曹旦森
民航中南空管局空管设备应用技术开放实验室，广州 510405
随着空管新技术的发展，S模式雷达因为其区别于传统的雷达的询问机制以及包含更多重要的机载下传的数据而得到关注，S模式雷达在空管系统的应用日趋成熟，当前中南地区已经有15路S模式接入自动化系统使用。韶关雷达于2020年11份正式引入中南地区广州管制区域欧洲猫自动化。
S模式雷达在空管自动化系统的深入应用，我们逐渐积累一些排查S模式雷达接入自动化系统异常的经验，本文提供一种S模式雷达丢目标问题的分析及处理方法。
一、欧洲猫自动化系统韶关雷达的接入
由于韶关雷达站距离欧洲猫自动化系统所在的广州区域管制中心有一定的距离，雷达源的数据需要经过传输系统传至自动化系统所在地，然后使用数据分发器把数据接入自动化系统使用。雷达参数配置，起到决定性的作用，如配置错误直接影响到自动化系统的正常解码以及目标显示。
（一）接入线路
韶关雷达信号经过传输系统FA16和FA36分两路传输至广州区管中心，经过信号优选器优选后，得到较好的雷达信号，经过信号分发器，分发至欧洲猫自动化系统、备用自动化系统以及其他一些需要用到雷达信号的系统。接入欧洲猫自动化系统里面需要对参数文件radar_parameter.asf里面的参数进行配置。具体参数信息如1.2章节所示。
（二）欧洲猫自动化系统雷达参数
主要雷达参数示例
------------------------------------------------------------------------------+
--|Radar Nb| Raspp Id|Altitude|Rot Speed | Rot Speed 2 | Grid North | Coordinates|
--|------|---|--------|--------- |-----------|------------|------------------
SITE | 1 | 1 | 34.85M | 15.1898 | 15.1898 | +0.0002000 | |
--+-------------------------------------------------------------------------
PRIMARY_RADAR_RANGE | 150KM |
SECONDARY_RADAR_RANGE | 400KM |
SECTOR_PROCESSING_DELAY | 3 |
雷达参数配置按照实际配置好，其中影响目标显示的关键配置参数有雷达高度Altitude，雷达坐标位置经纬度，雷达扇区缓存等。雷达扇区缓存主要是指自动化数据处理服务器缓存雷达所扫描的扇区范围的多少，雷达所扫描的圆周范围平分为32个扇区，每个扇区覆盖的目标是有限的，雷达扇区缓存设定数值越大表示自动化数据处理服务器处理的数据就越多，从而丢弃的数据就相对少，因而到达容差较大的目的。
（三）S模式雷达数据包及欧洲猫自动化系统雷达处理机制
S模式雷达数据符合Asterix Cat048和Cat034格式，其中Cat048数据包包含S模式基本监视信息，如ICAO 24位地址码、Mode 3/A二次代码、S模式高度报告、飞行状态、航班号、选择高度意图、航迹和转弯报告等；Cat034数据包包含扇区编码、天线旋转周期、系统配置和状态、系统处理模式等基本信息，其中扇区编码很重要，而表示正北信号扇区信息尤其重要，如果该号扇区编码信息丢失，欧洲猫自动化系统就会认为该部雷达的正北信息丢失，即“NORTH_MISSED”。
S 模式的雷达在其天线的扫描周期，会送出一个正北信号，同时会依次送出 32 个扇区信号[1]。可以对韶关雷达收到的CAT034数据包进行解码，分析其统计收到的正北数量和扇区数量。
欧洲猫自动化系统收到符合Asterix Cat048和Cat034格式雷达数据包后，进行解码，对于正比信号丢失的雷达会做出丢正比提示，对于延时较大的扇区的目标会作丢弃处理。目前广州欧洲猫自动化系统接入32路雷达信号，自动化系统对于多路雷达送来的不同格式的信号解码，解码出雷达数据包包含的航空器目标的信息，利用卡尔曼算法处理后，生成融合的航迹目标，在自动化的HMI界面可视化显示。
二、相关案例分析
（一）案例描述
本文以2021年 1月份中南地区广州管制区域欧洲猫自动化系统接入S模式雷达出现的一次案例进行分析问题现象：2020年11份中南地区韶关雷达站二次雷达设备S模式升级后，韶关雷达升级为S模式雷达，经过校飞后引接入欧洲猫自动化系统使用，于2021年1月份，欧洲猫自动化系统的进近MST服务器和区调MST服务器中出现韶关雷达信号频繁跳变，DRA旁路服务器显示韶关雷达有频繁目标丢失，同时检查trace服务器的日志，系统有“APPL_TOO_MANY_NORTH_MISSED”、“Item I048_200_velocity is NOT_PRESENT”等告警。
（二）不正常原因分析
使用雷达数据分析8810仪器进行测试，未发现雷达信号有误码、错包或者带宽不足的异常情况。排除了传输系统的问题。同时用备份自动化系统检查韶关雷达的信号情况，未发现出现丢目标的情况。用备用自动化系统观察韶关单路雷达信号的情况，也没有发现出现丢目标或者信号跳变的情况。同时我们对接入欧洲猫自动化系统端的雷达信号进行解码分析，具体解码参考文献[2]，发现韶关雷达 32 个扇区信号信息均没有丢失，如下图所示，第一列I000_MsgType，表示S模式雷达数据包类型，02表示该数据包类型为扇区扫描信息；第二列I020_SecNum表示扇区编码，由雷达扫描指向的角度所得，数字范围0到31，即32个扇区，下图2可以看出，韶关雷达CAT002数据包解码信息里面的扇区信息没有丢失。
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三、解决方案
我们重点分析“欧洲猫自动化系统雷达参数”里的主要参数配置。通过分析“欧洲猫自动化系统雷达参数”，我们可以看到关于扇区的参数有，SECTOR_PROCESSING_DELAY 扇区缓存，出现too many sector missing for radar N…，当时SECTOR_PROCESSING_DELAY设为3。表示扇区处理数据缓存，或者理解为延时，超过该延时的扇区包含的目标数据包被丢弃。所以，缓存设得越大，自动化系统能够接受的扇区目标就越多。但不能无限大，一方面加重自动化服务器处理数据的负担；另一方面，延迟太多的目标信息本身就是和实际相差太远从而应该被丢弃。但是，该值也不能设得过小，设得小会导致过多扇区目标被认为超过缓存被丢弃，从而出现异常，如丢正比或者目标丢失等。结合其他目前在用的雷达，该项的值明显偏小了。鉴于此，我们把该值适当调大。
经过广州欧洲猫自动化测试平台多次试验测试，当我们把SECTOR_PROCESSING_DELAY的值设为7时，不再出现丢目标和丢正比的情况，目标航迹信息误差符合实际需求。目前，该值的配置已经在欧洲猫自动化系统正式生效运行。因此，此方案是有效可行。
四、结束语
综上所述，本文对欧洲猫自动化系统S模式雷达丢目标问题的分析及处理方法是成功的，该方法的思路从雷达源由传输系统一直到欧洲猫系统下线雷达参数配置进行排查，判断出韶关S模式雷达丢目标的原因，并成功解决问题，对S模式雷达接入欧洲猫自动化系统提供很好的参考经验。这种S模式雷达丢目标问题的分析及处理方法对于S模式雷达应用具有重要现实意义。
参考文献
[1]韩振年. S模式雷达数据处理系统设计与实现[D]:[硕士学位论文].电子科技大学,2010.03
[3]Eurocontrol.EUROCONTROL STANDARD DOCUMENT FOR SURVEILLANCE DATA EXCHANGE Part 2b Transmission of Monoradar Service Messages[S]. Eurocontrol Headquarters, 2017.07
作者简介：曹旦森(1985-)，男，广东湛江人，工程师，硕士，主要研究方向是空管监视设备和空管自动化系统