二次雷達(dá)同步竄擾問(wèn)題分析及解決辦法

張旭博

【摘 ?要】二次雷達(dá)最主要的作用在于確定目標(biāo)位置、識(shí)別目標(biāo)的身份、測(cè)算目標(biāo)的高度，因此，在當(dāng)前的民航空中交通管理過(guò)程中二次雷達(dá)被廣泛使用。但在使用過(guò)程中，因其詢問(wèn)頻率為1030MHz，飛機(jī)應(yīng)答機(jī)的應(yīng)答頻率為1090MHz，在飛機(jī)數(shù)量過(guò)多時(shí)因應(yīng)答信號(hào)過(guò)多，便可能受到同頻的干擾，導(dǎo)致虛假目標(biāo)的出現(xiàn)，為空管工作帶來(lái)了極大的不便，為飛行安全帶來(lái)一定隱患。針對(duì)二次雷達(dá)的這一問(wèn)題，需要合理的對(duì)其進(jìn)行有效的解決，減少此類問(wèn)題出現(xiàn)的概率。

【關(guān)鍵詞】二次雷達(dá);同步竄擾;分析;解決方法

引言：在當(dāng)今民航行業(yè)，二次雷達(dá)正被廣泛使用，但其在使用過(guò)程中，受到相關(guān)的干擾時(shí)會(huì)有虛假目標(biāo)的出現(xiàn)。針對(duì)這一問(wèn)題，大部分雷達(dá)的解決方法都是改善信號(hào)檢測(cè)級(jí)，但這一手段并不能解決根本問(wèn)題，因此需要對(duì)這一具體問(wèn)題進(jìn)行仔細(xì)分析，從而對(duì)其進(jìn)行有效的提升和處理，減少信號(hào)干擾問(wèn)題的出現(xiàn)，保證雷達(dá)信號(hào)的處理效果。

1應(yīng)答信號(hào)的特點(diǎn)

應(yīng)答信號(hào)是機(jī)載應(yīng)答機(jī)收到雷達(dá)詢問(wèn)機(jī)發(fā)生的詢問(wèn)信號(hào)后根據(jù)詢問(wèn)內(nèi)容自動(dòng)回答的一串針對(duì)詢問(wèn)內(nèi)容的應(yīng)答編碼脈沖，由16個(gè)脈沖（位置）組成，其中F1和F2兩個(gè)框架脈沖是應(yīng)答信號(hào)的框架，表示一個(gè)應(yīng)答的存在，其脈沖間隔約20.3μs±0.1μs。12個(gè)數(shù)據(jù)脈沖由腳注為1、2和4的A、B、C、D脈沖組成，每次應(yīng)答根據(jù)應(yīng)答編碼要求出現(xiàn)在相應(yīng)的脈沖位置。腳注代表數(shù)據(jù)脈沖的權(quán)值。每個(gè)數(shù)據(jù)脈沖有著嚴(yán)格的位置，任意兩個(gè)相鄰數(shù)據(jù)脈沖（除F1外）的間隔為1.45μs±0.15μs。SPI脈沖稱為特殊位置識(shí)別脈沖，僅當(dāng)管制員需要時(shí)（如為了區(qū)分雷達(dá)上的目標(biāo)）飛行員才會(huì)發(fā)射SPI脈沖。飛行員啟動(dòng)SPI脈沖后，機(jī)載應(yīng)答器自動(dòng)在回答識(shí)別碼時(shí)發(fā)射SPI脈沖，持續(xù)20秒后自動(dòng)結(jié)束發(fā)射。X脈沖為備用脈沖，目前未使用，它也占據(jù)脈沖位置，但恒為邏輯0。

2同步竄擾

2.1常見(jiàn)現(xiàn)象

同步竄擾是指應(yīng)答脈沖組相互重疊，且脈沖位置相互占用的應(yīng)答的情況。二次雷達(dá)在A/C模式工作時(shí)，會(huì)不斷向空中發(fā)出詢問(wèn)信號(hào)，機(jī)載應(yīng)答機(jī)收到雷達(dá)的詢問(wèn)信號(hào)后便會(huì)發(fā)送出應(yīng)答信號(hào)，當(dāng)應(yīng)答信號(hào)波束中兩個(gè)（或多個(gè)）目標(biāo)間隔小于20.3μs時(shí)便會(huì)導(dǎo)致回答交織，應(yīng)答信號(hào)的信息脈沖可能會(huì)出現(xiàn)粘連、隔離、占位等情況，這都會(huì)影響到雷達(dá)接收機(jī)來(lái)對(duì)應(yīng)答信號(hào)的正確處理，，這種情況即是同步竄擾問(wèn)題。

2.2發(fā)生原因

在飛行航線密度較高的區(qū)域中，因?yàn)槔走_(dá)發(fā)出的詢問(wèn)信號(hào)的頻率相同，所以對(duì)于飛機(jī)的應(yīng)答機(jī)來(lái)說(shuō)，都會(huì)得到相關(guān)的信號(hào)，同時(shí)整個(gè)信號(hào)都在一個(gè)頻率當(dāng)中，較多的飛行航線受到一定的影響，在這個(gè)密集的區(qū)域中做到信號(hào)的發(fā)出和接受，由于這些問(wèn)題的發(fā)生，會(huì)影響到整體的應(yīng)答接受效果，其中較為重要的問(wèn)題即是信號(hào)的重疊和交錯(cuò)，讓接受信號(hào)無(wú)法展示的更為清晰，一個(gè)編碼的完成輸出，會(huì)幫助雷達(dá)數(shù)據(jù)得到體現(xiàn)，但是其中也就產(chǎn)生了虛假目標(biāo)，這也是同步竄擾發(fā)生的主要問(wèn)題之一。

2.3處理辦法

2.3.1滑窗法

二次雷達(dá)在出現(xiàn)信號(hào)的相互重疊之后，可以使用傳統(tǒng)方法來(lái)進(jìn)行相關(guān)的處理，其中較為重要的方式即是劃窗法，首先利用檢測(cè)的間隔位置的脈沖情況進(jìn)行框架的檢測(cè)。再對(duì)幻影進(jìn)行有效的處理，在整個(gè)框架的重疊過(guò)程中，可以對(duì)重疊的框架進(jìn)行有效的處理，將其丟棄，但是要對(duì)兩端進(jìn)行有效的框架保留，從框架中提取代碼。整個(gè)提取的方法就是保留原框架中真實(shí)代碼。將默認(rèn)的位置脈沖代碼設(shè)置為1。不可以將默認(rèn)的代碼設(shè)置為0。通過(guò)此方法的使用，存在兩點(diǎn)主要的優(yōu)勢(shì)，第一是能夠?qū)⒚總€(gè)應(yīng)答脈沖的位置進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，第二是針對(duì)低密度的應(yīng)答問(wèn)題，能夠保證對(duì)可能存在的框架進(jìn)行有效的檢測(cè)。第三是整個(gè)方法的實(shí)行較為簡(jiǎn)單，在中低密度的應(yīng)答過(guò)程中，進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中可以保證框架進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)。盡管滑窗法對(duì)信號(hào)竄擾有所改善，但其根本原理使其難以避免地存在較多缺陷，其缺陷主要為：應(yīng)答交疊的數(shù)目在兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，一般情況下只能夠處理兩個(gè)目標(biāo)，換而言之就是高密度的應(yīng)答中，其檢測(cè)的準(zhǔn)確率較低;當(dāng)存在嚴(yán)重的異步干擾或較多的幻影狀態(tài)下，檢測(cè)率不高，且判斷較易出現(xiàn)失誤;在進(jìn)行應(yīng)答交疊的過(guò)程中，無(wú)法對(duì)應(yīng)答代碼進(jìn)行準(zhǔn)確地提取。

2.3.2多數(shù)據(jù)融合法

雷達(dá)的多數(shù)據(jù)融合原理根本就是通過(guò)若干個(gè)傳感器資源，妥善合理地支配和使用觀測(cè)所得的信息和數(shù)據(jù)，依照某種準(zhǔn)則在空間和時(shí)間的層面上組合互補(bǔ)和冗余的信息數(shù)據(jù)，進(jìn)而得到具有一致認(rèn)識(shí)性的被觀測(cè)目標(biāo)。而在竄擾目標(biāo)當(dāng)中，只是依據(jù)雷達(dá)信息處理來(lái)躲避對(duì)虛假目標(biāo)進(jìn)行處理，其實(shí)行難度較大。在實(shí)際的系統(tǒng)當(dāng)中，多數(shù)情況下都會(huì)通過(guò)融合多雷達(dá)信息數(shù)據(jù)來(lái)完成處理。在處理同步竄擾的虛假目標(biāo)的過(guò)程中，利用多雷達(dá)進(jìn)行航跡信息的融合，若同步竄擾形成的虛假目標(biāo)出現(xiàn)區(qū)域?yàn)槎嗬走_(dá)覆蓋范圍以外的區(qū)域，也就是只有一個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)報(bào)告的范圍，此方法依然無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)同步竄擾虛假目標(biāo)的屏蔽功能，仍需要進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究和完善。

3假目標(biāo)的抑制

3.1綜述

對(duì)于不同原因產(chǎn)生的假目標(biāo)，我們利用不同的手段和方法有針對(duì)性的進(jìn)行抑制。針對(duì)反射所引起的假目標(biāo)，主要的抑制手段包括抬高天線仰角、添加固定反射物、調(diào)整STC和TVBC曲線、改進(jìn)型詢問(wèn)旁瓣抑制IISLS等;針對(duì)異步干擾引起的假目標(biāo)，通常通過(guò)接收機(jī)旁瓣抑制RSLS、適當(dāng)降低雷達(dá)的脈沖重復(fù)頻率PRF以及脈沖重復(fù)周期交錯(cuò)等來(lái)達(dá)到抑制的目的;針對(duì)繞環(huán)效應(yīng)產(chǎn)生的假目標(biāo)，主要的抑制手段包括詢問(wèn)旁瓣抑制ISLS、改進(jìn)型詢問(wèn)旁瓣抑制IISLS、接收旁瓣抑制RSLS等;針對(duì)二次環(huán)繞現(xiàn)象，我們通過(guò)采用交錯(cuò)的形式發(fā)射詢問(wèn)脈沖重復(fù)頻率，從而抑制假目標(biāo)。

3.2反射的抑制

3.2.1抬高天線仰角

對(duì)于距離比較遠(yuǎn)的反射物，我們可以通過(guò)抬高天線仰角來(lái)降低反射出現(xiàn)的概率，但抬高的角度必須嚴(yán)格掌握，抬高太多易引起近距離低空目標(biāo)的丟失，所以針對(duì)近距離反射物，不宜采用此方法。

3.2.2添加反射物

通過(guò)雷達(dá)軟件進(jìn)行反射物添加，達(dá)到抑制反射的作用。

3.2.3靈敏度時(shí)間控制STC

接收機(jī)靈敏度是指整個(gè)雷達(dá)能夠正常工作時(shí)的最小輸入信號(hào)功率，ICAO建議接收機(jī)的靈敏度要優(yōu)于-85dBm。靈敏度時(shí)間控制STC技術(shù)，是指采用對(duì)不同距離上不同強(qiáng)度的信號(hào)進(jìn)行控制的方法來(lái)擴(kuò)大接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍，STC技術(shù)主要用于信號(hào)處理的前端。正因?yàn)镾TC技術(shù)對(duì)接收機(jī)輸入信號(hào)有接收或抑制的控制功能，所以是抑制反射的重要技術(shù)之一。STC曲線分為線性STC和可編程STC兩種，一般我們采用線性STC曲線。針對(duì)短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大量由于反射引起的假目標(biāo)時(shí)，我們可以使用可編程STC進(jìn)行抑制。假設(shè)某一方位某一距離范圍內(nèi)出現(xiàn)大批量假目標(biāo)，可以對(duì)該方位上，該距離內(nèi)的STC衰減值進(jìn)行增大，即抬高STC門限值。

4總結(jié)

綜上所述，在當(dāng)前的民航二次雷達(dá)使用過(guò)程中，為了保證其整體的使用質(zhì)量，需要針對(duì)其具體問(wèn)題進(jìn)行合理的處理，針對(duì)竄擾問(wèn)題，可以使用劃窗法和多數(shù)據(jù)融合的方法，讓竄擾情況減少，由于受到信息收集數(shù)量的限制，此方法僅適用于多個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)覆蓋的共同區(qū)域，存在一定的局限性和缺陷性，在日后的研究中還應(yīng)當(dāng)對(duì)參數(shù)設(shè)置和屏蔽細(xì)則進(jìn)行進(jìn)一步深入研究。

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（作者單位：中國(guó)民用航空青島空中交通管理站）