空中交通管制
AIR TRAFFIC CONTROL SYSTEM
- 概述
ATC，空中交通管制。由导航设备、雷达系统、二次雷达、通信设备、地面控制中心组成空中交通管理系统，完成监视、识别、引导覆盖区域的飞机，保证正常安全的飞行。ATC地面站询问机载ATC系统，ATC应答机以编码的的形式回应地面站的询问，ATC应答机同样回应其他飞机TCAS S模式的询问，用以辅助完成TCAS防撞系统。
当装有TCAS计算机的飞机以MODE S信号询问本机的ATC应答机时，ATC应答机的MODE S应答信号包括下列数据：
- 最大空速
- TCAS协调信号
- TCAS状态
- 高度
- 模式A识别码
- 24位地址
- 雷达
雷达管制员根据雷达显示，可以了解本管制空域雷达波覆盖范围内所有航空器的精确位置，因此能够大大减小航空器之间的间隔，使管制工作变得主动，管制人员由被动指挥转变为主动指挥，提高了空中交通管制的安全性、有序性、高效性。目前在民航管制定使用的雷达种类为一次监视雷达和二次监视雷达。
一次雷达（PSR） Primary surveillance radar
天线以一定地速率在360°范围内旋转，利用无线电反射回波信息来发现目标。T0时发出电磁波，T1时接收到飞机反射的回波，根据T0和T1的时间差计算出距离。但是这种方式只能发现空中有几架飞机，并不能区别飞机A、飞机B在显示器上只显示一个亮点而无其他数据。
二次雷达（SSR）Secondary surveillance radar
通过地面询问机（interrogator）和接受机载应答机（transponder）反馈的信息来发现和识别目标。区别于一次雷达的地方就是：二次雷达以询问-应答的方式发射的电磁波里面携带有某架飞机的24bit地址码，有针对性地向空中喊话，空中相应飞机收到电磁波后会做出应答。二次监视雷达能在显示器上显示出标牌、符号、编号、航班号、高度和运行轨迹等及特殊编号。
- 应答机的几种模式：民用的模式主要有模式A，模式C和S模式。
- 模式A和模式C
这两种模式是目前在全球使用最广泛，当机载应答机接收到地面询问机的询问信号时，便将自己的四位编码（飞机代码识别）发出作为回应，这就是原始的A模式，当回应时还报告自己的气压高度信息时，就是C模式。
- S模式，选择呼叫，主要功能是监控
S模式是新兴的一种模式，也是将来的发展方向，它是一种可以传输数据链的模式，其发射时不但具有C模式的功能，还可以传输飞机的24位地址码（ICAO-24bitcode），如果硬件和软件支持，它还可以传输飞机的航班号码，空速，地速，航向，高度以及GPS等信息，能够实现点名式的询问应答，目前大多数的民航客运飞机都支持S模式，因为空中自动防撞系统TCAS需要S模式应答机来支持，S模式和A模式C模式是兼容的。询问频率：1030MHZ；回答频率：1090MHZ
- ICAO-24bit code
所有现代的飞机出厂时都被指定了一个24位编码，每一架飞机的编码都是唯一的，就象飞机的身份证一样，在正常情况下，编码是伴随飞机终身的。根据排列和组合，24位编码资源有16777214个，而目前的A模式四位编码资源只有4096个，随着航空业的高速发展，特定区域内飞机达到一定数量后，A模式四位编码的分配就会非常困难，而使用S模式发射24位地址码就可以解决此问题，由于24位编码的唯一性，所以在不久的将来，飞行中飞行员无须设置应答机编码。只要地面雷达识别飞机的24位编码，就可以知道飞机的号码，通过计算机系统和数据链还可以生成诸如航班号，飞行起飞机场，目的地机场等等所有需要信息。
- 应答机方式选择
应答机模式选择有几个位置，以下为ATC使用到的功能：
- TEST：这个按压式的按钮用于ATC应答机功能测试。
- ALT OFF（altitude reporting off）：被激活的应答机回应ATC询问，应答不包括高度。原始的A模式，只发射飞机的应答机编码信息。只有当C模式应答机的高度信息不准确或错误时使用。
- XPNDR（transponder）：激活的应答机回应ATC的询问。C模式，发射飞机应答机编码和气压高度，当机载防撞系统失效，或TCAS工作不正常时置于此位。
- TA ONLY ：当飞机机动能力下降，飞机可能不能满足TCAS系统给出的措施通告时时置于此位，如单发等。
- TA /RA ：正常使用位置，提供咨询通告、措施通告。
对于需要在地面使用应答机的机场：
- 推出前，输入指定的应答机编码，方式选择电门设置在XPONDER，（NG系列保持状态电门在AUTO）；
- 对正跑道可以起飞时，方式选择电门置于TA/RA；
- 落地后，方式选择电门设置为XPONDER，（NG系列保持状态电门在AUTO），关车后置于STBY。
- 飞机脱离跑道后，应答机按需调整到备用位以防止塔台屏幕上继续显示，发送高度报告，这样会影响空中交通管制。也会对同一空域其他飞机造成TCAS干扰。
- ATC系统的相关部件
ATC系统有以下部件
- 上部天线
- 下部天线
- ATC同轴开关 2
- ATC/TCAS控制面板
- ATC应答机 2
两部天线发射来自ATC应答机的信号并且发送收到的信号给ATC应答机，这些信号会通过ATC同轴开关。
ATC/TCAS控制面板发送识别和控制数据给应答机，控制面板也可以选择使用应答机1或者应答机2。ADIRU提供气压高度给ATC应答机。
ATC应答机与TCAS计算机存在交联。ATC应答机的工作模式分为3种：A模式，C模式，S模式。这三种模式并存，其中A模式主要负责在完成应答时，将飞机的4位代码作为应答机的信号发送出去；C模式则是将大气数据系统所提供的高度信息作为应答信息发送出去；S模式时，可以传输飞机的24位地址码，如果硬件软件支持，它还可以发送飞机的航班号、空速、地速、航向、高度以及GPS信息。
ATC天线接口
ATC同轴开关从ATC天线电门跳开关处得到电源，当你在控制面板上选择ATC1应答机时，ATC同轴开关不会激励，两部天线连接在ATC1应答机上。当你在控制面板上选择ATC2应答机时，控制面板发送一个离散的接地信号给ATC同轴开关，这将激励ATC同轴开关并连接上下两部天线给ATC应答机2。
MMR接口和MCP接口
每一个MMR给相应的ATC应答机提供GPS位置数据；MCP给每一个应答机提供所选择的高度。
PSEU通过ATC/TCAS控制面板发送空地离散信号给应答机。
空地离散信号的目的：
- 防止ATC系统在空中进行地面测试
- 防止模式A和模式C在地面应答
- 在非易失存储器中记录航段
每一个应答机的BITE连续监控设备的故障，如果BITE监控到故障，应答机将发送这个故障离散信号给控制面板。
ATC/TCAS控制面板
两部控制面板控制ATC应答机和TCAS计算机
以下是在控制面板上ATC的控制和显示：
- 应答机选择电门
- 激活系统的显示
- 应答机代码选择器
- 四位数字识别码
- 应答机模式选择
- 识别电门
- 高度来源电门
- 应答选择
- 故障灯
应答机选择电门/激活系统显示
应答机选择电门是个两位电门用来选择激活哪部应答机工作。当飞行员选择应答机1，控制面板发送一个GROUND STADBY/ON（NOT IN USE）离散信号仅给应答机2，应答机2便成为备份，应答机1被激活；当选择应答机2，控制面板发送一个OPEN STANDBY/ON（IN USE）离散给应答机2来使得其激活，一个GROND STANDBY/ON离散给应答机1并且一个天线传输离散给ATC同轴电门，这使得应答机1处于备份，使得继电器连接ATC天线给应答机2。
识别代码的显示和选择
飞行员使用识别代码选择器来设置4位识别码，该*会码**显示在控制器的显示屏上，代码从0000到7777。7500空中遇到非法干扰/7600无线电通讯失效/7700用于紧急和遇险。
识别电门
当ATC管制员需要识别飞机时，飞行员摁下这个瞬时识别电门，应答机在接下来的18秒内将会增加一个特殊的位置识别脉冲回复询问。
高度来源电门
该电门使用两位电门来选择供给ATC应答机高度数据的来源。当你将电门位置扳倒1时，ADIRU1提供高度数据；当扳倒2时，ADIRU2提供高度数据。
XPNDR FAIL灯
当一下情况发生时，这个灯点亮
- 应答机故障
- 天线故障
- 控制数据故障
- 高度输入故障
ATC 应答机
ATC地面站以1030MHZ的脉冲编码信号询问ATC应答机。应答机以1090MHZ的脉冲编码信号回应询问。
应答器响应空中交通管制雷达信标系统(ATCRBS)模式A和模式C的询问。应答器也响应空中交通管制和TCAS计算机S模式的询问。
摁压TEST可以进行测试，如果某部件故障，相应的LED灯会点亮。
ATC天线
ATC L波段天线接收来自ATC地面站1030MHZ的询问和其他有TCAS飞机S模式的询问，应答机通过L波段天线发射回应信号。ATC天线和DME天线可以互换。
ATC同轴开关
ATC同轴开关连接激活的ATC应答机给上部和下部ATC天线。
以下是电气连接的输入：
- ATC天线电门跳开关
- ATC/TCAS控制面板
ATC同轴开关给ATC系统询问和应答信号提供一个射频接口，以下是连接器：
- ATC应答机1连接器
- ATC天线连接器
- ATC应答机2连接器
- ATC系统的自测试：
摁压应答机前面板的TEST按钮或者选择ATC/TCAS控制面板上的TEST选项，ATC系统即开始自测试。在测试期间，应答机BITE完成以下功能:
- 正常操作测试
- 存储器测试
- 接收电路模拟询问测试
- 天线阻抗测试
- TCAS接口测试
- 控制和高度输入有效性测试
在收发机前面板的测试：
按压并保持TEST电门，前面板上所有ideLED灯将会点亮3S，后续熄灭2S，继续保持TEST电门摁压状态来查看ATC应答机系统相应的状态灯：
These are the LED status indicators and their related conditions:
- TPR green - no LRU failures
- TPR red - LRU failure
- ALT - altitude input from the ADIRU fails
- DATA IN - control panel input fails
- TOP - top antenna fails
- BOT - bottom antenna fails
- TCAS - interface with TCAS fails
- MAINTENANCE - not used
- RESERVED(2) - not used
在控制面板上测试：
摁压然后释放TEST按钮，ATC系统的自测试开始，XPNDR FAIL灯点亮3S，如果测试正常，该灯熄灭，如果存在下述情况，该灯保持亮：
- Antenna failure
- Transponder failure
- Control data failure
- Altitude input failure