航管二次雷达假目标的产生与抑制

航管二次雷达假目标的产生与抑制

刘爽

民航黑龙江空管分局 黑龙江哈尔滨150010

摘要：二次雷达是民航空中交通管制系统中的重要组成部分，管制员从二次雷达获取飞机的飞行高度、飞行速度、航向等参数，为飞机航行班次的控制提供了必要的技术支持。但是受到多种因素的影响，航管二次雷达极易出现假目标，给后续空中管制工作带来极大的不便。为最大程度地避免航管二次雷达假目标的出现，技术人员需要积极进行设备调试，通过系统的技术优化以及创新，实现对假目标的有效抑制，以达到提升航管二次雷达探测精度的目的。

关键词：航管二次雷达；抑制；方法  

空管二次雷达，作为管制员的“眼睛”，在空中交通管制工作中正起着越来越重要的作用，这也要求二次雷达拥有更高的可靠性。对于二次雷达可靠性的衡量，假目标的抑制手段及抑制效果是一个重要的指标。假目标，是雷达由于各种原因所产生的现实中并不存在的目标，假目标容易给管制工作带来了误导，甚至影响空中交通的安全。假目标产生的原因有多种，主要包括多径传播（反射）、异步干扰、绕环效应、二次环绕及虚影目标等。近年来世界航空运输不断发展，飞行量的大幅增长使得飞行冲突的可能性大大增加。二次监视雷达自 60 年代开始飞速发展并引入空管领域，至今已成为全球空中交通管制的常规手段。雷达管制正逐渐取代程序管制成为管制手段的主要方式。关于雷达假目标的问题，一直是广大从事雷达维护与使用人员所探讨的话题。

一、航管二次雷达简介

航管雷达起到对目标空中定位的作用，为空中交通管制人员提供距离、方位、高度等信息，已广泛用于机场附近的空中交通安全管制。航管二次监视雷达的工作原理是通过询问和应答信号来完成对目标的定位。由地面站通过天线发射频率为 1030MHz 的询问编码脉冲；机载应答机接收这组询问，检测并判断编码信号的内容，然后由机载应答机发射频率为1090MHz 的回答编码脉冲；地面询问机接收这组回答编码并检测，之后由录取器处理完成对目标的距离、方位以及回答编码等，最后形成目标的点迹报告。

二、航管二次雷达假目标产生原因

随着航空运输的快速发展，二次监视雷达在空中交通管制中的作用日益重要。由于二次监视雷达技术本身的局限性和雷达站所处地形环境的影响而产生的假目标问题，给管制人员的工作带来了不便。二次雷达假目标的产生主要原因有：异步干扰、同步窜扰、旁瓣应答和反射。地形地物反射会在发射机和接收机间存在多条路径，形成虚假目标，可以通过反射体的几何关系来预测真实飞机的位置，或者通过在监视处理的航迹文件建立反射区对假目标过滤。异步干扰、同步串扰和旁瓣应答假目标都是受无线电信号干扰影响造成的。旁瓣应答是应答被旁瓣触发引起的，ISLS（询问旁瓣抑制）技术和灵敏度时间控制可以有效抑制旁瓣应答产生的假目标。

1、多径传播反射。“多径传播”，即在雷达发射天线、目标和接收天线之间存在一条以上路径的现象。通常雷达发射和接收采用同一天线，天线与目标之间的直线路径称为直接路径，而在雷达天线和目标之间经过地面或建筑物等障碍物反射到达的路径称为间接路径。不同类型的多路径对于雷达检测性能也产生不同的影响。通常，多径传播是造成二次雷达假目标产生的最主要原因。根据多径传播形成假目标的过程，有以下两种情况：1）询问的反射当询问波束的主瓣方向上存在着障碍物，询问信号经反射后，被应答机接收，这个询问信号可能引起应答机的应答，而应答信号以直线的方向到达雷达的接收机，即由天线接收，这时就会产生一个假目标。2）应答的反射。当飞机应答时，由于其应答机的天线是全向天线，故一旦其应答脉冲的反射信号被雷达接收也会产生反射假目标。

2、异步干扰。异步干扰是指二次雷达收到在它威力范围之内由另外一部二次雷达询问引起应答机的回答，这种回答与该雷达发射不同步，所以称为异步干扰。当飞机处于雷达 A 与雷达 B 作用距离重叠区域时 ，雷达 A 和雷达 B 都会向飞机进行询问，飞机也会向雷达 A 和雷达 B 进行应答。但有时雷达 B 可能会收到飞机对雷达 A 的应答 ，如果雷达 B 对这一应答进行处理 ，就会产生假的目标。

3、绕环效应。二次雷达的发射机经过天线向外发射时，有两个基本的波束，即询问波束和控制波束。询问波束具有高增益，窄的水平波瓣和低旁瓣。控制波束具有低的增益，它的增益大于询问波束除主瓣以外所有方向上的增益。控制波束的作用就是用来防止飞机回答询问波束的旁瓣询问，达到旁瓣抑制的作用。但是，某些极端情况下，出现“旁瓣击穿”，控制波束覆盖询问波束的旁瓣不能实现，这样在接近地面雷达站的飞机的应答机将被询问波束的旁瓣所触发，在天线扫描过程中，应答机大部分时间处于询问波束的旁瓣的威力范围之内，应答机可能持续或者断续应答，产生很多假目标，出现“绕环效应”。

4、二次环绕。当二次雷达的脉冲重复频率过高时，可能导致如下情况，即一次成功的询问所产生的飞机应答在下一个询问周期内被雷达所接收到，而且与下一个周期的询问脉冲稳定地同步，这就是所谓的“二次环绕”，“二次环绕”会造成计算机在计算目标与雷达距离时得到一个错误的时间差，造成目标距离偏差，从而人为地产生一个近距离假目标。

三、航管二次雷达假目标抑制策略

航管二次雷达假目标的抑制工作的有效开展，要求技术人员以科学性原则、实用性原则为导向，针对于航管二次雷达假目标的诱发原因，采取针对性的技术手段，对干扰因素进行有效抑制。

1、航管二次雷达异步干扰的有效抑制。在对航管二次雷达异步干扰进行抑制的过程中，为保证异步干扰处理的有效性，工作人员可以使用相关修改软件，对航管二次雷达中的询问率进行必要的调控，采取降低询问率的方式，将询问信号的发出范围控制在合理的范围之内。同时还可以借助 RSLS 技术，对航管二次雷达出发的询问波束以及控制波束进行异步回答，并且在回答的过程中，将接收到的异步信号进行相应的放大，确保整个航管二次雷达运行的过程中，接询问波束设备的输出功率要大于接控设备的输出功率，形成一种完备的接受机制。从实际效果来看，通过对软件参数的修改以及 RSLS 技术的合理使用，航管二次雷达的异步干扰得到有效抑制，假目标的出现机率大大降低。

2、航管二次雷达同步窜扰的有效抑制。在对航管二次雷达进行同步窜扰抑制的过程中，可以采用滑窗检测以及单脉冲检检测两种技术方案。具体来看，在使用滑窗检测技术进行抑制的过程中，技术人员需要提前设置一个同步回答，这种同步回答，能够减少窜扰的发生机率的发生机率。除了窜扰抑制工作之外，还可以通过单脉冲技术，将航管二次雷达发出的信号进行纠偏处理，使得整个信号传输的角度保持在合理区间范围，使得雷达信号脉冲的垂直归属更加明确，从而降低了同步窜扰的发生机率，为后续航管二次雷达信号发出的真实性以及有效性提供技术支持。通过同步窜扰的有效抑制，能够在较短的时间内，降低假目标的出现机率。

民航业快速发展，航管二次雷达假目标成为航管技术保障需要面对的重要问题，航管二次雷达假目标产生原因的分析，以及抑制策略的制定执行，在很大程度上，能够充分满足民航产业发展过程中，对于空中管制工作开展的要求，增强了航班运行的有效性以及安全性。

参考文献：

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