Вторичный радиолокатор

Вторичный радиолокатор — это радиолокационная система, предназначенная для получения дополнительной информации о воздушных объектах (самолётах, вертолётах, беспилотных летательных аппаратах) путём запроса и приёма ответных сигналов от бортового оборудования (ответчика) этих объектов. В отличие от первичного радиолокатора, который определяет только координаты объекта по отражённому сигналу, вторичный радиолокатор позволяет идентифицировать объект, получать его бортовой номер, высоту, а также другую служебную информацию. Вторичные радиолокаторы являются ключевым элементом систем управления воздушным движением (УВД) и государственного опознавания (система «свой-чужой»).

История

Первые системы вторичной радиолокации появились в 1940-х годах в ходе Второй мировой войны. Первоначально они разрабатывались для опознавания «свой-чужой» (IFF — Identification Friend or Foe). В Великобритании была создана система Mark III, в США — Mark X. Эти системы работали на частотах около 1000 МГц и использовали простые ответные коды, передаваемые бортовым ответчиком при запросе с наземного радиолокатора.

После войны, с развитием гражданской авиации, возникла потребность в универсальной системе идентификации для управления воздушным движением. В 1950-х годах Международная организация гражданской авиации (ИКАО) стандартизировала систему вторичного радиолокатора, известную как SSR (Secondary Surveillance Radar). В качестве основы был взят военный стандарт Mark X, модифицированный для гражданских нужд. Первоначально использовался режим A (передача кода идентификации) и режим C (передача барометрической высоты). В 1960-х годах была внедрена система с селективным запросом (Mode S), позволяющая адресно опрашивать конкретные воздушные суда.

В России и СССР вторичные радиолокаторы разрабатывались в рамках систем УВД и государственного опознавания. Первые отечественные системы, такие как «Крона» и «Пароль», использовались в военной авиации. Для гражданской авиации применялись системы типа «ВРЛ» (вторичный радиолокатор), работающие в режимах A и C. В 2000-х годах в России началось внедрение режима S и систем ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast), которые часто интегрируются с вторичными радиолокаторами.

Принцип действия

Вторичный радиолокатор работает по принципу «запрос-ответ». Наземная станция (запросчик) излучает направленный радиоимпульс на частоте 1030 МГц. Этот сигнал принимается бортовым ответчиком (транспондером) воздушного судна. Ответчик обрабатывает запрос и формирует ответный сигнал на частоте 1090 МГц. Ответный сигнал содержит закодированную информацию в зависимости от режима запроса.

Основные этапы работы:

Запрос: Наземная антенна излучает импульсный сигнал с определённым кодом (режимом).
Приём: Бортовой ответчик принимает запрос и проверяет его соответствие.
Формирование ответа: Ответчик генерирует ответный сигнал, содержащий код идентификации, высоту или другую информацию.
Приём ответа: Наземная станция принимает ответный сигнал, декодирует его и отображает на экране диспетчера.

Важное отличие от первичного радиолокатора: вторичный радиолокатор не использует отражение от корпуса самолёта, а полагается на активный ответ от бортового оборудования. Это позволяет получить чёткий сигнал даже от небольших объектов, но требует обязательного наличия исправного ответчика на борту.

Классификация и режимы работы

Вторичные радиолокаторы классифицируются по используемым режимам работы, которые определяют тип передаваемой информации.

Режимы A и C

Это базовые режимы, используемые в гражданской авиации с 1950-х годов.

Режим A (Mode A): Передаёт четырёхзначный код идентификации, который присваивается воздушному судну диспетчерской службой. Код может быть установлен вручную пилотом. Используется для опознавания рейса.
Режим C (Mode C): Передаёт барометрическую высоту воздушного судна. Высота измеряется бортовым датчиком и кодируется в ответном сигнале. Позволяет диспетчеру видеть высоту полёта.

Режим S (Mode S)

Современный стандарт, введённый с 1990-х годов. Отличается от режимов A/C возможностью селективного (адресного) запроса.

Адресный запрос: Каждому воздушному судну присваивается уникальный 24-битный адрес (ICAO адрес). Наземная станция может опрашивать только конкретное судно, что снижает загрузку радиоканала и уменьшает вероятность коллизий (наложения ответов).
Расширенный объём данных: Режим S позволяет передавать не только идентификатор и высоту, но и другую информацию: скорость, курс, позывной, аварийные сигналы (например, захват/угон). Это делает систему более информативной.
Совместимость: Станции режима S могут работать в смешанном режиме, опрашивая как суда с режимом S, так и старые суда с режимами A/C.

Режимы опознавания «свой-чужой»

В военной авиации используются специализированные режимы для идентификации принадлежности объекта. В России и странах бывшего СССР применяются системы «Пароль», «Кремний-2», «Изделие 60» и другие. Эти режимы работают на тех же частотах 1030/1090 МГц, но используют закрытые криптографические алгоритмы для кодирования запросов и ответов. Наземный запросчик передаёт зашифрованный код, который может быть расшифрован только ответчиком, имеющим соответствующий ключ. В ответ передаётся зашифрованный код, подтверждающий «свой» статус. Системы «свой-чужой» являются государственной тайной и не разглашаются в открытых источниках.

ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)

Хотя ADS-B не является классическим вторичным радиолокатором, он часто интегрируется в те же системы. ADS-B — это вещательный режим, при котором воздушное судно самостоятельно (без запроса) передаёт свои координаты (от GNSS), скорость, идентификатор и другую информацию. Приём сигналов ADS-B осуществляется как наземными станциями, так и другими воздушными судами. В режиме S ADS-B реализован как расширенный формат ответа (Extended Squitter).

Устройство и характеристики

Типичный вторичный радиолокатор состоит из следующих основных компонентов:

Антенна: Обычно это вращающаяся антенна с узкой диаграммой направленности. Для вторичных радиолокаторов часто используются антенны типа «волновой канал» или фазированные антенные решётки. Антенна может быть совмещена с антенной первичного радиолокатора.
Передатчик: Формирует мощные импульсы запроса на частоте 1030 МГц. Мощность передатчика варьируется от нескольких сотен ватт до нескольких киловатт.
Приёмник: Принимает ответные сигналы на частоте 1090 МГц. Имеет высокую чувствительность для приёма слабых сигналов от удалённых объектов.
Процессор: Обрабатывает принятые сигналы, декодирует их, устраняет коллизии и формирует данные для отображения. В современных системах процессор выполняет фильтрацию, трекинг (сопровождение целей) и интеграцию с другими данными (например, с ADS-B).
Система управления и отображения: Обеспечивает интерфейс для диспетчера или оператора.

Основные характеристики вторичного радиолокатора:

Дальность действия: Обычно до 400–500 км (для гражданских систем), зависит от мощности передатчика, высоты полёта объекта и рельефа местности.
Точность определения координат: Ниже, чем у первичного радиолокатора, так как координаты вычисляются по задержке ответного сигнала, а не по отражению. Точность составляет порядка 100–200 метров на дальности 100 км.
Разрешающая способность: Способность различать два близко летящих объекта. Для режимов A/C ограничена, для режима S — выше за счёт адресного опроса.
Скорость вращения антенны: Обычно 6–12 оборотов в минуту.

Применение

Вторичные радиолокаторы имеют широкое применение в различных сферах:

Гражданская авиация: Основной инструмент диспетчеров УВД. Обеспечивает идентификацию рейсов, контроль высоты, предотвращение столкновений. Входит в состав систем управления воздушным движением (например, в России — «Синтез-АР», «Теркас»).
Военная авиация: Используется для опознавания «свой-чужой», управления боевыми действиями, наведения истребителей. Входит в состав систем ПВО и управления авиацией.
Беспилотные летательные аппараты (БПЛА): Для интеграции БПЛА в общее воздушное пространство требуется наличие ответчика режима S или ADS-B.
Мониторинг воздушного пространства: Используется для контроля за полётами в зонах аэропортов, на трассах, а также для обнаружения несанкционированных полётов.

Интересные факты

Частоты 1030/1090 МГц, используемые вторичными радиолокаторами, были выбраны ещё в 1950-х годах и остаются стандартом до сих пор.
Система режима S была разработана для решения проблемы перегрузки радиоканала в густонаселённых районах (например, в Европе), где тысячи самолётов одновременно отвечают на запросы.
Вторичный радиолокатор может быть использован для обнаружения воздушных судов, не имеющих исправного ответчика, но в этом случае он не сможет их идентифицировать.
В России и странах СНГ вторичные радиолокаторы часто интегрируются с первичными в единые комплексы (например, «Утёс-Т», «Лира-Т»).

Критика и ограничения

Основные ограничения вторичных радиолокаторов:

Зависимость от бортового оборудования: Если ответчик на самолёте неисправен или отключён, вторичный радиолокатор не сможет получить информацию. Это может привести к потере контроля над воздушным судном.
Уязвимость к помехам: Система может быть подвержена преднамеренным помехам (глушение, имитация ложных ответов) или случайным помехам от других радиотехнических устройств.
Ограниченная точность: Точность определения координат ниже, чем у первичного радиолокатора, особенно на больших дальностях.
Конфликты и коллизии: В режимах A/C возможно наложение ответов от нескольких самолётов, что затрудняет декодирование.

Источники

Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника. — М.: Советское радио, 1976.
ИКАО. Приложение 10 к Конвенции о международной гражданской авиации. Авиационная электросвязь. Том IV. Системы наблюдения и предупреждения столкновений. — 2014.
Авиационная радиолокация. Учебник для вузов. Под ред. В. С. Вербы. — М.: Радиотехника, 2018.
Федеральные авиационные правила «Радиотехническое обеспечение полетов воздушных судов» (ФАП-128). — М.: Минтранс РФ, 2007.
Stevens, B. L., Lewis, F. L. Aircraft Control and Simulation. — Wiley, 2003.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →