域而非应答器。下文给出了按区域的频谱的表征的描述，之后给出了按区域和按干扰雷达的频谱的这个表征的描述。

空域被划分为基本3D“纬度-经度-高度”单元(例如，根据类似于S模式雷达的运行操作的S模式覆盖地图相似的原理)，对每个单元执行以下操作：

-对(存在于单元中并且被这个雷达接收到的)每个目标生成的所有同步响应和异步响应进行计数，从而使得可以根据目标在空间中的位置构建响应速率的地图；

-对每个目标被阻塞来自该雷达的询问的所有次数进行计数，从而使得可以根据目标在空间中的位置构建阻塞速率的地图。

例如，这些操作在不同时间段内再次执行。

应注意，在异步响应中考虑ADS-B报文，因为它们由相同的应答器发射，因此在ICAO的限制内变得相关。

为了按区域和干扰雷达来表征1090MHz频谱，可以使用上述表征干扰源的子步骤的结果，其中明显干扰雷达R1的每个其他雷达(考虑示例中的雷达R2)首先被表征，也就是说，具有明显存在目标的足够大的交叠区域，此二者允许测量，但更简单地证明其中的关注。

对于每个单元，通过以下操作分解单元中的总体响应速率：

-识别该单元中的每个干扰雷达(在该单元中产生干扰)；

-将每个雷达与由于每个雷达导致的响应速率相关联；

-指定针对每个雷达生成的响应的性质和速率。

每个干扰雷达的特征也与该单元相关联，这些特征是例如：

-干扰雷达R1的雷达的位置；

-天线的旋转速度；

-询问瓣的宽度；

-“全部呼叫”询问速率；

-辐射功率。

图10示出了作为示例的在具有四个二次雷达的示例中的每个区域每个雷达的响应速率的概况，其中与先前示例相比，两个雷达R3和R4添加到雷达R1和R2，三个雷达R2、R3和R4干扰雷达R1。雷达覆盖范围在若干个示例性区域交叠，诸如在R1的可操作覆盖范围中交叠。

-区域1；仅R4的可操作覆盖范围；

-区域2；R4和R3的发射范围；

-区域3；R3的发射范围和R2的可操作覆盖范围；

-区域4；R3和R2的发射范围；

-区域5；仅R2的可操作覆盖范围；

更具体地，图10示出了雷达R1的覆盖范围内的询问速率的地理地图，其中两个基本空间单元101、102以示例方式示出。响应速率信息还辅之以表征异步响应的源的信息。

这些值仅被给出作为概况演示的一个示例，没有任何反映现实的需求(最大值，没有相关联的测量时间基础等)。

第一单元101位于第一交叠区域(雷达R1和雷达R4的覆盖范围之间的交叠区域)中。在雷达R1的参考框架中，该单元位于260°的方位角和190Nm的距离处。对于该单元，生成异步响应的源是雷达R4。对该源获得的特征包括：

-其位置，在R1的参考框架中在225°的方位角和280Nm的距离处；

-其天线的旋转速度，每次扫描6秒；

-“全部呼叫”询问周期，这里给出“全部呼叫”询问频率IRF_AC等于120Hz。

从该单元101中存在的目标接收到的同步和异步响应的峰值速率是：

-对于DF11等于0；

-对于DF4等于100/秒；

-对于DF5等于15/秒；

-对于DF20等于150/秒；

-对于DF21等于30/秒。

单元中的总体响应速率是所有这些速率总和。

第二单元102位于另一交叠区域(雷达R1、R2和R3的覆盖范围之间的交叠区域3)中。在雷达R1的参考框架中，该单元位于130°的方位角和220Nm的距离处。对于该单元，生成异步响应的源是雷达R2和雷达R3。

对源R2获取的特征包括：

-其位置，在75°的方位角和310Nm的距离处；

-其天线的旋转速度，每次扫描4秒；

-“全部呼叫”询问频率IRF_AC等于100Hz。

R2生成的同步响应和异步响应的峰值速率为：

-对于DF11等于100/秒；

-对于DF4等于0；

-对于DF5等于0；

-对于DF20等于0；

-对于DF21等于0。

对源R3获得的特征包括：

-其位置，在140°的方位角和300Nm的距离处；

-其天线的旋转速度，每次扫描5秒；

-“全部呼叫”询问频率IRF_AC等于90Hz。

R3生成的同步响应和异步响应的峰值速率为：

-对于DF11等于0；

-对于DF4等于80/秒；

-对于DF5等于10/秒；

-对于DF20等于120/秒；

-对于DF21等于20/秒。

来自在该单元102中移动的目标的同步响应和异步响应的总体速率是所有这些速率的和。

在单个雷达中，本发明还提出执行相同的分析以便检测周围的雷达并表征它们(没有评估询问速率的目的)。

现在将给出第三步骤的子步骤描述，这是可选的。这些子步骤是多雷达模式中的每个目标的响应速率和阻塞速率的表征，在多雷达模式中按区域和按干扰的1090MHz频谱的表征以及在多雷达模式中的周围雷达的定位。

多雷达模式中的每个目标的响应速率和阻塞速率的表征

在单雷达模式(如上述示例中的雷达R1的示例)中，测量每个目标的响应速率的精度受雷达的范围和所有目标产生的响应负载二者的限制。

因此该子步骤的目的是通过利用执行该第四个子步骤的每个雷达传送的信息执行与上文在单雷达模式中描述的表征子步骤(子步骤中的第四个子步骤)相同的任务。因此，如果这些雷达属于执行该第四子步骤的该雷达网络，则通过利用ATC系统的更高级别处的这些测量，可以提高测量的精度并固定干扰雷达的标识符。

所传送的信息是：

-每个雷达管理的目标的轨迹(对于正常ATC控制中心，同上)；

-对于每个图线：

○其瓣中的询问、日期和状态(在该情况下具有针对响应的指针的失败或成功)；

○同步响应，其日期和特征尤其由类型、功率和内容描述；

-对于每个干扰：日期和特征通过类型、强度、内容等描述的响应。

因此，多雷达方法使得可以以更精确和可靠的方式针对多雷达覆盖区域内的每个目标构建其响应速率和阻塞速率，尤其是：

-通过对每个雷达对该目标的询问速率进行计数并且因此从统计数据中消除由网络中的另一雷达声明的干扰，其与在应答器处的接收日期同步，从而：

○这次考虑由于响应的范围或交叠而未被检测为干扰的响应

○如果对另一雷达的询问与对声明阻塞的雷达的询问日期同步，则确认或不确认假设的阻塞；

-通过移除由网络中的多个雷达同时检测到的重复干扰；

-通过用民用ATC中的这些雷达的安装者已知的值替换网络中的雷达的特征的估计值。

当响应速率或阻塞速率超过指向需要修复的应答器故障的用户限定的阈值(低于ICAO限定的最低限)时，管理每个目标的这些数据使得可以生成预警。

在多雷达模式中按区域和按干扰的1090MHz频谱的表征。

与上述子步骤相同，多雷达方法使得可以提高覆盖空间和来自目标的响应的测量精度二者。

因此，多雷达方法使得可以在多雷达覆盖区域内针对各个时间段更精确地和更可靠地构建：

-响应速率的地图；

-对于每个贡献元件(网络中的雷达、ADS-B等)，响应的性质及其速率；

-阻塞速率的地图。

当某些单元的响应速率或阻塞速率超过用户限定的阈值时，按区域管理这些数据使得可以生成预警。

此外，使该信息交叉相关允许操作者识别应答器堵塞的源，并且因此允许其：

-针对网络中的某些雷达构建不同的设定策略(降低功率、范围、询问速率等)以便本地降低响应速率，

-或寻找雷达网络中的未引用的外部污染源。

典型地在投射到作战战区的军用雷达的配置中，根据与上述原理相同的原理的多雷达检测和定位方法使得可以增加所分析的空间的覆盖范围和其他雷达的检测/定位速率二者。

Claims (13)

1.一种用于表征至少一个可操作二次雷达(R1)的环境(41,42,43)中的S模式询问和响应的密度的方法，所述环境由所述雷达(R1)覆盖的空域限定，S模式目标正在通过所述环境，S模式目标是对由二次雷达发射的S模式询问发射响应的目标，其特征在于所述方法包括：

-第一步骤，其中所述雷达(R1)：

ο借助于S模式目标对所述雷达(R1)发射的询问的同步响应或者长ADS-B报文中传送的S模式目标的位置来检测和定位所述S模式目标；

ο检测(32)由相同的S模式目标发射并且因此不会由所述雷达(R1)激发的异步响应；

ο对于每个定位目标，将其异步响应与对所述雷达(R1)的同步响应或所述ADS-B报文给出的位置相关联(33)；

-第二步骤，其中所述雷达(R1)：

ο基于所述关联，通过对在各个给定时间段内从所述目标接收到的同步响应和异步响应的数量进行计数，确定(35)每个目标的响应速率；

ο将所述环境划分为基本空间单元(101，102)，通过对位于每个单元中的每个目标接收到的同步响应和异步响应的数量进行计数来确定(36，37)每个单元的响应速率，所述响应速率表征每个单元或每组单元的S模式询问和响应的密度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述雷达(R1)通过连续处理(21)来检测(32)异步响应，所述连续处理涉及检测和解码在每个天线方向图(11，12，13，14)上接收到的异步响应，所述处理分别地利用每个所述方向图。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方向图是和方向图(11)、差方向图(12)、前控制方向图(13)和后控制方向图(14)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，不会由所述雷达(R1)激发的所述异步响应是：

-由能够是任何类型的询问器的另一二次雷达(R2，R3，R4)激发的响应；

-和/或由所述目标自动生成的响应，其包括ADS-B或TCAS报文响应。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第二步骤中，所述雷达(R1)表征异步响应的源(R2，R3，R4)，所述源为能够是任何类型的询问器的二次雷达，源由来自以下特征中的至少一个特征来表征：

-所述源的身份；

-所述源的天线的旋转周期；

-所述源的位置；

-所述源的“全部呼叫”询问速率；

-所述源的询问瓣的宽度；

-所述源辐射的功率。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当从目标接收到的响应的速率超过给定阈值时，生成警报信号。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当至少一个单元(101，102)的响应速率超过给定阈值时，生成警报信号。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，目标的阻塞是所述目标不能发射对S模式询问的响应，在所述第二步骤中，所述雷达(R1)通过以下方式通过分析来自所述目标的异步响应来表征目标的阻塞速率：

-通过以下方式表征缺乏来自该目标的应答器的响应：

ο其占用以使用尚未接收到应答器处的响应的询问的同步干扰生成响应；

ο或者在没有对询问的响应之前的时段内响应速率超出ICAO限制；

-或者通过假设对应于以下情况的另一场景：

ο由多个传感器发射的、不由该目标的应答器解释的询问交叠；

ο该目标的应答器已达到其最大响应速率，即便这低于ICAO的最低标准。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在多雷达背景下，也就是说通过至少两个二次雷达执行所述第一步骤和所述第二步骤，考虑来自两个雷达的所有的同步响应和异步响应，计算所述至少两个雷达中的每个雷达所获得的所述响应速率，以便获得更精确的整体响应速率，借助于这些整体速率表征询问密度。

10.根据权利要求8和9所述的方法，其特征在于，考虑来自这两个雷达的所有的同步响应和异步响应，计算所述至少两个雷达中的每个雷达所获得的所述阻塞速率，以便获得更精确的整体阻塞速率。

11.根据权利要求9和10中任一个所述的方法，其特征在于，从所述至少两个雷达中的每个雷达获得的信息被传送到空中交通管制中心并由所述中心利用。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，利用所述信息以允许调整所有的二次雷达，以便消除过度询问、应答器阻塞以及故障应答器的区域，以便提高ATC监视安全性。

13.二次雷达，其特征在于其能够实现根据权利要求1至12中任一项所述的方法。

Images