淺析THALES STAR2000一次雷達仙波的識別和參數優化策略

摘 要 文章基于對THALES STAR2000雷達仙波的識別和處理做出了解釋，提出了方法，闡述了相關參數的作用和意義，對THALES雷達仙波參數的設置提供了參考。

關鍵詞 雷達;仙波;識別

引言

一次雷達是利用目標對電磁波的反射來發現目標并測出其所在位置的。飛機、導彈、車輛、建筑物、山川、云雨等，都可能成為探測目標。THALES STAR2000一次雷達是法國THALES公司所生產的，應用于探測機場及其周邊的航路信息。

1仙波的形成

仙波，通常被稱之為異常回波或者是反常回波，大氣擾動、閃電、鳥群和昆蟲群等會對雷達輻射的電磁波產生反射，導致雷達產生仙波，由于其條件的不確定性，也導致了其回波形態也有所不同。仙波航跡識別功能的作用就是要識別出由仙波產生的異常航跡并抑制仙波航跡的輸出。

通常情況下，仙波的運動速度比較緩慢，并且同一時刻出現的仙波的運動方向不會相差很大。雷達正是根據仙波的這個特點來進行抑制的。每當有大風、多云的時候（當然不局限于這種條件），一次雷達就有可能會出現仙波現象，會導致雷達產生大量假目標（如圖1所示），如果不對仙波的抑制參數加以設置，雷達會將這些假信號輸出到自動化系統，嚴重的時候會影響到管制人員的正常指揮。往往的應急措施就是關閉一次雷達發射，這樣一次信號就不存在了，這樣既不影響管制員正常的指揮，又無法看到仙波引起的假信號。但是這樣的應急方法只能治標，不能治本。因此，做好仙波的抑制工作，能有效提高雷達一次航跡起始和跟蹤的正確率[1]。

2THALES STAR2000雷達仙波的解決辦法

首先，雷達會根據參數“仙波處理方位分組（angel processing azimuth sharing out）”來進行方位分組，雷達將整個360°等分成16或32份（由于不同版本的THALES軟件，可設置實際的方位區域的數量或者大小會有所不同，在THALES廠家所看到的CBP里面就是S32 2，表示的是將360度等分成32份，每份是11.25度，再將11.25度乘以2，實際探測的方位扇區大小就是22.5度），我們稱之為方向分組。

雷達將當前速度小于“仙波識別速度門限（maximum angel track speed）”的航跡（稱為疑似仙波航跡）記錄下來，根據疑似仙波航跡的運動方向，將這些小于速度門限的航跡分配到各個方向分組（根據angel processing azimuth sharing out里設置的參數來定）。雷達會記錄每次天線掃描周期內，所有分組的疑似仙波航跡的分布情況。

需要注意的是，這里所講的方向扇區不是指方位扇區。方位扇區是指雷達回波的方位坐標處于哪個方位區間內;而方向扇區是指雷達航跡運動的方向處于哪個方向區間內，稱之為heading。例如，有某個疑似仙波航跡處于方向扇區1內，就是說該航跡的運動方向是在0°到22.5°之間。如果說某個點跡處于方位扇區1內，這就是說該點跡的方位坐標是在0°到22.5°之間。雖然方向扇區與方位扇區使用的單位都是“度”，但它們在含義上是有差別的。

圖2（a）給出了一個例子：如果將360°等分為16份，則每個方向扇區的寬度是22.5°。如果在某個天線掃描周期內（即天線從0°開始到360°截止這段時間內），雷達一共檢測到有20條航跡的平均速度小于仙波識別速度。這20條疑似仙波航跡的運動方向分布情況如下表：

以上疑似仙波航跡在方向扇區的分布情況就如圖2（b）所示。在圖2（b）中，因為方向扇區12內的疑似仙波航跡的數量最多，因此該扇區所指示的方向區間（即從247.5°到270°）稱為該天線掃描周期的仙波方向。在這里還要強調一下，雖然方向扇區示意圖看著和方位扇區很像，但實際在判斷仙波時，目標本身在其他扇區內但是其運動方位屬于247.5°至270°之間的，也屬于同一個方向扇區，因此方向扇區12里面的5個目標本身可能在雷達能力范圍內的任何區域，但是他們的heading方位相同。舉個例子來講當前疑似仙波方向是從某一雷達站為圓心，正北方向0-0.5°，在雷達站周圍任意一個方向上都有可能存在航跡的方向是以正北方向0-0.5°，該航跡也是疑似仙波航跡。

具體判斷仙波狀態要通過檢查任意一個heading內所包含的疑似仙波航跡的數量是否超過參數“疑似仙波狀態門限（angel presence assumption threshold）”，如果高于該門限，此次掃描周期就成為“疑似仙波狀態掃描周期”。與此同時，有一個“疑似仙波狀態計數器”（也可以稱之為counter）開始計數并對記錄的數值加1。如果在下一個天線掃描周期，所有的方向扇區所包含的疑似仙波航跡的數量均不超過“疑似仙波狀態門限”，則該掃描周期為一個正常掃描周期，疑似仙波狀態計數器減1，一直減到0為止。

如果在天線的某個掃描周期，疑似仙波狀態計數器的數值高于 “確認仙波狀態門限（angel presence confirmation threshold）”設置的數值，則該掃描周期就成為“確認仙波狀態掃描周期”。此時，雷達會將該天線掃描周期內所有的疑似仙波航跡的運動方向與該天線掃描周期的仙波方向進行比較并更新仙波航跡確認計數器。每一個疑似仙波航跡都分別有一個計數器，這個計數器就是仙波航跡確認計數器（angel track confirmation threshold里的設置）。如果在當前天線掃描周期內，某個疑似仙波航跡的運動方向與當前天線掃描周期的仙波方向之差小于參數“仙波方向差門限”（該參數在出廠時已設置好，設置里無法進行修改），則這個疑似仙波航跡的確認計數器就加1。如果在下一個天線掃描周期，方向差又大于“仙波方向差門限”，則這條疑似仙波航跡的確認計數器就減1，一直到0為止。

在THALES廠家查看CBP參數的時候，還有兩個參數是我們設備的CBP里面目前所沒有的。同樣是在Tracking parameters目錄下選擇Angel processing characteristics，有一個參數為Angel increment（仙波增量），另一個參數為Angel limitation increment（限制仙波增量的最大值）。上一段中在描述“仙波航跡確認計數器（angel track confirmation threshold里的設置）”時提到，每一個疑似仙波航跡都分別有一個計數器，而這個計數器不是無止境的在增加或者減少，表示其上限最大值的參數就是Angel limitation increment（限制仙波增量的最大值）所設置的數值，如果此參數設置數值為4，就意味著當計數器累加到4的時候便到達上限，就算是下一個掃描周期內仙波方向之差小于參數“仙波方向差門限”，計數器也不會繼續增加。而此參數也是直接影響到判斷仙波的持續時間。而表示計數器增量的參數就是Angel increment（仙波增量），它直接影響計數器的增值幅度。正常來講計數器就是從0開始，符合條件+1，再符合條件再+1這樣，但是如果你將Angel increment的數值設置為2的話，它就會變成符合條件+2，不符合條件-2這個樣子，變化的幅度加劇，也會更容易滿足或不滿足門限的要求。但是目前在北京本場的RSM970S+STAR2000的CBP設置里，并沒有找到這兩個參數，也許在北京大興國際機場的一、二次雷達站里的CBP參數里能夠找到。

如果在某個天線掃描周期，某個疑似仙波航跡的仙波確認計數器的數值高于參數“仙波航跡確認門限”，則這個疑似仙波航跡就成為確認仙波航跡。雷達將不會對其進行輸出。

這里所說的THALES一次雷達型號為STAR2000，但是在做仙波優化調整的時候要注意，此參數是在RSM970S的CBP中進行設置，設置時兩個通道均需要調整。在設置前，需要詳細統計各類目標和虛警航跡的速度特性，確定日常中仙波或一次假目標出現時的速度范圍，精確的設置有關門限，以防對低慢小目標的檢測有所影響。如果虛警航跡不是很嚴重，可以不使用仙波航跡識別功能。

3結束語

綜上所述，仙波的識別和優化，對于雷達系統性能的穩定性有著至關重要的作用，它并不像是一般參數，改完立即生效，它需要時間和數據的積累，通過觀察信號一點一滴的變化后，才能一步步地將信號調試得更好。

參考文獻

[1] 丁鷺飛，耿富錄，陳建春.雷達原理[M].第四版.北京：電子工業出版社，2009：71.

作者簡介

李華（1986-），男，天津人;畢業院校：北京聯合大學，專業：計算機科學與技術（信息系統），學歷：本科，職稱：雷達工程師;現就職單位：北京空管工程技術有限公司，研究方向：雷達設備維護維修。