多點定位場面監視雷達信號處理方法略談

陽一帆

摘 要：在我國的機場場面綜合監控系統中，多點定位場面監視雷達是其中最為重要的組成部分，對整個系統的正常運行具有著很重要的影響，本文對多點定位的機場場面監控雷達的信號處理方式進行了介紹，對于信號處理系統中的各個環節都進行了研究。

關鍵詞：多點定位場面;監視雷達信號;處理方法;研究

一、多點定位場監視雷達定位的原理

多點定位場監視雷達定位的原理，是建立在各種各樣的傳感器的基礎之上的，對點定位機場監視雷達是在飛機場附近布置各種類型的傳感器，利用傳感器的遠端單元，將機場附近移動的或者不移動的飛機或者車輛之間的運行狀況，傳輸到特定的分析信號的機器中，通過機器對信號的分析捕獲飛機或者車輛的應答信號，然后將捕捉到的信號送進脈沖信號進行脈沖信號的檢驗。當系統檢驗完畢后，就能將飛機的應答信號進行解碼，然后測量出各站接受到信號應答的時間，以此為依據計算飛機或者車輛達到機場的時間，此后將信號到達機場的時間和解答出來的應答碼送到機場的中心站進行匹配，再利用TOA解算出機場目標的具體位置。

二、多點定位場面監視技術使用現狀

多點定位技術是常規場面監視系統的一種補充和升級。在實際應用中，這一技術使場面監視不易受到天氣、地理位置、視角盲區等條件的限制影響。在空間極度緊張、有限的水面艦船上，往往受布置位置、視界、朝向等具體原因限制很難進行大型單一全向雷達監控設備的安裝。但是采用多點定位系統布局可以大大降低安裝難度，使場面管理雷達（SMR）的探測和監控能力獲得巨大提升。同時多點定位系統在運行和維護時的可靠性、便利性也更有優勢，這一技術采用冗余設計，當可控數量的雷達監控點發生故障時，不會對全系統的實時監控造成癱瘓性的影響。多點定位系統可以對低空飛行器實時、準確地進行定位，并接收獲取飛行器的ID識別信息，并且因為其采用分布式遠端站結構，可以更容易地解決監控超視距化、系統可擴展性以及布置便利性的難題。以在民用領域的應用為例，多點定位場面監視雷達系統的應用可以向機場空域管理員全天候的提供以場面管理雷達（SMR）為中心，4500米半徑范圍內的低空飛行器目標位置及ID識別信息，顯著提高了指揮員在塔臺指揮中的指揮效率…。

三、信號處理的實現方法

3.1遠端站信號處理實現的方法

3.1.1脈沖檢測模塊設計

應答碼是信號處理的首要環節，作為一種脈沖信號，應答碼可以將接受到的應答信號，形成一種滿足脈沖特性的脈沖信號。由于機場的面積比較大，應答碼的分布情況也比較復雜。由于各個站點分布處于不同的地點，機場雷達接收機的信號也不穩定，有的地方的信號比較強，有的地方的信號比較弱，這樣就會導致信號位置分析準確性具有一定的差距。對于靠近脈沖信號的雷達點，采集的信號的幅度也比較大，分析的位置也比較準確。

3.1.2框架檢測與解碼

當飛機上的應答機接受到雷達傳輸的信號之后，就可以自動回答串脈沖，這種脈沖稱為應答碼。正常情況下，應答碼由十六個信息碼位組成，每個信息碼位都有兩種狀態，一種是無脈沖的狀態，另一種是有脈沖的狀態正常情況下，兩個框架脈沖的間隔具有相對穩定性。當雷達監測到正確的框架脈沖時，就需要檢測應答碼之間的內容，然后判斷出每個應答碼之間的距離。在考慮到應答碼之間的間距問題時，要注意控制誤差值，允許小范圍內的誤差。在框架脈沖對應的應答碼的位置上，提前或者延后一個周期都可以作為應答碼正確的位置。

3.1.3應答碼混疊處理

由于機場內的飛機數量比較多，飛機與飛機之間的距離也比較近，對于應答碼的混疊處理要考慮到兩種情況：①碼元不混疊，這種情況下脈沖可以交替出現，很據碼元之間的距離間隔判斷出碼元之間的時間間隔;②碼元脈沖混疊，這種情況下，脈沖的寬度要比不混疊情況下的寬度大，因此，要通過時間差來識別碼元脈沖是否交疊[2]。

3.2中心信號處理實現方法

中心信號站在整個系統中的主要功能是，可以通過各種通道，將實時的信號信息進行解碼工作，同時，還可以對多點定位進行精準的處理等，對于系統的運行具有著至關重要的作用。遠端站在系統運行的過程中，也是可以通過通道把各種信號解碼信息以及各種各樣的時間數據信息，傳輸到中心站的數字信號處理器當中，通過這樣的方式，在進行匹配以及編碼的工作，經過一系列的匹配工作之后，將會獲得應答信號信息，這些信息也都是來自于同一個目標的信息，最后，進行目標位置的解算工作。

3.2.1多站匹配軟件實現

中心站中的多站匹配軟件，通常都是在DSP中來進行實現的，這些軟件在進行設計的過程中，通常都是采用結構化的設計方法，在進行總體設計的過程中，是由解應答數據包、生成目標數據包軟件單元、以及多站目標信息匹配一起組合完成的。其中，多站目標信息匹配軟件單元組合，通常也是有很多的小部分組合而成的，包括匹配鏈表操作、提取匹配目標信息、以及目標信息匹配，三個部分組合而成的。

3.2.2多點定位算法

中心站在工作的過程中，當它在規定的時間內獲取了各個站的到達時間，這個時候就可以通過運用空間三維方程的方式就可以了，因此，通常需要滿足四個站點，就可以對目標三維空間進行定位[3]。在實際的操作過程中，通常不能獲得當前的各種應答信號從各個站點到達目標的傳輸時間，就可以獲得脈沖到達的時刻，因此，通過對時間差信息的研究和分析，通常可以通過方程的方式進行問題的解決。在目標計算機中，制藥可以做到對方程的準確應用，就可以通過方程，獲得想要得到的目標空間位置。這也是多點定位在實際應用中的主要思想，同時，也是多點定位雷達監控系統的關鍵性內容。

總結

綜上所述，將多點定位技術和場面監視系統相結合，把時間信息、識別碼信息、坐標信息等信號融合處理后，可以有效的解決常規艦船空域場面監視系統中碰到的難題。運用多點定位技術可實時、高精度地對飛行器等高速移動目標進行監視和管理，簡化了終端布置、提高了系統可靠性，輔助指揮員充分利用有限的終端空間提高空中指揮的決策效率和精度，從而確保飛行器飛行安全。

參考文獻

[1]陳濤.多點定位系統（MLAT）在昆明長水雙跑道機場運用方案初探[J].工程技術：全文版，2016，25（6）：129—130.

[2]朱永勝.關于機場場面監視雷達信號的處理方法研究[J].建筑工程技術與設計，2016，47（10）：147-147.