淺析雷神雷達假目標成因及解決辦法

張濤

摘 要：本文簡要分析了常見的幾種雷達假目標的形成原因，重點對多徑反射造成的假目標現(xiàn)象進行了深入分析并提出解決方案。通過對假目標位置進行初步定位，并利用修改反射表的方法解決雷神雷達假目標情況。可以對因多徑反射而產(chǎn)生的雷神雷達假目標進行有效地抑制，對于使用雷神雷達的保障運行單位有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：假目標、異步干擾

一、引言

目前空管二次雷達對飛機的監(jiān)視是通過詢問-應(yīng)答模式實現(xiàn)的。地面雷達站通過發(fā)射調(diào)制在1030MHz的詢問脈沖信號，對裝有二次應(yīng)答機的飛機進行二次代碼、高度的詢問;飛機接收到雷達詢問信號后，發(fā)射射頻為1090MHz的應(yīng)答脈沖信號對其進行應(yīng)答。詢問脈沖通過不同的P1、P3脈沖間隔實現(xiàn)了不同的詢問模式，應(yīng)答脈沖則將信息用編碼方式包含在F1F2為框架20.3us的16個脈沖信息位中，由地面雷達設(shè)備根據(jù)應(yīng)答框架脈沖當中不同脈位信息計算并顯示飛機的二次代碼、高度及速度等相關(guān)信息。

雷達假目標產(chǎn)生的原因有多種，主要包括反射、異步干擾、二次環(huán)繞、代碼混淆、同碼環(huán)繞等類型。本文主要分析導(dǎo)致雷達產(chǎn)生假目標的信號干擾情況，包括異步干擾、二次環(huán)繞、繞環(huán)效應(yīng)以及多徑反射等。通常情況下，空管二次雷達通過詢問旁瓣抑制、接收機旁瓣抑制、不同的射頻脈沖重復(fù)頻率等方法對異步干擾、二次環(huán)繞及繞環(huán)效應(yīng)等造成的假目標進行抑制;對于多徑反射引起的假目標處理通常會采用多種技術(shù)手段進行處理，文中后續(xù)會詳細重點介紹。

二、系統(tǒng)介紹

雷神CONDOR MK2D二次雷達系統(tǒng)由詢問機、天線系統(tǒng)、LCMS，RMM等部件構(gòu)成，雷達發(fā)射信號通過詢問機、射頻切換單元、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，最后經(jīng)天線發(fā)射。因天線處于運動狀態(tài)，而下方的饋線是固定的，因此需要旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來連接固定和旋轉(zhuǎn)的射頻線纜接口。CMS是監(jiān)控和維護單元，監(jiān)控和維護雷達的運行狀態(tài)，RMM是雷達視頻記錄和回放單元，顯示和回放目標的運行軌跡。

三、幾種常見的假目標形成原因及解決辦法

1、異步干擾及解決方法

異步干擾通常發(fā)生于相鄰的兩部雷達之間，由于雷達接收到由另外一部雷達詢問造成的機載應(yīng)答機回答而產(chǎn)生此現(xiàn)象。此回答與雷達發(fā)射的信號不同步，因此被稱為異步干擾。

解決異步干擾的方法主要是接收機旁瓣抑制。接收機旁瓣抑制的方法是通過比對控制信號和應(yīng)答信號的強度，判斷應(yīng)答信號來自于主瓣還是旁瓣，進而減少異步干擾造成的假目標現(xiàn)象。

2、二次環(huán)繞及解決方法

如果二次雷達的脈沖重復(fù)頻率設(shè)置過高，則可能導(dǎo)致第一次詢問引起的機載應(yīng)答落在第二次詢問的周期內(nèi)，并且與第二個周期的詢問脈沖同步，由此形成二次環(huán)繞現(xiàn)象。此現(xiàn)象可以造成雷達計算一個錯誤的飛機與雷達之間信號傳遞的時間差，生成一個錯誤的飛機與雷達距離差，進而形成假目標。

解決二次環(huán)繞的假目標現(xiàn)象，可以采用詢問脈沖重復(fù)頻率交錯方法。如果采用詢問脈沖重復(fù)頻率交錯方法，可以保證相鄰的詢問周期都不一樣，雷達可以明確辨識不同周期內(nèi)的應(yīng)答信號， 以此解決二次環(huán)繞問題。

3、同碼環(huán)繞解決方法

二次雷達詢問時通過∑詢問波束詢問。∑詢問波束是一個指向性高增益的波束，稱為主波束，實際工作中在天線周圍會產(chǎn)生波束泄漏。這些泄漏的波束也會引起飛機的應(yīng)答，產(chǎn)生假目標，稱為旁瓣波束。為了消除這些假目標，雷達加入了Q詢問波束。Ω詢問波束是全方向性的波束，它的天線增益比主波束弱，比旁瓣強。應(yīng)答機通過比較∑詢問波束和Ω詢問波束的信號強度，即可抑制旁瓣方向的應(yīng)答機對詢問的應(yīng)答。在實際工作中，由于設(shè)備故障或Ω發(fā)射機性能減弱，導(dǎo)致Ω詢問波束缺失或無法覆蓋旁瓣，出現(xiàn)“旁瓣擊穿”，這樣距離雷達較近的飛機對旁瓣的詢問進行了應(yīng)答，因為天線處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，飛機上的應(yīng)答機可能會響應(yīng)多次的旁瓣詢問，在屏幕上就會出現(xiàn)以雷達為中心，呈圓周分布的代碼相同、距離相同的目標，這種現(xiàn)象被稱為同碼環(huán)繞。

4、多徑反射假目標形成原因及解決方法

由多徑反射造成假目標的情況包括兩種：其一是詢問波束主波瓣經(jīng)反射后，由機載應(yīng)答機接收并形成應(yīng)答;其二是應(yīng)答機的應(yīng)答信號經(jīng)反射由雷達天線接收并解析。具體而言，這兩種情況分別為：若詢問波束主波瓣經(jīng)反射后由機載應(yīng)答機接收，則引起機載應(yīng)答機的應(yīng)答，并以直線傳播的方式到達雷達天線形成假目標;若機載應(yīng)答信號經(jīng)反射物反射后由雷達天線接收并處理，同樣會形成假目標。雷神采用設(shè)置固定反射物文件的方法消除因雷達現(xiàn)場周圍反射物產(chǎn)生的假目標。在目前的雷神二次雷達系統(tǒng)中，最多可建立64個固定反射物文件。并且隨著雷達現(xiàn)場情況的變化，可以對固定反射物文件進行調(diào)整。

STC（靈敏度時間控制）是抑制近距離雷達現(xiàn)場周圍反射所產(chǎn)生假目標的有效手段。通常只允許對STC的起始電平進行調(diào)整。同時STC還可抑制Ringaround所產(chǎn)生的假目標。

天線仰角調(diào)整在正常情況下，上述措施已經(jīng)能夠?qū)倌繕诉M行抑制。但是在復(fù)雜環(huán)境下，可能不能完全抑制由于反射產(chǎn)生的假目標，在這種情況下，可通過調(diào)整天線仰角的辦法，利用LVA天線的俯仰特性對反射產(chǎn)生的假目標進行抑制。但是，這種手段的使用要特別慎重，因為調(diào)整天線仰角會對雷達的覆蓋范圍產(chǎn)生影響。一般來說，在調(diào)整天線仰角后，應(yīng)對雷達的覆蓋情況進行飛行校驗。

一般情況下，對于持續(xù)時間較長、出現(xiàn)次數(shù)較多的假目標，可以考慮它為反射物造成的假目標。反射引起假目標的形成與飛機和反射物的相對位置有關(guān);持續(xù)時間的長短跟飛機飛行速度快慢及地面反射面大小有關(guān)。地物反射造成的假目標具有如下特點：

1）反射產(chǎn)生的假目標距離比真實目標遠，這是由于附加的反射路徑造成的。

2）絕大多數(shù)情況下，反射造成的假目標信號幅度一般低于真實目標信號的幅度。然而在極少數(shù)情況下，假目標信號幅度會高于真實目標信號幅度。舉例而言，當真實目標所在平面處于天線高度所在平面之下時，天線的垂直方向性圖特性將導(dǎo)致接收到的反射目標具有相對較高的幅度。

詢問與應(yīng)答兩種多徑反射造成假目標的情況，并且這兩種情況下的假目標信號幅度均高于真實目標信號幅度：一是由于雷達的詢問信號經(jīng)過反射使飛機的應(yīng)答產(chǎn)生假目標，二是由于飛機的應(yīng)答信號經(jīng)過反射產(chǎn)生假目標。

雷神雷達通過在CMS上命令對反射物進行采集并更新反射表，可以解決多徑反射造成的假目標現(xiàn)象。具體操作如包括反射物的收集、更新反射表文件，以及載入新反射表文件并重啟點跡錄取器。

四、結(jié)束語

雷神雷達針對多路徑引起的假目標提供了多種抑制手段，包括修改反射表，添加反射物;線性STC曲線調(diào)整;編程STC曲線調(diào)整;天線俯仰角調(diào)整等。天線俯仰角的調(diào)整是萬不得已的手段，因為此調(diào)整是以犧牲低高度覆蓋為代價的，目前我國大多數(shù)航路的飛機基本上實現(xiàn)了多重雷達覆蓋，設(shè)置在終端區(qū)的雷達更應(yīng)該關(guān)注低高度的覆蓋效果。因此，抑制多徑反射假目標最好是通過軟件功能加以實現(xiàn)，將假目標現(xiàn)象給飛行安全造成的影響降到最低。

本文對雷神雷達因反射產(chǎn)生的假目標進行分析，利用CMS維護模式下對雷神雷達反射物進行收集并通過反射表修改的方法對反射造成的假目標進行抑制，具有良好的效果。

參考文獻

[1]杜文一 航管二次監(jiān)視雷達

[2]丁鷺飛耿富錄 ?雷達原理

[3]Cossor System Manual for MSSR System 808136/008 for XUZHOU.