航管二次雷達(dá)現(xiàn)場調(diào)試階段假目標(biāo)抑制方法分析

陳漢輝

【摘 要】本文在分析假目標(biāo)形成原因的基礎(chǔ)上，結(jié)合二次雷達(dá)現(xiàn)場調(diào)試工作總結(jié)消除二次雷達(dá)假目標(biāo)的一些方法。

【關(guān)鍵詞】航管二次雷達(dá)；調(diào)試；假目標(biāo)；抑制

0 引言

航管二次雷達(dá)被譽(yù)為空中交通管制員的“千里眼”，是空中交通管制的重要設(shè)備。它采用詢問—應(yīng)答的方式工作，由地面詢問機(jī)發(fā)射詢問脈沖信號，飛機(jī)應(yīng)答機(jī)根據(jù)收到的詢問信號發(fā)出相應(yīng)的應(yīng)答信號，應(yīng)答信號包括飛機(jī)的二次代碼、氣壓高度、飛行速度等。由于雷達(dá)的詢問—應(yīng)答信號受到地形地物及無線電干擾信號的影響會產(chǎn)生假目標(biāo)，假目標(biāo)會誤導(dǎo)管制員或影響多雷達(dá)信號處理系統(tǒng)，影響飛行安全。本文對假目標(biāo)形成進(jìn)行分析，并結(jié)合設(shè)備現(xiàn)場調(diào)試過程分析抑制假目標(biāo)的一些方法。

1 二次雷達(dá)假目標(biāo)的常見原因和現(xiàn)象

二次雷達(dá)假目標(biāo)形成的原因主要有異步干擾、旁瓣穿透及繞環(huán)、地物反射、同步竄擾和交織、虛幻假目標(biāo)、二次環(huán)繞等。

1.1 反射引起的假目標(biāo)

當(dāng)詢問信號主瓣方向上存在著反射物，詢問信號經(jīng)反射后被應(yīng)答機(jī)接收引起應(yīng)答機(jī)的應(yīng)答，真是的應(yīng)答和反射的應(yīng)答都進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)，這時會造成同一架飛機(jī)在雷達(dá)上顯示為多個目標(biāo)，這些回答標(biāo)牌相同、距離和方位不同。

1.2 同步竄擾和交織

在二次雷達(dá)作用距離內(nèi)，在方位相近的兩架飛機(jī)，如果時間上小于20.3us、在距離上小于（20.3×3×108）/2=3045米時，雷達(dá)接收兩架飛機(jī)的應(yīng)答代碼會發(fā)生重疊，二次監(jiān)視雷達(dá)解碼器會將這些應(yīng)答混淆，從而形成虛假目標(biāo)。應(yīng)答重疊可能會出現(xiàn)粘連、隔離、占位三種狀態(tài)。

1.3 異步干擾

當(dāng)一個地面站主瓣詢問某一目標(biāo)時，目標(biāo)應(yīng)答機(jī)的回答可以通過另一個地面站詢問波束的旁瓣進(jìn)入另一個地面站的接收系統(tǒng)，由于旁瓣接收的信號與該地面站的詢問不同步，從而對另一個地面站造成異步干擾。在多詢問機(jī)和多目標(biāo)情況嚴(yán)重。異步干擾大多數(shù)從詢問天線的旁瓣進(jìn)入。

1.4 目標(biāo)分裂

來自同一架飛機(jī)的詢問—應(yīng)答信號由于波束開裂、地形地物反射等影響，被處理成兩個或多個目標(biāo)。旁瓣詢問引起的繞環(huán)現(xiàn)象也是目標(biāo)分裂的一種情況。

1.5 旁瓣詢問引起回答

如果詢問機(jī)的旁瓣穿透控制波束或者詢問機(jī)的控制脈沖輻射功率降低，會導(dǎo)致旁瓣詢問引起應(yīng)答機(jī)回答。旁瓣詢問引起的回答會干擾真實(shí)的目標(biāo)方位，嚴(yán)重時出現(xiàn)“繞環(huán)”現(xiàn)象，而且假回答過多會導(dǎo)致后續(xù)信號處理過載。旁瓣詢問引起的回答可以通過發(fā)射幅度符合要求的P2脈沖來解決。

2 雷達(dá)調(diào)試中使用的假目標(biāo)抑制方法

2.1 調(diào)整天線仰角

雷達(dá)附近有較高障礙物或?yàn)楸O(jiān)視低空空域?qū)⑻炀€設(shè)置在低俯仰角時，由于反射物增多和雷達(dá)波束打地開裂，引起假目標(biāo)增多和目標(biāo)分裂，一個目標(biāo)顯示為同代碼但不同方位和高度的兩個或以上目標(biāo)。在雷達(dá)調(diào)試過程中，可根據(jù)雷達(dá)站的場地條件，通過抬高天線仰角，從而減少地面反射假目標(biāo)產(chǎn)生的概率。天線垂直覆蓋圖中，主瓣方向上約+8°的增益最高，在約-5°方向上有一個-18dB的二次旁瓣。調(diào)整雷達(dá)天線仰角時可根據(jù)天線的垂直覆蓋圖，使-5°方向上的二次旁瓣避開主要地面反射物。

2.2 RSLS、ISLS、IISLS功能

ISLS（詢問旁瓣抑制）、IISLS（增強(qiáng)型的詢問旁瓣抑制）可通過發(fā)射P2脈沖讓飛機(jī)識別是否旁瓣詢問，若是旁瓣詢問則不進(jìn)行應(yīng)答；RSLS（接收旁瓣抑制）可通過比較和、控制通道的信號識別是否旁瓣接收到的應(yīng)答。二次雷達(dá)可根據(jù)雷達(dá)現(xiàn)場實(shí)際情況開啟/關(guān)閉此項(xiàng)功能。同時還可根據(jù)實(shí)際調(diào)試情況對IISLS進(jìn)行扇區(qū)編程。

2.3 Reft.Supr功能

二次雷達(dá)具有自動檢測反射物的功能。在二次雷達(dá)錄取器中儲存了反射物列表，作為先驗(yàn)信息，如目標(biāo)出現(xiàn)在和反射物方位角一致的方向時，則進(jìn)行虛假目標(biāo)的檢查判定。雷達(dá)依據(jù)探測數(shù)據(jù)，建立實(shí)時反射物分布模型；反過來為雷達(dá)的虛假目標(biāo)的識別與抑制提供依據(jù)。對于新增的反射物，它能根據(jù)虛假目標(biāo)報告計算出產(chǎn)生該虛假目標(biāo)的反射物的位置和大小。相反，對于已經(jīng)消除的反射物，則需要把該反射物從反射物列表中刪除。另外，雷達(dá)還提供手動編輯輸入反射物的功能，只需輸入反射物的初始/終止角度、初始/終止距離后將反射物添加到反射物列表即可。

2.4 靈敏度時間控制

靈敏度時間控制是將檢測門限根據(jù)應(yīng)答距離設(shè)置成一個由遠(yuǎn)到近逐步升高的值，該門限與距離成6dB/倍時程的關(guān)系。正常應(yīng)答信號可以通過該門限，而對于反射等引起的應(yīng)答信號，由于其信號比較弱，不能通過該門限而被抑制掉。二次雷達(dá)允許所有扇區(qū)設(shè)置同一個STC值，也允許用戶根據(jù)不同扇區(qū)設(shè)置不同的STC/GTC等級。

2.5 發(fā)射功率扇區(qū)編程

不同的雷達(dá)站場地環(huán)境有所不同，在某些方位上對雷達(dá)的收發(fā)信號形成反射，從而形成假目標(biāo)。發(fā)射功率扇區(qū)編程就是在那些可能造成假目標(biāo)的反射方位上，減小雷達(dá)發(fā)射功率。正常目標(biāo)由于收發(fā)信號較強(qiáng)不影響它的正常檢測，但是反射目標(biāo)信號則被明顯地減弱，從而達(dá)不到正常的檢測門限而被抑制掉了。在某些反射嚴(yán)重而用不影響使用的扇區(qū)甚至可以不發(fā)射。二次雷達(dá)大部分都有功率控制功能，并可對不同扇區(qū)的功率進(jìn)行編程。

2.6 設(shè)置錄取信號置信度門限

二次雷達(dá)可以設(shè)置錄取脈沖信號高置信度與低置信度的門限值，并根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)置錄取信號置信度判決規(guī)則，使低置信度脈沖不被錄取，達(dá)到減少假目標(biāo)錄取的概率。

2.7 抑制Mode A/C/S all-call 及 Mode S-only all-call

在某現(xiàn)場調(diào)試時發(fā)現(xiàn)在離雷達(dá)站大約2NM的距離上，經(jīng)常出現(xiàn)假目標(biāo)。（如圖1中長方框內(nèi)所示）通過調(diào)整天線仰角、提高置信度等手段，無法徹底解決該問題。

經(jīng)過連日的數(shù)據(jù)采集分析，調(diào)試人員判斷假目標(biāo)主要是由于停機(jī)坪上的飛機(jī)長時間不關(guān)閉應(yīng)答機(jī)，導(dǎo)致部分飛機(jī)和建筑物形成固定的反射關(guān)系，造成長時間連續(xù)的假目標(biāo)出現(xiàn)。較多的假目標(biāo)是由停靠在停機(jī)坪或起飛降落的飛機(jī)產(chǎn)生。經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，最終采用了抑制Mode A/C/S all-call 及Mode S-only all-call的非常規(guī)方法。具體的依據(jù)及實(shí)現(xiàn)如下：

根據(jù)國際民航公約附件10卷4里面的下述條款：

3.1.2.10.3.10 Inhibition of replies. Replies to Mode A/C/S all-call and Mode S-only all-call interrogations shall always be inhibited when the aircraft declares the on-the-ground state. It shall not be possible to inhibit replies to discretely addressed Mode S interrogations regardless of whether the aircraft is airborne or on the ground.

3.1.2.10.3.10.1 Recommendation.— Aircraft should provide means to determine the on-the-ground state automatically and provide that information to the transponder.

3.1.2.10.3.10.2 Recommendation.— Mode A/C replies should be inhibited when the aircraft is on the ground to prevent interference when in close proximity to an interrogator or other aircraft.[1]

公約里敘述，在地面上的飛機(jī)應(yīng)對模式A/C/S全呼及模式S全呼詢問應(yīng)不予應(yīng)答，根據(jù)此條款并結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際場地條件，調(diào)試人員對0～3NM的模式S全呼應(yīng)答進(jìn)行抑制。這是消除假目標(biāo)的一種非常規(guī)方法，在實(shí)際調(diào)試中需根據(jù)具體場地環(huán)境斟酌使用。

3 小結(jié)

上述總結(jié)了航管二次雷達(dá)現(xiàn)場調(diào)試階段假目標(biāo)抑制的一些方法，在實(shí)際的雷達(dá)調(diào)試過程中需根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際場地環(huán)境及設(shè)備情況因地制宜運(yùn)用各種假目標(biāo)的方法手段。

【參考文獻(xiàn)】

[1]Annex 10 to the Convention on International Civil Aviation Aeronautical Telecommunications Volume IV Surveillance Radar and Collision Avoidance Systems[Z].

[責(zé)任編輯：湯靜]

經(jīng)過連日的數(shù)據(jù)采集分析，調(diào)試人員判斷假目標(biāo)主要是由于停機(jī)坪上的飛機(jī)長時間不關(guān)閉應(yīng)答機(jī)，導(dǎo)致部分飛機(jī)和建筑物形成固定的反射關(guān)系，造成長時間連續(xù)的假目標(biāo)出現(xiàn)。較多的假目標(biāo)是由?？吭谕C(jī)坪或起飛降落的飛機(jī)產(chǎn)生。經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，最終采用了抑制Mode A/C/S all-call 及Mode S-only all-call的非常規(guī)方法。具體的依據(jù)及實(shí)現(xiàn)如下：

根據(jù)國際民航公約附件10卷4里面的下述條款：

3.1.2.10.3.10 Inhibition of replies. Replies to Mode A/C/S all-call and Mode S-only all-call interrogations shall always be inhibited when the aircraft declares the on-the-ground state. It shall not be possible to inhibit replies to discretely addressed Mode S interrogations regardless of whether the aircraft is airborne or on the ground.

3.1.2.10.3.10.1 Recommendation.— Aircraft should provide means to determine the on-the-ground state automatically and provide that information to the transponder.

3.1.2.10.3.10.2 Recommendation.— Mode A/C replies should be inhibited when the aircraft is on the ground to prevent interference when in close proximity to an interrogator or other aircraft.[1]

公約里敘述，在地面上的飛機(jī)應(yīng)對模式A/C/S全呼及模式S全呼詢問應(yīng)不予應(yīng)答，根據(jù)此條款并結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際場地條件，調(diào)試人員對0～3NM的模式S全呼應(yīng)答進(jìn)行抑制。這是消除假目標(biāo)的一種非常規(guī)方法，在實(shí)際調(diào)試中需根據(jù)具體場地環(huán)境斟酌使用。

3 小結(jié)

上述總結(jié)了航管二次雷達(dá)現(xiàn)場調(diào)試階段假目標(biāo)抑制的一些方法，在實(shí)際的雷達(dá)調(diào)試過程中需根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際場地環(huán)境及設(shè)備情況因地制宜運(yùn)用各種假目標(biāo)的方法手段。

【參考文獻(xiàn)】

[1]Annex 10 to the Convention on International Civil Aviation Aeronautical Telecommunications Volume IV Surveillance Radar and Collision Avoidance Systems[Z].

[責(zé)任編輯：湯靜]

經(jīng)過連日的數(shù)據(jù)采集分析，調(diào)試人員判斷假目標(biāo)主要是由于停機(jī)坪上的飛機(jī)長時間不關(guān)閉應(yīng)答機(jī)，導(dǎo)致部分飛機(jī)和建筑物形成固定的反射關(guān)系，造成長時間連續(xù)的假目標(biāo)出現(xiàn)。較多的假目標(biāo)是由?？吭谕C(jī)坪或起飛降落的飛機(jī)產(chǎn)生。經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，最終采用了抑制Mode A/C/S all-call 及Mode S-only all-call的非常規(guī)方法。具體的依據(jù)及實(shí)現(xiàn)如下：

根據(jù)國際民航公約附件10卷4里面的下述條款：

3.1.2.10.3.10 Inhibition of replies. Replies to Mode A/C/S all-call and Mode S-only all-call interrogations shall always be inhibited when the aircraft declares the on-the-ground state. It shall not be possible to inhibit replies to discretely addressed Mode S interrogations regardless of whether the aircraft is airborne or on the ground.

3.1.2.10.3.10.1 Recommendation.— Aircraft should provide means to determine the on-the-ground state automatically and provide that information to the transponder.

3.1.2.10.3.10.2 Recommendation.— Mode A/C replies should be inhibited when the aircraft is on the ground to prevent interference when in close proximity to an interrogator or other aircraft.[1]

公約里敘述，在地面上的飛機(jī)應(yīng)對模式A/C/S全呼及模式S全呼詢問應(yīng)不予應(yīng)答，根據(jù)此條款并結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際場地條件，調(diào)試人員對0～3NM的模式S全呼應(yīng)答進(jìn)行抑制。這是消除假目標(biāo)的一種非常規(guī)方法，在實(shí)際調(diào)試中需根據(jù)具體場地環(huán)境斟酌使用。

3 小結(jié)

上述總結(jié)了航管二次雷達(dá)現(xiàn)場調(diào)試階段假目標(biāo)抑制的一些方法，在實(shí)際的雷達(dá)調(diào)試過程中需根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際場地環(huán)境及設(shè)備情況因地制宜運(yùn)用各種假目標(biāo)的方法手段。

【參考文獻(xiàn)】

[1]Annex 10 to the Convention on International Civil Aviation Aeronautical Telecommunications Volume IV Surveillance Radar and Collision Avoidance Systems[Z].

[責(zé)任編輯：湯靜]