[发明专利]用于空中交通管制的二次监视雷达系统

说明书

本发明涉及一种用于空中交通管制的二次监视雷达(以下简称为SSR)系统。SSR系统包括多个二次雷达站并且适于确定空中交通工具在二次雷达站中的至少一些二次雷达站的覆盖范围之内的位置。空中交通工具的位置借助在二次雷达站与空中交通工具的应答机之间传输的数据信号的传播时间测量来确定。为了实现精准的传播时间测量，为了允许比较通过二次雷达站测量的传播时间并且为了实现借助所谓的多点定位或者双曲定位过程对空中交通工具的位置进行可靠计算，二次雷达站中的每个都工作在同步本地时基上。

原理上，传播时间测量可以以两种不同的方式来实现：空中交通工具广播地面基站所接收的信号，地面基站测量“到达时差”，或者实现所传输的信号的实际传播时间测量。

二次监视雷达被称为“二次”，以使其区别于通过无线电信号从空中交通工具、例如飞机的外壳被动反射而工作的“一次雷达”。一次雷达在大型全金属飞机的情况下最佳地工作，而对于小型复合飞机不是很好。该一次雷达的范围也受到地形和气象条件(例如雨或雪)限制，并且该一次雷达也检测诸如汽车、丘陵和树之类的不期望的对象。此外，不是所有一次雷达都可估计飞机的海拔高度。二次雷达克服了这些限制，但是二次雷达取决于飞机中的应答机来响应于来自二次雷达站(例如地面站)的专门的询问，以使得飞机更明显并且报告飞机的海拔高度和与飞机有关的其他信息。

二次监视雷达(SSR)系统是用在空中交通管制(ATC)中的雷达系统并且也是用在机载防撞系统(ACAS)中的雷达系统。SSR系统不仅检测和测量飞机的位置，而且向飞机本身请求诸如其身份和海拔高度的附加信息。不像通过检测所反射的无线电信号来仅测量目标的范围和方位的一次雷达系统，SSR取决于其目标装备有雷达应答机，该雷达应答机在某些时刻(例如定期地)发送包含编码数据的信号或者通过发送包含编码数据的响应信号来应答专门的询问信号。编码数据被SSR系统用来通过多点定位而分别定位应答机的位置和飞机的位置。

二次雷达站是位于地面上的某些固定位置处的基站。二次雷达站的位置对于基站所连接到的中央处理单元是已知的，并且被用于确定应答机的位置和飞机的位置。使用多点定位来检测飞机的位置和海拔高度的SSR系统依靠SSR系统的所有二次雷达站的本地时基的精确同步。当前使用的多点定位同步技术是：

—通过外部时钟的同步(公共时钟模式)，外部时钟信号通常由GPS(全球定位系统)或者GNSS(全球导航卫星系统)提供并且由二次雷达站中提供的GPS或者GNSS接收机接收。

—借助单独的附加校准发射机、例如借助该发射机发射的高频(HF)信号的单向同步。二次雷达站位于校准发射机的覆盖区域之内并且只能从校准发射机接收校准信号，但不能向校准发射机发送信号。通过相同的校准发射机同步的所有二次雷达站形成所谓的群。在两个群之间形成相互关系，其中二次雷达站之一从两个或更多校准发射机接收校准信号，并且两个或更多群时基之间的差被传送到中央处理单元。在较大的系统或WAM(广域多点定位)系统中，期望的覆盖区域可超过单个校准发射机所覆盖的区域；各具有自己的时基的多个群必须被建立并且这些群不得不被桥接。用于同步一个群的多个站的同步消息没有包含针对定时的有用信息。仅根据同步消息的到达时间来执行同步，同步消息的内容对于同步不重要。

GB 2 250 154 A和EP 0 653 643 A描述了多点定位系统，这些多点定位系统的基站必须被同步。这些现有技术参考中使用的同步源是HF信号。该信号包括发送信号的基站的标识符(ID)。接收方基站将该ID与关于信号到达该接收方基站的到达时间(TOA)的信息一起转发给这些基站所连接到的中央处理单元。所限定的基站位置在中央处理单元处是已知的。中央处理单元根据ID、TOA和基站的位置确定不同接收方基站的内部时钟的偏移。因此，公知的同步方法需要单独的附加中央处理单元，用于执行基站的同步，其中所有基站必须被连接该单独的附加中央处理单元。此外，用于多点定位系统的同步的HF信号并没有被用于传输有用的定时数据。

[09]因此，本发明的目标是提供没有群的WAM系统的雷达站的容易和简单的高精度的同步。

为了解决该目标，本发明建议一种包含权利要求1的特征的用于空中交通管制的SSR系统。特别是，建议了根据SSR系统的要被同步的二次雷达站所接收到的并且由SSR系统的其他二次雷达站之一所广播的同步信号的内容来同步该二次雷达站。当然，SSR系统的二次雷达站中的一个以上的二次雷达站可根据本发明被同步，特别是SSR系统的所有二次雷达站可被同步。