空管二次雷达假目标的成因分析与抑制

高新

摘 要：二次雷达是现代空中交通管制系统的关键设备之一，多种因素干扰对二次雷达的探测性能有着显著的影响，假目标的出现给空中交通的正常运行带来了一定的安全隐患。本文结合空管二次雷达工作原理，从同步窜扰、反射等方面进行分析，讨论二次雷达假目标的成因与抑制方法。

关键词：反射；同步窜扰；S模式

中图分类号：TN95 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）11-0252-02

1 引言

随着民用航空业的快速发展，雷达管制正在逐渐取代作为控制手段的程序控制的主要方法。因此，空中交通管制对二次雷达（SSR）的探测能力和依赖性要求也很高。然而，反射、同步窜扰和异步干扰的客观存在和变化导致了二次雷达虚假目标的形成，对管制指挥产生了一定的影响。

二次雷达在地面上，询问器和机载应答器经历两次辐射。目标探测器探测和定位通过查询--响应方法来执行。 SSR系统的缺陷可能会导致各种虚假飞机报告，并且不是每个通过响应处理的飞机报告都与真实的飞机位置一致，监控过程产生所有飞机的轨迹。这些跟踪数据可以用来识别虚假或真实的飞机。二次雷达虚假目标主要有以下原因：反射和同步窜扰等。

2 二次雷达及假目标成因

二次监视雷达是依赖目标上的应答机，应答机接收从地面SSR发来的询问信号，并立即以一编码的脉冲列作出应答，SSR通过接收目标的应答来对目标进行定位和识别。二次雷达发射的一组询问编码信号，经过装有机载应答机的飞机接收到询问信号后，转发一组应答编码信号。通过“询问-应答”式工作，需要两次有源辐射，因此称为二次雷达。二次雷达收、发工作频率不同，其中发射：1030MHz，接收：1090MHz，作用距离远，同时避免了一次雷达的地物杂波和气象杂波干扰现象。又因其是“询问-应答”工作模式，因此能获取飞机识别码（Code A）、飞机高度码（Code C）、飞机地速、方位、距离等信息。虽然二次雷达能够获取丰富的信息，但同时也存在各种干扰形成假目标。

2.1 同步窜扰

由于两个（或多个）飞机目标之间的距离间隔过近，造成雷达询问波束内两个（或多个）目标在时間间隔上<20.3μs，因此在处理时就产生了混淆，也就是“拼凑”出了假目标。Garble是在早期SSR系统设计时所带来的原理性问题，并且随着空中交通量的增加而越来越恶化。目前在不同高度的飞机在距离和方位上的间距非常小，如果两架飞机的间距小于20.3μs造成回答码信息位完全重叠，两回答之间相互占位，导致接收机不能正确译码。最严重的Garble的情况是两架飞机方位间隔非常小使得它们被同一个波束询问而又同时向那个询问波束给出应答。

2.2 反射

影响和限制二次雷达达到其检测性能的最重要因素是多路径。多径是雷达和飞机之间直接路径之外的其他反射电磁信号的路径。在这些路径中，只有一条是发射和接收之间的直接路径。另外，还有其他路径，例如由地面和建筑物等反射形成的信号路径。由于二次雷达使用短脉冲串，直接信号和反射信号在时间上交错或完全分开，时间差异会改变响应脉冲的视在数量，导致解码错误或错误地检测到有多架飞机。

虚假目标通常是由雷达站附近的建筑物，广告牌或其他物体的反射引起的。反射镜大小不同，虚假目标会有几个天线扫描周期而产生一些错误的轨迹。这种现象导致飞机出现在反射器后面。大多数飞机报告对应于单独的A模式代码，因此可以使用这些代码查找与代码对应的所有航迹：真实和虚假目标。如果飞机报告的代码不是确定性的，即它包含一些低置信度数字，或者不是唯一的，则不可能使用A模式编码来找到对应于A模式的轨迹。如果飞机报告是反射引起的，找到真实飞机的轨迹非常重要，这样可以使用虚拟飞机测试来发现飞机的真实属性。

3 实例分析

3.1 同步窜扰假目标—百花山雷达

在距机场跑道南侧，两个目标（航班号为CHH7146和CES2074）下降过程中，两个目标之间出现新的点迹，二次代码为0507；在23：04，二次代码0507目标消失，出现一个新二次代码为4347；于23：06出现一个新的二次代码553，于23：07：00（LTC）二次代码（4347、5537）目标消失。两个或多个目标间隔<20.3μs，导致同步窜扰。

3.2 反射假目标—郑州1雷达

在郑州1雷达可接收到的信号中，多次出现二次代码和高度一致，速度未必一致，但出现在不同扇区的两个目标，形成DUPE告警。假目标和真实目标呈镜像对称关系，判断为由于反射引起的假目标。

4 抑制

4.1 同步窜扰的抑制

（1）使用滑窗检测技术。滑窗检测定义为目标驻留波束中同一目标回答的定量相关累加，当累计值超过预设阈值时，确认同步回答。滑窗检测技术的原理是检测目标的开始和目标的终止，然后去除中间幻像帧，并且将第一帧和第N帧的代码设置为“1或0”逻辑，根据脉冲的存在或不存在来确定。作为传统的同步窜扰抑制方法，滑窗检测技术能够有效检测低密度环境下的同步窜扰。然而，技术本身的方向估计存在很大的误差，影响后续轨迹跟踪，并且存在误判，不适合高密度环境。（2）单脉冲技术。响应的每个脉冲偏离瞄准轴信息（单脉冲信息）。利用单脉冲技术，可以确定目标与瞄准轴的角度，以确定目标的空间位置。只要波束中的窜扰目标在方位上不同，单脉冲信息就会有所不同。利用每个脉冲的单脉冲信息的差异，可以区分窜扰响应的重叠部分中的信息脉冲的属性。

4.2 反射的抑制

当飞机降落时，飞机应答机正常应答雷达的询问，但应答机应答信号也经铁塔反射后由雷达天线接收，所以造成假目标的产生。在实际工作中，在跑道及机场周边出现的来回移动或固定不动的假目标大多属于此种情况。然而，在复杂的环境中，由于反射而产生的虚假目标可能无法完全抑制。在这种情况下，通过调整天线的仰角，通过使用LVA天线的俯仰特性可以抑制由反射产生的假目标。 但是，这种方法的使用应该特别小心，因为调整天线仰角会影响雷达的覆盖范围。一般来说，在调整天线仰角后，应检查雷达覆盖范围并进行飞机校验。

5 解决办法

对于同步窜扰，可以在平行进近区域设置实心区域。 当目标穿过凸四边形时，将在此空间区域中创建新点迹。 点迹坐标信息可以与凸四边形坐标进行比较，来确定点轨迹是否落在凸四边形上。如果轨迹从区域外的轨道连续生成，则目标轨道会连续生成轨道； 如果轨道仅在该空间中产生新的初始化，则轨迹被判断为具有同步串扰的假目标信号。在数据处理中，这个寄生信号输出将被抑制以抑制伪轨道的产生。

对于反射，在监视处理的航迹文件中建立抗反射文件，用软件方法对假目标进行过滤；净化雷达站周边环境；对雷达天线采取底部锐截止赋型技术，降低地面的反射；采用ⅡSLS（改善型询问旁瓣抑制）技术；采用方位上功率可编程及STC程序控制。

减少假目标最佳方案是使用S模式，S模式可以从根本上解决目标的混淆，还可以减少雷达间的异步干扰，并且24位的地址可使目标编号达千万以上，能够按国家、地区和航空公司划分，便于全国和国际空管联网。

参考文献

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