什么是二次雷达

二次雷达是现代航空管制与监视系统中的核心设备，它并非直接探测目标，而是通过询问与应答的协同方式，精准获取飞机的身份、高度、速度等信息。与依赖反射信号的一次雷达不同，二次雷达实现了从“被动看”到“主动对话”的革命性跨越，极大地提升了空中交通管理的安全性与效率，是构建现代化空管体系的基石。

       在广袤无垠的天空中，成千上万的飞机沿着既定航线穿梭往来。如何确保它们安全、有序、高效地飞行，避免碰撞，并在地面人员的掌控之中？这背后离不开一套精密而复杂的监视系统。其中，雷达技术扮演着“天空之眼”的角色。然而，你可能不知道，雷达家族中有两位核心成员：一位是大家相对熟悉的“一次雷达”，另一位则是本文的主角，功能更为强大和智能的“二次雷达”。那么，究竟什么是二次雷达？它如何工作，又为何在现代航空中不可或缺？让我们一同深入探索。

       从“独白”到“对话”：雷达技术的演进

       要理解二次雷达，首先需要了解其前身——一次雷达。一次雷达的原理类似于蝙蝠的回声定位。它主动向空中发射无线电波脉冲，这些电波遇到飞机等物体后，一部分能量会被反射回来，被雷达天线接收。通过计算发射与接收的时间差，可以确定目标的距离；通过天线的指向，可以确定目标的方位。这是一场“独白”，雷达只能“看到”那里有个东西，却无法确切知道它是什么、是谁、要飞多高。

       一次雷达的局限性显而易见：它无法识别目标身份，容易受到地面建筑、山川等杂波干扰，且探测距离和精度受目标反射面积（雷达截面积）影响很大，小型飞机或反射信号弱的物体可能无法被有效探测。随着航空交通流量的Bza 式增长，空中管制员迫切需要更丰富、更精确的飞机信息。于是，二次雷达应运而生，它将监视模式从“独白”升级为“对话”。

       核心原理：协同式的询问与应答

       二次雷达系统的核心在于“协同”。它由地面设备和机载设备两部分共同组成，缺一不可。地面设备称为“询问器”，通常与一次雷达天线共址安装，同步旋转。机载设备称为“应答机”，安装在飞机上。

       其工作流程是一场精心设计的空地数据对话：首先，地面询问器朝向天空发射特定的编码询问信号（询问脉冲对）。当飞机上的应答机接收到这个属于它的“呼叫”信号时，它会根据询问的模式，自动回复一个包含特定信息的编码应答信号。地面站接收到这个应答信号后，进行解码处理，便能得到关于这架飞机的详细信息。这个过程瞬间完成，随着天线旋转，系统可持续与覆盖空域内的所有装备应答机的飞机进行“对话”。

       身份标识：独一无二的空中名片

       二次雷达最基础也是最重要的功能之一是识别飞机身份。这是通过一个四位八进制数字的代码实现的，即“应答机编码”，也称为“离散编码”。在飞行前，空中管制员会为每架飞机指定一个唯一的编码（如“1234”）。飞行员将此编码设定到机载应答机上。当应答机回复地面询问时，这个编码就包含在应答信号中。于是，在地面管制员的雷达显示屏上，代表该飞机的光点旁边便会清晰显示出“1234”这个标识。管制员从而可以准确地将雷达目标与飞行计划对应起来，直呼其名地进行指挥，这是空中安全间隔保障的根本。

       高度报告：精准的垂直维度监控

       除了“你是谁”，管制员还必须知道“你在多高”。二次雷达通过一种特殊的询问模式（模式C）来获取飞机的气压高度。飞机上的应答机与机载大气数据计算机相连，能够获取飞机当前的标准气压高度。当接收到模式C询问时，应答机将当前高度信息编码在应答信号中回复。地面系统解码后，便能将高度信息（通常以百英尺为单位）与飞机的身份、位置一同显示。这使得管制员能够清晰掌握空中交通的垂直分布，实施分层管理，确保不同高度的飞机之间保持安全垂直间隔。

       模式划分：不同场景下的专用“对话频道”

       为了使询问更有针对性，二次雷达系统设计了不同的询问模式，类似于不同的对话频道。除了上述用于获取高度信息的模式C，最常用的是模式A，用于获取身份识别码。模式S（选择性询问）则是一次重大升级，它允许地面站使用包含飞机唯一地址的询问信号，实现与单架飞机的“点对点”通信，避免了多架飞机同时应答造成的信号干扰（混杂），并能传输更多数据。此外，还有军用模式等，用于特定用途。飞行员根据管制指令切换应答机的工作模式，以适应不同的管制阶段和要求。

       信号与干扰：系统面临的挑战与应对

       任何无线电系统都面临干扰问题，二次雷达也不例外。常见的干扰包括“混杂”，即多架飞机同时应答，导致信号重叠，无法解码；“绕射”，指应答信号被大型物体（如山峰）遮挡后产生的多路径反射，可能造成虚假目标；“异步干扰”，来自其他非协同的雷达信号。为了解决这些问题，现代二次雷达采用了多种技术，如采用方向性更强的天线、改进信号处理算法、推广使用抗干扰能力更强的模式S等。国际民用航空组织等权威机构也不断更新技术标准，以提升系统的整体鲁棒性。

       一次与二次的融合：空管雷达的“黄金搭档”

       在实际应用中，一次雷达和二次雷达并非相互替代，而是优势互补、协同工作的“黄金搭档”。通常，它们的天线背靠背安装在同一根旋转轴上，实现同步扫描。一次雷达提供对所有反射物体的“全景监视”，包括那些没有安装应答机的飞机、无人机、鸟类甚至天气现象，它是无源监视的基础。二次雷达则提供经过筛选的、信息丰富的“精准情报”。在管制员的综合显示屏上，两种雷达的数据会叠加融合，一个目标可能同时拥有一次雷达回波和二次雷达标识，这为管制决策提供了双重验证和更全面的态势感知。

       模式S：迈向新一代的里程碑

       传统模式A/C二次雷达虽然功能强大，但其广播式的询问方式在密度空域容易饱和，且数据传输能力有限。模式S（S模式）的出现是二次雷达技术的革命性飞跃。它最大的特点是“选择性寻址”。每架装备模式S应答机的飞机都有一个全球唯一的24位地址。地面询问器可以像打电话一样，直接“呼叫”某一架飞机进行一对一通信，其他飞机则保持静默。这彻底解决了信号混杂问题，极大地提高了数据链路的可靠性和效率。

       不仅如此，模式S还是一个强大的空地数据链。除了基本的身份和高度信息，它还能上下行传输大量数据，例如飞机的意图信息、速度矢量、航向、甚至气象数据等。这为更高级的空中交通管理服务，如自动相关监视-广播（广播式自动相关监视）的应用，奠定了物理基础。模式S已成为新一代空管系统的核心标准，正在全球范围内加速部署。

       在空管体系中的支柱作用

       二次雷达是现代空中交通管制系统的三大信息支柱之一（另两者为飞行计划与话音通信）。它提供的实时、精确、带有身份标识的目标动态信息，是管制员实施雷达管制（相对于程序管制）的先决条件。基于二次雷达数据，自动化系统能够计算冲突告警、进行飞行轨迹预测、辅助排序，极大地提升了空域容量和运行效率。可以说，没有二次雷达，当今繁忙枢纽机场的高效运转和复杂空域的管理将是不可想象的。

       应用领域的持续拓展

       二次雷达的应用早已不局限于民用航空交通管制。在军事领域，它是敌我识别系统的核心组成部分，用于在复杂战场环境下快速、准确地区分友方和敌方航空器，避免误伤，这一功能至关重要。在航天领域，二次雷达原理也被用于对空间飞行器的跟踪与测控。此外，在机场地面活动区，部署了功率较小的二次监视雷达，用于监视滑行、停放的飞机和车辆，防止地面运行冲突，这类系统通常称为机场地面探测设备或机场场面监视雷达。

       技术发展的未来趋势

       随着航空技术的进步，二次雷达也在持续演进。未来的发展趋势主要体现在以下几个方面：一是与广播式自动相关监视等新兴监视技术的深度融合，构建多层次、冗余、可靠的协同监视网络；二是进一步提升系统的抗干扰和网络安全能力，应对日益复杂的电磁环境和潜在威胁；三是发展多功能一体化射频系统，将一次雷达、二次雷达、通信乃至电子对抗等功能集成，降低设备的体积、重量和功耗；四是利用人工智能和大数据技术，对雷达数据进行深度挖掘，实现更智能的态势感知和预测性管制。

       对航空安全与效率的深远贡献

       回顾航空发展史，二次雷达的普及与应用，是推动空中交通安全水平跃升和空域容量大幅增长的关键技术因素之一。它使得管制员从依赖飞行员周期性位置报告的程序管制，跨越到能够“看得见、叫得应、管得住”每一架飞机的雷达管制时代。它减少了飞行间隔，优化了航路航线，提升了航班正点率。根据国际民用航空组织的评估，基于雷达的监视技术显著降低了空中相撞和跑道侵入的风险。每一架平安起降的航班背后，都有二次雷达系统在默默守护。

       看不见的守护者

       二次雷达，这套由地面询问器与机载应答机共同构成的协同监视系统，就像一位看不见的空中交通协奏曲指挥。它通过精密的无线电问答，将分散在三维空域中的钢铁巨鸟转化为管制屏幕上清晰可辨、信息丰富的光点符号，编织成一张有序的安全之网。从基本的身份识别与高度报告，到先进的模式S数据链，二次雷达技术不断进化，持续巩固着现代航空运行的基石。当下次您乘坐飞机翱翔天际时，或许可以想到，正有一道道无形的问答电波穿梭在机身与地面之间，默默保障着旅程的平安与顺畅。这，便是二次雷达的意义——它虽不直接映入眼帘，却是守护蓝天秩序不可或缺的智慧之眼。