抑制二次雷达假目标方法的研究
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研究Technology StudyI G I T C W 技术6DIGITCW2021.030 引言随着我国民用航空事业迅猛发展,航班流量日益增长,在准确判别航空器所处位置的条件下缩短飞行间隔是民航空管的核心问题,这对民航监视设备的性能提出更高要求。
伴随着空域内航空器日益增多,航管二次雷达运行中会出现更多假目标。
快速判别假目标类型及成因,采取有效措施抑制假目标,对提升民航监视信号质量和保障空中航空器安全具有非常重要的意义。
1 二次雷达假目标种类1.1 多径传播航管监视二次雷达大多数假目标是因多径传播因素造成。
多径传播是指航空器应答机与雷达询问机之间存在多条信号路径的现象[1]。
如图1所示,多径传播按反射路径和直接路径间隔分类,可分为3种:一是地面反射信号和直接路径信号在同一垂直平面内,如图1-A 所示,两路信号重叠,信号可能发生叠加,导致信号幅度及脉宽均产生变化,此情况称为交织黏连;二是因地面倾斜、建筑物或山体造成反射信号和直达信号与间存在小水平夹角,如图1-B 所示,会引起信号脉宽及编码值变化,这两种情况会出现方位误差或编码错误;三是图1-C 中,因地面倾斜、建筑物或山体造成反射信号和直达信号为大水平夹角时,会出现反射假目标。
图1 多径传播三种情况1.2 旁瓣影响航管二次雷达天线辐射除主瓣外还有众多旁瓣。
《空中交通管制二次监视雷达设备技术规范》中规定旁瓣增益低于主瓣27 dB ,尾瓣增益低于主瓣30 dB 。
[2]但航空器与雷达距离短时,因空间衰减不大,旁瓣辐射能量能触发航空器应答机断续或连续应答。
雷达系统接收这些应答信号时以天线瞄准轴为方位基准处理,从而出现目标方向判断错误,显示终端可能显示同一个目标成不连续圈状弧线,此现象称为绕环效应。
航管二次雷达系统使用旁瓣抑制技术解决旁瓣影响,主要有接收旁瓣抑制(RSLS )和询问旁瓣抑制(ISLS )两种。
1.3 二次环绕二次环绕是指本次询问产生的航空器应答落入下一询问周期,且该应答脉冲和下一询问脉冲同步稳定。
广汉机场二次雷达由于反射造成的假目标的原因分析摘要:二次雷达是现代空中交通管制系统的关键设备之一,雷达站周围的环境对二次雷达的探测性能有着显著的影响。
本文对二次雷达由于反射造成的虚假目标的原因进行了详细分析,对于二次雷达的日常观测及维护具有一定的指导意义。
中国民航飞行学院广汉机场二次雷达站是国家重点建设工程项目(3号工程)。
其二次雷达设备是中国民航使用的第一部国产二次雷达,由中国电子科技集团公司第十四研究所生产。
该二次雷达在设备调试与试运行过程中,一些区域产生假目标较多。
该雷达站位于成绵高速边上,距广汉市区5公里,往金堂方向的龙泉山脉20公里左右。
通过分析其地理位置及其周边环境影响,我们得出其假目标主要由山体及周围高大建筑物发射引起。
1.天线俯仰波束分裂造成丢点由地面反射引起的多路径效应一直是影响雷达性能的主要因素之一,导致雷达接收信号的起伏,影响二次雷达的检测和解码性能;而雷达站周围环境中的高大建筑物引起的反射会在建筑物的后面产生虚假的目标幻象。
当雷达天线俯视镜面反射的表面(如水面)时,会产生多路径干涉现象。
镜面反射体是指服从反射定律的光滑(镜面似的)表面。
当天线照射给定几何关系和电特性的镜面反射表面时,反射波前相对于入射波前的方向和相位是可以预测的。
图1所示出多路径干涉的几何关系。
图中假设反射表面为平面,尽管有时还要考虑地球的曲率,但这个假定一般还是可行的。
图1 平面地面反射的几何图如图1所示,若发生镜面反射,从天线到目标的雷达电磁波有两个不同的路径:直射路径和反射路径。
由图1可知,两条路径传播的距离是不相同的,这就导致了直射波和反射波之间的相位差,而它是产生多路径效应的主要原因。
根据电磁波传播的基本原理,若距离差δ,则对应的相位差等于2πδ/λ。
其中,λ是雷达波长。
附加相位差是由反射表面的反射系数引起的,有时是由天线在直射方向和反射方向上传播因子的相位差引起的。
由于相位差,直射波和反射波在目标处要么干涉相加,要么干涉相消。
交通科技与管理41技术与应用0 引言 目前空管二次雷达作为航路和机场区域内航空飞行器的主流监视设备,特别是位于机场区域附近的二次雷达,台站一般距离(航站楼、机库、广告牌、高速公路)等建筑物比较近,电磁环境比较复杂。
在二次雷达运行过程中出现的虚假目标,降低了雷达探测信号质量,严重情况下会对管制员交通指挥造成干扰。
因此虚假目标的有效识别和抑制处理,是机场二次雷达运行面临的关键问题。
1 二次雷达多路径反射假目标概述 对于单脉冲二次雷达,异步干扰、绕环效应、同步窜扰和反射是假目标产生的主要原因,而二次雷达的假目标大部分是由多路径反射引起的。
多路径假目标的原因主要包括两方面,一种是天线系统性能下降,雷达询问波束的垂直方向性图不理想,甚至出现波瓣开裂的情况,导致近地面或建筑物反射产生大量的假目标。
另一种是二次雷达站周边的电磁环境差,地面及附近物体的反射也会使天线收到反射信号,引起假目标。
对于多路径反射,一种是按照直射路径和反射路径的方位夹角来进行划分,雷达询问应答信号的多径传播可分为3类:A类是直射路径和反射路径在同一个垂直平面内;B类是直射路径和反射路径有一个小的水平夹角,但两者处于同一个波束内;C类是直射路径和反射路径存在较大的夹角。
另一种是按照直射路径和反射路径的时间间隔来进行划分,多径可分为2类:a类是时间间隔较小,应答脉冲几乎完全重叠,因两条路径长度差值较小,所以也被称为短路径;b类是时间间隔较大,应答脉冲无重叠或部分重叠,因两条路径长度差值较大,所以也被称为长路径。
2 虚假目标处理机制 地面询问机数量越多,询问频率越高,出现虚假目标的可能性就越大。
对于虚假目标的处理,大多数二次雷达常采用询问旁瓣抑制(ISLS)或增强型询问旁瓣抑制(IISLS)、接收机旁瓣抑制(RSLS)、可编程的灵敏度-时间控制STC/GTC、功率控制编程、STAGGER、增加反射体、设置幅度过滤区域、设置目标初始屏蔽区等技术进行抑制。
民航二次雷达关于假目标处理摘要二次雷达在探测目标过程中,不可避免的会产生一些假目标,这样会给交通管制带来安全隐患,必须通过技术手段将假目标消除。
本文结合多年的工作经验,谈谈在工作过程中处理假目标的体会。
关键词假目标反射信号异步干扰绕环效应二次环绕目标抑制一、假目标假目标是现实中并不存在的目标,由于各种干扰在雷达工作过程中产生的。
假目标产生的主要包括信号受地物反射原因、绕环效应、异步干扰、二次环绕等原因造成。
二、反射信号多径传播造成的反射现象是二次雷达假目标产生的最主要原因。
多径传播是在雷达天线、目标的接收天线之间存在多条路径的现象。
雷达发射和接收采用共同天线,雷达天线与目标天线的直线路径称为直达路径,在雷达和目标之间还有地面、建筑物等障碍物反射到达目标称为间接路径,通过间接路径反射信号造成假目标的产生。
三、异步干扰二次雷达能够收到它威力范围之内的周围其他二次雷达询问引起应答机的应答,这种回答和该雷达发射存在不同步,称为异步干扰现象。
四、绕环效应二次雷达的发射有两个基本的波束,分别发射询问波束和控制波束,询问波束增益很高,旁瓣电平增益较低。
控制波束具有低增益,控制波束增益大于询问波束除主瓣以外旁瓣的增益。
控制波束的作用就是用来抑制目標应答询问波束的旁瓣询问,达到旁瓣抑制的作用。
特殊情况下控制波束不能完全覆盖询问波束的旁瓣,接近雷达站的飞机应答机可能被询问波束的旁瓣所触发,飞机应答机大部分时间处于询问波束的旁瓣的覆盖之下,应答机可能持续或者断续应答,造成众多假目标,所以这种现象称为“绕环效应”。
五、二次环绕如果二次雷达的脉冲重复频率很高,可能造成一次成功的询问所产生的飞机应答在下一个询问周期内被雷达接收,并且和下一个周期的询问脉冲稳定地同步,这种干扰称为“二次环绕”。
“二次环绕”会造成飞机计算距离时得到错误的时间间隔,产生一个近距离假目标。
六、假目标的抑制对于以上几种原因产生的假目标,二次雷达可以采用不同的手段和方法进行抑制。
二次雷达同步窜扰问题分析及解决办法一、问题分析二次雷达同步窜扰是一种利用同步串扰技术对二次雷达进行干扰的行为。
在军事领域,二次雷达是一种用于监测和识别飞机的雷达系统,因此其稳定运行对于军事作战至关重要。
近年来出现了二次雷达同步串扰的问题,给军事系统带来了严重的安全威胁和损失。
对二次雷达同步串扰问题进行深入分析,并提出解决办法,对于维护军事系统的安全和稳定起到了至关重要的作用。
1. 问题表现二次雷达同步串扰主要表现为雷达系统的异常工作。
包括但不限于雷达信号异常干扰、目标识别错误、监测范围缩小、目标漏报误报等,严重影响了雷达系统的正常运行和监测能力,给军事指挥系统造成了严重的安全隐患。
2. 问题原因(1)技术原因:随着科技的发展,同步串扰技术日益成熟,使得对二次雷达系统进行干扰变得更加容易。
一些恶意组织或个人利用同步串扰技术,能够在雷达系统工作中注入虚假信号,使得雷达系统误判目标或者在无目标的情况下生成虚假目标,从而干扰了雷达系统的正常工作。
(2)管理原因:部分地区或单位对于雷达系统的安全管理不够严格,雷达设备和信息可能受到未经授权的访问,这也为同步串扰问题的出现创造了条件。
3. 解决方法(1)提高技术水平:通过加强技术研发,提高二次雷达系统的抗干扰能力,采用先进的信号处理和解调技术,增加对干扰信号的识别能力和过滤能力,进而降低同步串扰对雷达系统的影响。
(2)加强管理控制:对二次雷达系统的运行和维护进行严格的管理和控制,限制对雷达系统的访问和操作权限,避免未经授权的访问和操控,保障系统的安全和稳定。
(3)加强安全意识教育:对相关人员进行安全意识教育和培训,提高他们对于同步串扰问题的认识和防范意识,定期进行安全演练和测试,增强应对紧急情况的能力。
(4)加强监测和防护:严密监测雷达系统的工作状态,及时发现异常现象并进行排查和处理;加强对雷达系统的物理防护,防止未经授权的人员接触雷达设备。
二、结语通过对二次雷达同步串扰问题进行深入分析和解决办法的探讨,我们深切认识到这一问题的紧迫性和重要性。
空管二次雷达假目标的成因与抑制措施摘要:在现代空中交通管制系统当中,应用最为关键的设备之一,始终都是二次雷达,从这一角度来看,也就能够了解到,二次雷达在当代空中交通管制系统的重要性。
但是从另一个角度来看,多种因素对二次雷达的探测性能,将会产生直接影响,所以形成的假目标出现,将会对空中交通的正常运行带来直接的安全隐患。
从这一方面展开分析,也就能够知道,注重展开空管二次雷达假目标成因,以及与之对应的抑制措施分析极为重要。
关键词:空管工作;二次雷达;假目标;成因抑制;措施分析在国内民用航空事业不断发展的状态下,雷达管制逐渐成为了重要的管理模式。
因此,在空中交通管制的过程当中,对二次雷达探测能力,以及所具有的依赖性也产生了明显的要求,整个寻求度极高。
然而,由于反射、同步以及异步有关因素的影响,直接导致虚假目标存在,这样的目的直接对管制指挥工作产生了显著的影响。
文章在之后的环节当中,需要对问题的成因展开研究,保证专业人员能够在其过程中把握好原因出现的缘由,力求后续采取的措施,能够发挥效用。
1.关于二次雷达以及假目标的成因分析在进一步展开本文主题内容之前,首先需要对二次雷达以及假目标的成因,有一个相对清楚的认识与把握,只有确保这些方面内容得到实现,最终才能使得后续的抑制措施得到了最为科学的制定,从而更好的应对这些问题。
具体的成因表现为以下方面:(一)关于同步窜扰成因分析因为两个飞机目标之间的距离间隔相对过近,造成了雷达询问波束内两个目标在时间间隔上控制在一定范围内,所以在处理过程中往往会产生明显的混肴,也就被称作为拼凑的假目标。
Garbie是最早时间SSR设计系统形成的原理性问题,同时还直接伴随着空中交通数量的增加,越来越表现出了恶化的问题,这需要引起人们的高度重视。
从当前的状态来看,在诸多不同的飞机,常常在距离以及方位上存在的间距较小,如果两架飞机存在的间距明显小于规定的数据,那么必定会对最终数据的精确产生直接影响,又加上量回答之间存在明显占位的问题,也就直接导致了接收机难以正常的展开译码工作。
空管二次雷达假目标的成因与抑制研究摘要:空中交通行业的迅猛发展,使得空中交通管制任务量变得更加繁重。
为保证管制精准性以及有效性,空中交通管制开始将二次雷达运用到了管制工作之中,并着重对雷达假目标产生与抑制方式展开了分析。
通过对空管二次雷达假目标基本情况的分析,对假目标形成原因和抑制方式展开全面性探讨,期望能够为空管二次雷达使用以及我国航空交通管制工作发展,提供一些理论方面启示。
关键词:绕环;反射;抑制;假目标成因;空管二次雷达空管二次雷达是通过发射、接收信号,进而获得目标信息的雷达装置。
与一次雷达并不相同,此雷达装置可和飞机形成有效互动,能够在向飞机发射询问信号后,接收飞机发射回来的信号信息,可以精准获知飞机各项情况。
与一次雷达相比,二次雷达在空中交通制导、管制以及场面监视等工作中所发挥出的价值更大,值得对其展开深入研究与广泛运用。
一、空管二次雷达假目标分析航空运输是现代交通运输重要组成,也是民众出行选择主要方式之一。
飞行量的不断增加,使得飞行冲突发生可能性出现明显增加趋势,空中管制重要性逐渐凸显出来。
从上世纪六十年代开始,二次雷达开始作为监视技术运用到了空管领域之中,经过多年发展,其已经发展成为现代主要空中管制方式。
二次雷达虽然具有诸多优势,但其在使用时还是存在着假目标的问题。
由于现代交通管制对于二次打雷的依赖性以及探测能力要求相对较高,所以在使用时,如果出现假目标问题,会对雷达正常运转形成严重干扰,可能会出现虚假飞机报告,会对飞机监视产生不良影响。
监理技术人员可通过对飞机航迹的监视与分析,运用数据信息,确定飞机报告真实性。
经过长时间研究发现,二次雷达假目标形成原因,主要集中在绕环、反射等几个方面,需要通过对形成原因的分析,确定针对性抑制措施。
二、假目标成因与抑制方式(一)多径所谓多径,就是指接收机、发射机之间信号路径并不止一条。
在诸多路径之中,只有一条是连接两者的直接路径,而其他路径是建筑物、地物间反射所形成的路径。
0 引言航管二次雷达作为目前航空运输体系的重要组成部分,其能够为空中管制工作提供必要的距离、方位以及高度等数据信息,为飞机航行班次的控制提供了必要的技术支持。
但是受到多种因素的影响,航管二次雷达极易出现假目标,给后续空中管制工作带来极大的不便。
为最大程度地避免航管二次雷达假目标的出现,技术人员需要积极进行设备调试,通过系统的技术优化以及创新,实现对假目标的有效抑制,以达到提升航管二次雷达探测精度的目的。
1 航管二次雷达假目标产生原因分析对航管二次雷达假目标产生原因的梳理以及分析,有助于工作人员在思维层面形成正确的认知,准确把握航管二次雷达假目标抑制的重点,为后续相关技术方案的制定以及执行提供了方向性引导。
1.1 异步干扰的影响图1 异步干扰航空二次雷达在使用的过程中,通过不断进行信号的询问、应答来完成对目标物的定位。
这种技术体系受到雷达站所处地形环境的影响较大,导致航管二次雷达在某些情况下,无法进行目标距离、空间位置以及垂直高度等参数的准确获取,给后续的空中管制工作带来极大的不便[1]。
异步干扰作为目前,较常见的一种假目标诱发原因,对其进行发生机理的全面分析,对于后续假目标的抑制有着极大的裨益。
具体来看,当飞机在飞行的过程中,同时处于多个雷达地面站的探测范围之内时,飞机装载的应答机有着较大的概率会同时,接受两个以上雷达地面站的询问,在这种情况下,飞机装载的答应信号会进行全方位信号辐射,在这种情况下,导致异步干扰的发生。
其原理如图1所示。
在飞机在经过地面雷达A 站时,发出询问信号,飞机在接收到到询问信号之后,进行应答,应答信息被地面雷达A 站接受,但是由于此时飞机装载的答应信号进行全面的信号辐射,因此与地面雷达A 站相近的地面雷达B 站,也会接收到飞机发出的答应信号。
在这种情况下,地面雷达B 站对于飞机空间位置、距离等数据的计算以及处理,会出现一定的偏差,这种偏差,在某些情况下,对整个飞机位置的计算、判定均产生不利影响,诱发航管二次雷达假目标的出现。
S一、引言二次雷达(Secondary Radar,简称S 雷达)是一种基于电磁波散射原理,通过接收天线接收机收到的贝叶斯回波信号,从而实现非合作目标物体的探测与跟踪的雷达系统。
它对于目标识别和目标定位具有重要意义,在军事、民用领域得到了广泛应用。
然而,由于S 雷达在信号处理和目标分辨上存在一定的局限性,易受到干扰和虚假目标的影响,因此在应用过程中必须采取一些特殊的处理方法。
本文主要研究的是S 模式二次雷达中的虚假目标处理方法,首先对于S 雷达的检测原理进行了简要的介绍,然后对本文所关注的虚假目标的概念进行了解释,进一步阐述了虚假目标的产生原因和影响因素。
接着,通过对已有的虚假目标处理算法进行综述和分析,探讨了虚假目标处理的现状和存在的问题。
最后,本文提出了一种基于阈值和多目标跟踪技术的虚假目标处理方法,详细介绍了该方法的理论和实现流程,并进行了仿真实验和实验验证。
二、S 雷达检测原理二次雷达是一种利用射频信号通过无线电波的反射,间接地检测目标。
S 模式二次雷达则是在常规二次雷达的基础上增加了调制信号,通过调制信号与回波信号的相位比较,实现目标识别和跟踪的功能。
具体来说,S 雷达通过向目标发射一组预设的问题码(friend code),目标应答信号回传给雷达,回波信号经过接收机的门限检测并合并为脉冲,这样,雷达就能获得目标的相关信息,如距离、速度、高度、朝向等。
三、虚假目标概念虚假目标指的是在雷达检测过程中,由于一些原因,出现的一种并不存在的目标信号,这种信号与具体的目标物体不同,可能是电子噪声、动态散射干扰等外源性原因造成的,也可能是由于雷达系统的缺陷及不稳定性因素引起的内源性虚假目标。
虚假目标有时比实际目标更加强烈,严重干扰了雷达的正常工作,导致在目标跟踪和识别过程中出现误判、漏报等问题,给实际任务的完成带来了一定的危害。
四、虚假目标产生原因和影响因素虚假目标产生的主要原因是雷达系统的特性和环境条件等因素的影响,具体而言,有以下几点:( 1)动态散射信号:当雷达发送信号时,周围的建筑、地形以及天气等因素会产生大量散射信号,这些信号表现出来是一种噪声,使雷达系统难以区分真实目标和虚假目标。
试论航管二次雷达现场调试阶段假目标抑制方法摘要:结合自身的实践经验,从多角度分析了二次雷达假目标的常见原因,并主要从存在的问题入手,探讨了雷达调试中使用的假目标抑制方法,希望对于今后的航管二次雷达现场调试发展具有一定帮助。
关键词:二次雷达,现场调试,假目标,抑制方法0 引言航管二次雷达对于航空领域来说具有重要作用,经常被视为交通管制员的有力工具,在交通管制中具有重要作用。
结合询问—应答的方式,飞机应答机则是根据实际需求,能够接受到地面询问机的询问脉冲信号,并根据相关编制给出必要的应答模式,主要涉及到包括速度、高度以及二次代码等方面。
考虑到实际工况中的无线电干扰、地形地物等情况,会造成出现假目标的情况,这样的背景下,往往会影响到多雷达信号处理系统的准确工作,不能保证实现安全飞行的要求[1,2]。
这里结合工作实践,针对假目标形成进行探讨,并从现场调试的角度分析,提出具有针对性的抑制措施。
1二次雷达假目标的常见原因和现象分析思考从实践经验分析,主要涉及到的二次雷达假目标形成包括如下:地物反射、异步干扰、同步窜扰和交织、旁瓣穿透及绕环、二次环绕以及虚幻假目标等。
1.1 反射引起的假目标对于反射物存在于询问信号主瓣方向的情况下,经过相关反射作用,应答机的应答能够将询问信号进行响应,这样雷达接收机就能处理真实应答以及反射应答,容易造成多个目标出现在雷达中,一般来说,回答标牌相同,而存在不同的距离和方位。
1.2 异步干扰针对某一特定目标,地面站主瓣在进行询问过程中,对于目标应答机来说,在进入另外地面站接受系统中主要是通过另外的询问波束的旁瓣,一般来说,旁瓣接收信号存在不同步的问题,这样就会造成询问不同步的问题存在,自然不可避免出现异步干扰问题。
在部分情况下,则会出现很严重的多目标、多询问机问题,而询问天线的旁瓣则是产生异步干扰的方式。
1.3 同步窜扰和交织对于方位处于相近情况的两架飞机来说,结合二次雷达作用,当出现时间间隔小于20.3μs,而距离控制在3045米范围内,这样就会造成飞机的应答代码存在重叠的问题,造成接受代码情况下的二次监视雷达解码工作的不正常,容易造成虚假目标的出现。
浅谈关于解决THALES二次雷达假目标干扰的方法摘要:THALES二次雷达于2006年6月1日运行至今。
运行较稳定,发射机、接收机、询问处理器、监控系统、电源及天线等各子系统工作正常,未出现板件损坏或失效情况。
点迹航迹输出正常,无明显掉电、重点及蛇形尾迹现象。
但在2011年至今,屡次出现假目标干扰告警情况。
二次雷达假目标产生的原因主要有反射、同步窜扰、旁瓣询问应答和异步干扰产生。
关键词:THALES二次雷达;假目标;干扰前言二次雷达在地面上,询问器和机载应答器经历两次辐射。
目标探测器探测和定位通过查询--响应方法来执行。
SSR系统的缺陷可能会导致各种虚假飞机报告,并且不是每个通过响应处理的飞机报告都与真实的飞机位置一致,监控过程产生所有飞机的轨迹。
这些跟踪数据可以用来识别虚假或真实的飞机。
二次雷达虚假目标主要有以下原因:反射和同步窜扰等。
1二次雷达原理与一次雷达利用目标散射雷达发射的电磁波对目标进行探测定位的机理不同,二次雷达利用记载应答机应答地面询问及发射的电磁波对目标进行探测定位,为区别两者,称地面询问机和记载应答机组成的系统为二次雷达系统,称地面询问机为二次雷达,也叫做空管雷达信标系统(ATCRBS)。
2二次雷达假目标产生的分类及抑制方法2.1多径问题假目标多径即发射机和接收机之间存在不止一条信号路径,在这些路径中,只有一条是发射机和接收机之间的直接路径。
此外,还存在其他路径,是由于地物和建筑物之反射形成的信号路径。
由于二次雷达使用短脉冲串,直射信号和反射信号在世间上形成交错或完全分开,其时间差会改变应答脉冲的视在数目,导致解码错误或错误地检测为存在多架飞机。
由于多径问题产生的假目标与真实目标相比较一般存在以下特点:(1)与真实目标高度相同;(2)与真实目标代码相同;(3)幅度低于真实目标;(4)距离大于真实目标;(5)与真实目标有不同的方位;(6)持续时间短。
解决办法:(1)在监视处理的航迹文件中建立抗发射文件,用软件方法对假目标进行过滤。
浅谈二次雷达干扰现象的分析与解决摘要:针对二次雷达中存在的干扰现象,分析了几类干扰形成原因及其对应答码的影响,讨论了单脉冲工作方式、滑窗法、多雷达数据融合技术在去扰存真中的应用。
通过试验验证,结果表明该几类方法在可以在很大程度上屏蔽了虚假目标,从而减小了对雷达工作的影响。
关键词:二次雷达;窜扰;多径干扰;单脉冲方式;多雷达数据融合1引言二次监视雷达(SSR)以其能够报告目标位置、高度、身份等优点,在民航空管系统以及军事系统中都有广泛的应用。
然而,由于二次监视雷达在工作中均使用Lx频段,在同一时段使用相同的询问频率和应答频率,应用中存在因同频干扰引起的虚假目标,加之近年来空间通讯密度日增,所需处理的目标数目大大增多,使得航管以及识别工作中存在的窜扰和虚假目标等问题也日趋严重。
所有这些对二次雷达在高密度应答环境下有效去除干扰提出了更高的要求。
目前,在处理二次雷达窜扰、多径干扰引起的虚假目标方面,多数技术都集中在雷达信号检测级处理,如文献[1]讨论了在信号检测级上实现对窜扰情况下单脉冲二次雷达应答码的提取。
2、概述现今国内外使用的新型雷达敌我识别器大多是基于二次雷达工作方式,主要配置在陆海空等武器平台上,以二次雷达“询问/应答”的协同工作方式,对战场中发现的空海地目标进行快速可靠的敌我识别,判别目标属性,形成完整的战场态势。
其中二次雷达识别器中使用的单脉冲询问方式,是通过终端的单脉冲信号处理,完成目标应答信号的角度分离和目标识别,有效减少了和通道旁瓣触发引起的内部干扰,提高了分辨率,消除假目标。
通过终端的单脉冲信号处理,完成目标应答信号的角度分离和目标识别,减少窜扰,处理多个目标的回答。
3 定义3.1 多径干扰由于电波传播过程中,遇到各种反射体(如电离层,对流层,高山或建筑物等)引起的反射或散射,在接收端收到的直接路经信号与这些群反射信号之间的随机干涉,称之为多径干扰。
3.2 窜扰地面雷达站发出询问信号后,同时收到多个应答信号,应答脉冲组相互重叠,或应答脉冲出现位置相互重叠,造成接收机无法正确进行译码而得到错误的译码结果所引起的干扰,称为同步窜扰。
二次雷达假目标的产生和抑制摘要假目标的出现给空中交通的正常运行带来了一定的安全隐患,有必要通过适当的技术手段将雷达假目标的出现概率降到最低。
本文结合空管二次雷达工作原理,从雷达信号多路径传播、应答信号脉冲特点以及外部因素等多方面分析二次雷达假目标的成因及相应的抑制方法。
关键词假目标;反射;抑制1 假目标的产生与分类1.1 综述空管二次雷达,作为管制员的“眼睛”,在空中交通管制工作中正起着越来越重要的作用,这也要求二次雷达拥有更高的可靠性。
对于二次雷达可靠性的衡量,假目标的抑制手段及抑制效果是一个重要的指标。
假目标,是雷达由于各种原因所产生的现实中并不存在的目标,假目标容易给管制工作带来了误导,甚至影响空中交通的安全。
假目标产生的原因有多种,主要包括多径传播(反射)、异步干扰、绕环效应、二次环绕及虚影目标等。
1.2 多径传播(反射)“多径传播”,即在雷达发射天线、目标和接收天线之间存在一条以上路径的现象。
通常雷达发射和接收采用同一天线,天线与目标之间的直线路径称为直接路径,而在雷达天线和目标之间经过地面或建筑物等障碍物反射到达的路径称为间接路径。
不同类型的多路径对于雷达检测性能也产生不同的影响。
通常,多径传播是造成二次雷达假目标产生的最主要原因。
根据多径传播形成假目标的过程,有以下两种情况:1)询问的反射当询问波束的主瓣方向上存在着障碍物,询问信号经反射后,被应答机接收,这个询问信号可能引起应答机的应答,而应答信号以直线的方向到达雷达的接收机,即由天线接收,这时就会产生一个假目标。
2)应答的反射当飞机应答时,由于其应答机的天线是全向天线,故一旦其应答脉冲的反射信号被雷达接收也会产生反射假目标。
1.3 异步干扰异步干扰是指二次雷达收到在它威力范围之内由另外一部二次雷达询问引起应答机的回答,这种回答与该雷达发射不同步,所以称为异步干扰。
当飞机处于雷达A与雷达B作用距离重叠区域时,雷达A和雷达B都会向飞机进行询问,飞机也会向雷达A和雷达B进行应答。
·42·科学咨询/科技管理2019年第29期(总第648期)摘 要:随着我国民航事业飞速的发展,重庆是国内年航班吞吐量排名前十的机场,近几年飞行流量在大幅度提升,民航安全对空管雷达设备的要求也越来越高。
民航重庆空管分局铁岗咀雷达站THALES雷达于2006年投产建设,距今已使用了13年,铁岗咀THALES二次雷达作为近场唯二的一部雷达,雷达信号的质量直接影响着管制员的指挥。
而由于雷达使用时间较长,设备技术相对老化,在一段时间内,多次出现存在假目标和干扰情况。
本文围绕二次雷达原理,结合THALES雷达存在干扰和假目标时间情况,简单介绍各种干扰和假目标形成的原因和应对办法。
针对重庆江北机场存在由反射、多径,以及同步串扰两种假目标引起情况。
通过分析和实际应用,解决和改善假目标干扰对雷达运行中产生的问题。
关键词:THALES二次雷达,假目标,同步串扰,反射一、THALES二次雷达基本情况THALES二次雷达于2006年6月1日运行至今。
运行较稳定,发射机、接收机、询问处理器、监控系统、电源及天线等各子系统工作正常,未出现板件损坏或失效情况。
点迹航迹输出正常,无明显掉电、重点及蛇形尾迹现象。
但在2011年至今,屡次出现假目标干扰告警情况。
二次雷达假目标产生的原因主要有反射、同步窜扰、旁瓣询问应答和异步干扰产生。
二、THALES二次雷达假目标产生的原因(一)反射由于地面建筑物对二次雷达信号产生很强的反射,会在雷达站和飞机之间形成多径传输。
在这些路径中,只有一条是雷达站和飞机之间的直达路径。
雷达根据电磁波往返雷达站和飞机之间的时间,计算飞机相对雷达站的距离。
由于多径传输,会形成多个飞机位置,其中只有一个是真实位置。
直达路径是雷达需要的,距离最短,真实信号传输时间较短。
根据三角原理,反射形成的多径传输比直达路径距离更长,反射信号走过的路径比真实信号长。
因此,反射引起的假目标最基本的一条就是假目标远于真目标。
抑制二次雷达假目标方法的研究
作者:由迪唐文君
来源:《科学与信息化》2019年第01期
摘要假目标的产生严重地影响了二次雷达的飞行监视效果,对空中交通管制能力有很大影响。
本文对二次雷达的假目标产生原因及抑制方法进行了讨论,并介绍了先进的S模式二次雷达,此种雷达更先进,空中交通管制能力更强,抑制假目标效果更佳。
关键词二次雷达;假目标;S模式
前言
二次雷达(SSR)是由地面雷达发射一定模式的询问信号,飞机上的应答机收到信号后,经过处理、译码,然后由应答机发回信号,地面雷达收到后经过信号处理和数据处理,把装有应答机的飞机代号、高度、方位和距离等信息显示在显示屏上。
1 造成虚假目标产生的原因
①同步混淆。
二次雷达采用“全呼叫”的询问方式,且下行信号具有相同的载频
1090MHz,如果波束内2个或多个目标相对于雷达观测斜距和方位角相差很小二次雷达解码器会将这些应答混淆,从而形成假目标。
②异步干扰(FRUIT)。
异步干扰是指在两部或两部以上二次雷达同时存在的情况下,A站询问后目标应答,但应答信号同时被B站接收,对于B
站来说,目标的应答是异步干扰。
③多路径反射。
二次雷达的询问信号与飞机的应答信号可由多路径传播。
多路径效应对雷达的影响决定于直达信号路径和发射信号路径所处的铅锤面之间的水平夹角,以及直达信号和发射信号在不同路径上传播的时间差。
时间差较小,应答信号容易产生交叠;在水平夹角较大时,会在反射物相同的方位角方向上形成点迹,从而形成虚假反射目标。
④绕环效应。
绕环现象是由旁瓣询问引起的应答造成的,由于二次雷达询问天线旁瓣的存在,使飞机应答机可能被旁瓣发射的询问信号触发,发回应答信号,并被旁瓣接受,从而形成虚假目标[1]。
2 虚假目标的抑制方法
二次雷达对虚假目标的抑制分为不同层次贯穿于整个雷达的发射机、接收机、应答信号处理单元和数据处理机各部分,既有模拟又有数字的处理方法,既有硬件又有软件的处理方法,是雷达整机的问题。
①对同步混淆假目标的抑制。
依靠混淆处理进行抑制,采用“幅度相关性”和“DEFRUITER相关性”判定的方法,将脉冲幅度和值分别与框架参考幅度和值进行比较对,如果具有一致性,则相关;反之,将相应的代码设置为低置信度。
②对异步干扰假目标的抑制。
大约70%的异步干扰应答由旁瓣接收,所以利用旁瓣抑制可去除大多数异步干扰应答。
那些低于门限的能量比较弱的异步干扰应答或距离较近的异步干扰应答,可通过增益-时间控制
(GTC)进行去除。
对于这两种方式去除不了的异步干扰,可以通过DEFRUITER来去除。
③对多路径反射假目标的抑制。
对于此类假目标,由STC和GTC可以抑制一部分,通常采用可编程的STC和GTC,将方位上分成多个扇区,不同的扇区设置不同的灵敏度和增益。
利用目标历史数据和反射物的分布的先验信息,由数据处理软件算法来进行识别和抑制。
④对绕环效应假目标的抑制。
主要依靠4种方法抑制:①发射机旁瓣抑制,即P2作为旁瓣抑制脉冲由通道发射;②接收机旁瓣抑制,如果控制通道的信号幅度大于和通道的信号幅度时,将该应答去除;③功率控制;④灵敏度-时间控制(STC)。
此外,还采有一些特殊的方法来抑制可能出现的假目标,如区域加权、信号强度检测、航迹历史检测、应答对称性检测、潜在反射检测等[2]。
3 S模式雷达
传统的二次雷达为A/C模式,地面询问机的数量越多、询问率越高,出现虚假目标的可能性就越大。
随着大垂直口径天线、单脉冲技术的使用,大大降低了二次雷达的询问率,同时,RSLS、ISLS技术使二次雷达旁瓣询问以及旁瓣应答得到有效抑制,但这些方法都无法抑制主瓣的异步干扰和反射,解决异步干扰和多路径反射问题最佳的方案是S模式。
为满足空中交通日益增长的需要,于是研制了S模式雷达与数据通信系统,以此来改进和提高空中交通管制能力。
(1)S模式的定义。
S模式即选址模式,是有选择性地询问识别目标。
地面管制雷达站通过轮呼有选择地询问,在地面询问和机载应答装置之间具备双向交换数据功能。
在常规一次雷达甚至在单脉冲二次雷达中,询问信号是在天线波束内以恒定频率发射的,波束内的所有飞机对所有询问做出应答。
为了与传统的A/C模式兼容,S模式仍然采用异频收发的方式,询问信号频率为1030 MHz,应答信号为1090 MHz。
S模式的应答机能够应答A/C模式和S模式地面站的询问,S 模式的地面站能够对S模式和A/C模式的目标发出询问并接收其应答信息。
目前,有的地面雷达仍为A/C模式,而大型飞机均载有S模式应答机。
(2)S模式的特点。
在S模式二次雷达中,基于飞机地址唯一可选择性,S模式询问含有56位及112位信息串,其中包括24位的飞机代码位。
除了24位地址位还有32和88位信息位,任何装有S模式的应答机都能由波束内的其他飞机分别询问。
S模式具有以下优点:①S 模式询问提高了检测能力。
当两架或多架飞机距离非常近时,信号范围内的所有飞机应答没有重叠,应答录取则不会发生错误。
②S模式询问消除了来自天线波束范围内其他目标的应答信号,因此大大降低了干扰、应答机占据以及由于反射引起的虚假应答。
③S模式询问较高的飞机数据完整性,得益于S模式唯一的地址和较安全的数据传输。
当传输期间编码被破坏时。
S 模式有更好的编码维修能力。
④S模式询问选择性询问减少了询问次数从而减少了干扰,最终消除S模式运行中SSR干扰状态,提高了分辨力性能,并且适用于S模式装备的任何飞机。
⑤单脉冲处理可有效改善角度分辨率,提高方位数据的精度,彻底消除异步干扰和同步干扰。
4 结束语
本文对二次雷达假目标进行了研究,对S模式雷达进行了介绍,凭借S模式的优越性,结合相应的抑制方法,相信其在空中交通管制、飞机防撞、多点定位、ADS-B等系统中将得到更广泛的应用。
参考文献
[1] 高树萍.S模式二次雷达的简单介绍[J].空中交通管理,2010,(07):21-23.
[2] 万洪容,赖作镁,刘晖,等.S模式二次雷达询问机航迹录取技术研究[J].舰船电子工程,2010,30(05):74-77.。