雷神二次雷達(dá)產(chǎn)生虛假目標(biāo)的案例分析與參數(shù)優(yōu)化

編者按：針對民航空管運(yùn)行實(shí)例分析雷神二次雷達(dá)虛假目標(biāo)的識別、分析及優(yōu)化，討論了因多徑反射產(chǎn)生虛假目標(biāo)的兩種情況，如何確立固定反射體目標(biāo)，并提供了一種雷達(dá)參數(shù)優(yōu)化方案。

二次雷達(dá)由于接收處理機(jī)載應(yīng)答機(jī)二次輻射信號的工作特性，相比一次雷達(dá)具有更高的檢測概率和作用距離，能提供更可靠的監(jiān)視數(shù)據(jù)。但隨著空域內(nèi)航班流量的大幅度提升，飛行器數(shù)量繁多，地面的二次雷達(dá)監(jiān)視處理能力有限。在實(shí)際使用中產(chǎn)生的假目標(biāo)降低了雷達(dá)輸出目標(biāo)信號的質(zhì)量，可能會(huì)對空中交通管制工作造成影響，進(jìn)而降低管制員的判斷力和決策力。因此，成功判別出虛假目標(biāo)以及通過調(diào)試減少虛假目標(biāo)生成是生產(chǎn)運(yùn)行中常見且關(guān)鍵的問題。

雷達(dá)之探測，其虛警與發(fā)現(xiàn)相互制約，此消彼長。單脈沖二次雷達(dá)能對完成絕大多數(shù)假目標(biāo)做出正確判斷并進(jìn)行抑制。但也偶有因?yàn)榉瓷湓斐尚盘柖鄰絺鬏敚瑥亩a(chǎn)生虛假的二次航跡，稱之為假目標(biāo)。下面以成都雷神二次雷達(dá)實(shí)際運(yùn)行中的案例進(jìn)行分析。

假目標(biāo)現(xiàn)象及影響

自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)二次代碼為1200的飛行器A，同時(shí)出現(xiàn)與飛行器A高度相同、二次代碼也同為1200的假目標(biāo)B。隨后，虛假的二次雷達(dá)目標(biāo)B與真實(shí)航班A于自動(dòng)化系統(tǒng)中產(chǎn)生沖突告警。此時(shí)管制員詢問真實(shí)航班飛行員是否可見二次代碼為1200的其他航空器，飛行員答復(fù)在附近存在二次代碼為1200航空器。隨即，管制員指揮飛行器A避讓。

經(jīng)自動(dòng)化系統(tǒng)回放：在產(chǎn)生告警沖突時(shí)，附近正好有一架二次代碼同為1200的真實(shí)飛行器C，故飛行員通過其CDTI（Cockpit Display of Traffic Information）看到的航空器應(yīng)為真實(shí)航班C，而非二次代碼為1200的虛假目標(biāo)B（如圖1所示）。

多徑產(chǎn)生的假目標(biāo)情況分析

對于多徑產(chǎn)生的虛假目標(biāo)，主要有以下兩種情況。

同垂直面反射（The Same Vertical Plane）

二次雷達(dá)收到飛機(jī)視距應(yīng)答的同時(shí)，還收到了經(jīng)過反射的應(yīng)答信號。此情況，假目標(biāo)與真實(shí)目標(biāo)相對于雷達(dá)具有相同的方位，假目標(biāo)在真實(shí)目標(biāo)與雷達(dá)連線的徑向方向，假目標(biāo)的距離大于真實(shí)目標(biāo)，如圖2所示。

大角度差反射（Large Horizontal Angle）

飛行器收到的詢問信號經(jīng)過反射面反射詢問，且雷達(dá)收到的飛行器應(yīng)答信號亦經(jīng)過反射面反射接收。此種情況，假目標(biāo)與真實(shí)目標(biāo)方位不同，假目標(biāo)到雷達(dá)的距離與真實(shí)目標(biāo)到雷達(dá)的距離相差小于等于反射面與雷達(dá)之間距離的2倍（2倍對應(yīng)于垂直對射之極端情況），該邏輯如圖3所示。

上述案例所出現(xiàn)的現(xiàn)象：假目標(biāo)與真實(shí)目標(biāo)角度符合大角度差反射。則通過真假目標(biāo)距離、方位信息進(jìn)行計(jì)算方能找到對應(yīng)放射面的實(shí)際位置。

真飛行器A和假飛行器B真假目標(biāo)距差為2km。假目標(biāo)相對雷達(dá)方位信息為103°到106°，初步估計(jì)反射體距雷達(dá)站約1km，其方位為103°到106°之間。根據(jù)衛(wèi)星地圖觀察，雙流機(jī)場T1候機(jī)樓距場內(nèi)雷達(dá)站直線距離約為1km，該建筑與雷達(dá)站的相對方位也與分析結(jié)果高度契合，滿足大角度反射的類型。初步可推斷出候機(jī)樓為反射體。

應(yīng)答機(jī)收到的詢問信號經(jīng)過反射面反射，且雷達(dá)收到的應(yīng)答信號亦經(jīng)過反射面反射接收。此種情況，假目標(biāo)與真實(shí)目標(biāo)方位不同，假目標(biāo)到雷達(dá)的距離與真實(shí)目標(biāo)到雷達(dá)的距離相差小于等于反射面與雷達(dá)之間距離的2倍（2倍對應(yīng)于垂直對射之極端情況）滿足上述推論。

該假目標(biāo)是由T1航站樓對雷達(dá)詢問信號及飛機(jī)應(yīng)答信號反射所產(chǎn)生。真實(shí)目標(biāo)到場內(nèi)雷達(dá)距離與反射目標(biāo)到場內(nèi)雷達(dá)站距離之間2km距離差，由雷達(dá)站到候機(jī)樓之間的1km距離所產(chǎn)生。如圖4所示：紅色路徑為正常視距詢問、應(yīng)答路徑，藍(lán)色路徑為詢問、應(yīng)答之反射路徑，此外綠色路徑為雷達(dá)錄取器送給后端系統(tǒng)的測距邏輯。顯然，視距詢問應(yīng)答、反射詢問應(yīng)答及錄取器按多徑輸出三種情況在時(shí)間延遲（距離維）及幾何邏輯（角度維）上滿足反射條件。

參數(shù)優(yōu)化調(diào)整

為了最大限度地抑制二次虛假目標(biāo)，同時(shí)不影響現(xiàn)有雷達(dá)的監(jiān)視功能，著手對雷神雷達(dá)的信號處理參數(shù)和處理邏輯進(jìn)行了全面分析，同時(shí)結(jié)合通航飛行的活動(dòng)特點(diǎn)，綜合考慮反射目標(biāo)與真實(shí)目標(biāo)之間信號強(qiáng)度等特性，對接收機(jī)的STC（靈敏度時(shí)間控制）參數(shù)以及固定反射物文件進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整。調(diào)整STC是抑制近距離雷達(dá)周圍反射假目標(biāo)的有效方法。

調(diào)整完成后，對雷達(dá)監(jiān)視范圍的航空器進(jìn)行觀察統(tǒng)計(jì)，對提供的監(jiān)視服務(wù)信號無影響，雷達(dá)接收到的干擾視頻情況得以改善，并且在附近未觀察到有假目標(biāo)出現(xiàn)。

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作者簡介：潘安琪（1996—），新疆烏魯木齊人，助理工程師，現(xiàn)就職于西南空管局技保中心。