利用二次雷達記錄數(shù)據(jù)分析覆蓋性能

吳勝前 傅竑

摘? ?要：對于民航監(jiān)視二次雷達的覆蓋范圍，一般只有其理論模擬的覆蓋性能，通過飛行校驗可以得到部分航線和高度層的覆蓋性能，無法反映雷達覆蓋的整體真實情況。本文中通過對二次雷達記錄的歷史數(shù)據(jù)進行分析，統(tǒng)計飛行航班的目標報告數(shù)量，對比離散化后覆蓋區(qū)內(nèi)的航線，得到實際工作中的雷達覆蓋性能。分析結(jié)果表明，該方法可以比較準確地反映雷達實際工作中的覆蓋范圍。

關(guān)鍵詞：空管? 二次雷達? 覆蓋范圍? 飛行校驗

在民航監(jiān)視系統(tǒng)中，航管二次雷達對空域的監(jiān)視發(fā)揮著極其重要的作用，它所報告的飛機位置等信息是空管自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)。雷達覆蓋范圍就是在一定技術(shù)條件下對空域的可檢測范圍。

1? 理論雷達覆蓋范圍的計算

二次雷達和應(yīng)答機工作在詢問-應(yīng)答模式時，在理想空間470km范圍內(nèi)，詢問-應(yīng)答信號強度均會超過檢測門限要求。本文為了簡化分析，忽略掉信號傳播中信號強度衰減因素，僅考慮電波傳播。詢問應(yīng)答信號頻率分別為1030MHz、1090MHz，在頻譜中位于微波L波段，此時雷達作用距離主要受地球曲率的影響，其作用距離由下式?jīng)Q定：

其中R表示雷達探測距離，ha表示雷達天線塔高度，H表示飛行器高度。按一般雷達塔建設(shè)高度20m，飛機飛行高度10000m計算，雷達最大作用距離為430km，其覆蓋范圍是一個以雷達站為圓心，半徑430km的圓。

2? 雷達覆蓋范圍的模擬

現(xiàn)實中不可能存在理想地理情況，因此需要引入數(shù)字高程模型DEM（Digital Elevation Model），對雷達的覆蓋范圍進行理論模擬。Global Mapper是一個簡單易用的地理信息系統(tǒng)軟件（GIS），利用該軟件提供的視距分析工具，導(dǎo)入雷達站的坐標和該區(qū)域的數(shù)字高程模型DEM數(shù)據(jù)，設(shè)定好雷達站天線高度和需要分析的覆蓋高度層，就可以對雷達站的覆蓋進行理論模擬。為了簡化分析，選取一個建設(shè)在較為平坦的地勢的雷達站，高度層只取10000m作為分析樣本。從覆蓋分析圖（圖1）可以看到，該雷達最大作用距離469km（99°方向），最小作用距離373km（193°方向）。

3? 雷達覆蓋區(qū)內(nèi)航線的分布處理

雷達覆蓋區(qū)的航線一般都是由多線段組成（圖2），為了獲得覆蓋區(qū)范圍內(nèi)的航線分布情況，把覆蓋區(qū)內(nèi)的航線每200m采樣一個點，然后對這些離散的點進行計數(shù)，取得航線長度信息，把這些空間分布的航線點數(shù)量按照雷達方位角排列就可得到航線分析曲線（圖3），可以看出，在5°和196°方向航線采樣得到的點較多，相應(yīng)的航線距離比較長。在目標密度分布均勻的情況下，該方向上出現(xiàn)的目標應(yīng)該較多。

4? 利用雷達歷史數(shù)據(jù)對覆蓋區(qū)進行分析

雷達歷史數(shù)據(jù)一般為固定格式的記錄文件，最常見的格式為Euro Control的Asterix和ALENIA的MP2。通過數(shù)據(jù)分析軟件可以解析出目標的方位和高度信息，把這些信息匯總在一起，投影到雷達覆蓋區(qū)內(nèi)，則可以得到雷達覆蓋的目標分布的直觀信息（參見圖7）。為了和覆蓋區(qū)內(nèi)航線分析的結(jié)果進行對比，仍然按照雷達方位角的順序?qū)走_目標進行計數(shù)，則可得到雷達各方向的目標數(shù)量分布情況（圖4）。從圖4可以看出，最多目標在62°和197°方向，表示在此方向上目標較為集中。

將覆蓋區(qū)內(nèi)航線采樣點和目標計數(shù)分布情況兩者疊加，可以看到探測目標和航線距離分布基本相符，但在249～270°范圍內(nèi)，目標探測計數(shù)接近零，而航線分析表明此區(qū)域有航線存在，表明此區(qū)域雷達幾乎沒有探測到目標（見圖6）。

通過以上分析，判斷該部雷達在其覆蓋區(qū)內(nèi)249～270°范圍存在盲區(qū)，其真實的覆蓋范圍應(yīng)該如圖7所示。原因可能是此方向有高大建筑物遮擋或者雷達在此方位上詢問功率不足。

5? 結(jié)語

通過對雷達歷史數(shù)據(jù)和覆蓋區(qū)內(nèi)的航線對比分析，可以得到比較全面的雷達覆蓋信息，以彌補飛行校驗的不足。

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