一次雷达和二次雷达
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通信导航监视/CNS S 模式二次雷达的简单介绍Brief introduction to Mode S secondary radar华北空管局高树萍编译2007 年具有S 模式的苏庄一/二次雷达站和百花山单脉冲二次雷达站在民航华北空管局落成,标志着S 模式二次雷达在我国首家使用。
作为S 模式二次雷达站的建设者之一,尤其对S 模式感兴趣。
S 模式二次雷达系统精度高、抗干扰能力强、信息量大,它能实现两个以上雷达站之间的通信,其有为飞机对询问轮流做出应答。
二、S模式的特点S 模式地址唯一。
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 模式的飞机都能由波束内的其它飞机分时,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。
一机一码,减少或消除了同步干扰,同时防止询问信号串扰其它飞机,提高了检测能力。
(3)S 模式询问消除了来自天线波束范围内其它目标的应答信号,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ATC 提供数据链以及为VHF 语音通信提供备份的能力,可以应用在ADS-B 和TCAS 防撞等系统中,是二次雷达的发展方向。
一、S模式的定义S 模式即选址模式。
S=Select 选择,是有选择性地询问识别目标。
地面管制雷达站通过轮呼别询问。
因为对每一架装有S 模式的飞机,都分配给一个全世界独一无二的地址,该地址称为技术地址。
全世界有16 777 216 个技术地址可用,并且已由国际民航组织(ICA O)进行标准化。
每次S 模式询问都包含目标飞机的地址,被寻呼的飞机是回答询问的唯一飞机。
答。
(4)S 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。
(5)S 模式询问选择性询问减少了询问次数从而减少了干扰,最(ROLL-CLL)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,这就是说S 模式二次雷达站有能力选择性地寻呼其覆盖范围内的飞机。
四创3821一次雷达简介摘要:3821一次监视雷达是民航等单位为机场配置的近程空管一次雷达。
该雷达能满足机场对飞机进近管制的需要,提供高精度、高数据率的雷达监视数据。
该雷达为固定站配置,采用全固态、全相参、脉冲压缩、AMTD技术体制,对飞行高度在40000英尺以下的目标,探测距离可达60海里以上,能给出连续实时的航迹信息,同时给出终端区危及飞行安全的气象信息。
关键词:AMTD;全固态;全相参1系统特点3821雷达是基于通用服务器软件化、精细化处理,高数据质量、高可靠性、高保障性的空管一次雷达,达到国际主流空管雷达先进水平,主要特点如下:a)数据质量高雷达采用软件化、精细化处理和全面的参数管理技术,数据质量高。
基于环境匹配的精细化处理,适应不同地理环境、气象环境、电磁环境的使用要求;基于全流程的精细化处理,结合39类500余项参数,覆盖脉压、滤波、恒虚警、杂波图、点迹、数据处理等各功能模块,所有参数可进行分级配置和管理;基于信号特征的精细化处理,对干扰、饱和、镜像、跨周期、固定等回波分类检测,有效抑制各类杂波干扰,基于回波和点迹特征的自适应跟踪模型算法,实现对高机动目标、慢速小目标稳定跟踪,对仙波能准确识别、隔离。
b)可靠性高雷达采用全固态器件、双套冗余架构、柔性自动重组,可实现无缝切换。
采用数据、视频、控制独立总线设计,实现稳定高速的数据传输。
发射机采用并馈式均衡高隔离大容量设计和独立供电架构。
平均致命故障间隔时间满足3万小时无停机故障。
雷达具备性能在线评估能力。
可实时监测状态信息,在线测系统参数,并采用数据库进行存储、管理和评估。
可实时实现点航迹质量分析,实现性能在线评估。
c)生命周期维护成本低雷达采用基于通用服务器的全软件化平台,在线可更换单元检测覆盖率100%,自动对故障进行隔离、报警,具备在线维护和维修能力;全流程各节点信息可显示、输出、记录、重演,具有远程诊断和技术支持能力;采用货架化服务器,软件易扩展,生命周期维护成本低,便于持续提升雷达性能。
• 104•ELECTRONICS WORLD ・探索与观察浅谈二次雷达天线原理民航福建空管分局 陈 翰【摘要】二次雷达通常使用的是垂直大孔径天线,不同设备厂家所提供的雷达天线型号也是不尽相同。
但这些天线在工作原理上都大同小异,掌握其中通用的内容,就可以很快地学习不同厂家的天线。
【关键词】二次雷达;天线;垂直大孔径1.引言航管二次雷达是通过地面的询问机向航空器发射1030MHz 询问信号,安装有应答机的航空器接收到询问后回返回一个1090MHz 应答信号,雷达设备再接收应答信号来检测、识别目标的方位与距离。
2.二次雷达的工作原理二次雷达的信息交换,是通过将上行询问内容和下行应答内容进行脉冲编码来实现的。
按照ICAO 规范,传统空管二次雷达的询问模式共有6种,分别为1、2、3/A 、B 、C 、D 模式。
实际在民用航空中常用的是3/A 、C 两种模式。
这两种模式主要区别在于P1与P3的时间间隔不同。
P1~P3间隔是指P1和P3的0.5电平处脉冲前沿之间的间隔,其中3/A 模式下,间隔为8us ,C 模式下间隔为21us 。
P1、P2、P3的0.5电平脉冲宽度均为0.8us ,脉冲前沿宽度均为0.05~1us ,脉冲后沿均为0.05~0.2us 。
询问时,可以根据需要,只发射单一模式询问信号也可以各种模式交错询问。
3.天线基本理论天线的具体形式繁多,有多种分类方法,但是其中的基本理论,分析方法以及典型天线的工作原理与点特性却是相通的。
3.1 方向性函数天线的方向性函数是描写天线的辐射作用在空间的相对分布的数学表示式,方向图则是相应的图解表示。
场强振幅的归一化方向性函数定义为:式中,为天线在任意方向上的场强;为在最大辐射方向上的场强。
针对定向天线,它的方向图一般都呈现出花瓣状,而且都包含两个甚至多个波瓣:其中辐射方向上最大的瓣称为主瓣,剩余的瓣均被称为旁瓣或副瓣。
我们通常利用主瓣和副瓣的宽度来描写天线辐射处得能量的集中度。
简析长春空管4号系统二次雷达MSSR询问机【摘要】长春空管4号系统由天线合装的一部近程一次雷达和一部单脉冲二次雷达,管制中心自动化系统组成。
本文简单介绍了长春空管4号系统二次雷达MSSR询问机的功能、组成及作用。
【关键词】空管4号二次雷达MSSR询问机长春空管4号系统2010年于正式开放使用。
询问机是二次雷达信号产生、接收和处理的主设备。
询问机由发射机、接收机、目标录取器、BITE、馈线网络、雷达接口、直流电源等物理部分组成。
1 发射机发射机为完全相同的2个可更换单元组件,分别作为雷达的询问信号功率源和询问旁瓣抑制信号功率源。
发射机对来自激励源的已调制RF信号进行功率放大。
输出功率受控于视频处理器的功率程控图。
发射机具有功率监测电路,功率下降3dB为故障;还设计有脉冲超宽保护电路,使得在一旦出现过宽的激励输入时保护功率管免遭损坏。
2 接收机系统接收机系统由接收机(系统的模拟部分)和视频处理器(系统的数字部分)组成。
2.1 接收机接收机由3个(Σ、Ω、Δ)对数接收单元、1个相位鉴别器单元、1个本振自检单元和1个激励源单元等组成。
Σ路对数接收单元是应答信号检测通道,同时它与Δ路对数接收单元和相位鉴别器构成单脉冲接收机。
Ω路对数接收单元是作为旁瓣抑制用的接收通道。
三路对数接收单元信号分别来源于天线的Σ、Δ和Ω三接收波瓣。
对数放大压缩了接收信号的动态范围,保证了接收机的不饱和,求解单脉冲角度也变成了简单的减法。
相位鉴别器鉴别出目标偏离瞄准轴的方向及此方向鉴别的置信度。
为了保证Σ、Δ两支路的相位一致性,设有相位调整电路。
2.2 视频处理器视频处理器由1个模式定时板、1个数据采集板、1个视频处理板、1个性能故障板和1个背板等5个印制板组成。
模式定时板是雷达定时器,用于产生相应的询问调制信号去激励源,以产生所需要的RF询问信号。
定时器还向其它功能单元或分机送出系统时钟CLK,向应答处理器送所需要的模式判别信号P1+P3和预触发信号P3-30,还产生接收机所需要的-20dB GTC、自检调制等定时信号。
二次雷达覆盖范围及影响因素分析民航吉林空管分局 梁志国 严浩 文敏 马纯清1 引言航管二次雷达对保证民航飞机安全飞行、航班正常、提高空中交通管制效率具有重要的作用。
二次雷达覆盖范围是一项重要指标,这涉及到雷达设备的各项指标(如雷达天线增益、发射机发射功率、接收机带宽、接收机噪声系数等指标)的确定、准确合理的选址、规划和布局。
影响雷达实际作用距离的外界因素是非常复杂的,雷达的探测性能要受到雷达站选址和气候等多种因素的影响。
本文系统的研究了二次雷达辐射信号作用距离以及影响因素、空域覆盖问题。
2 理想条件下二次雷达覆盖范围分析二次雷达覆盖范围由二次雷达的作用距离决定。
二次雷达探测飞机需要询问信号能够有效的到达飞机应答机天线,飞机的应答信号能够有效的到达雷达天线。
询问距离要想达到最大,条件就是询问信号到达飞机时的功率刚刚好等于飞机应答机最小可检测信号。
询问信号作用距离的公式为2/1min I I I I Imax 4⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡''=P G G P R πλ,其中,I λ为询问信号波长,这里为0.291m ,I P 为询问信号功率,典型值为2000瓦,I G 为询问信号增益,典型值为27dB ,即天线增益为501,'I G 为应答机天线的接收增益,因为应答机天线为全向天线,所以天线增益为1,'min P 为应答机的灵敏度,即最小可检测信号,典型值为-71dBm ,即79.4×10-12w 。
经计算可以得到询问信号的最大作用距离为2600km 。
应答信号到达雷达的距离达到最大的条件是应答信号到达雷达天线的功率刚刚好等于二次雷达最小可检测信号,应答信号作用距离的公式为2/1min R R R R Rmax 4⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡''=P G G P R πλ,R λ为应答信号波长,0.275m ,'R P 为应答信号功率,典型值为251W,24dBW ,R G 为雷达接收增益,27dB ,'R G 为应答频率应答机天线增益,min P 为二次雷达最小可检测功率,典型值为-85dBm ,即3.16×10-12。
二次雷达干扰现象的分析与解决摘要:二次雷达干扰直接威胁着航空安全,增加了航空管制的困难。
因此,文章旨在通过分析二次雷达干扰现象,提出具体解决方法,以期能够为航管提供更加准确的信息和数据,保障航空安全。
关键词:二次雷达;干扰现象;抗干扰措施二次雷达系统的不断完善和成熟,被广泛应用到航空管制中,但是在实际的应用过程中却面临着诸多的干扰问题,例如:窜扰现象和绕环现象等,以下对此进行了深入的分析,在提出具体的解决方法后,能够发挥出二次雷达系统的应用价值。
1 二次雷达系统在使用过程中存在的干扰问题1.1窜扰问题二次雷达工作的过程主要是为:询问机和应答机在相互配合工作的过程中在位提供相应的信息。
而当出现特殊需求时,对准空中目标搭设应答机,然后增加询问机的数量,根据布置的各项询问任务等进行询问。
如图1所示:图1二次雷达工作的过程分析地面控制系统主要接收应答机所传达的信息进行目标的判断,这些信息不仅仅包括询问机中传达的信息,还包括应答机中掺杂询问机所回复的信息。
当这些信息传达过程中形成了加大的干扰,询问机也不能接收到相匹配的信息,进而也就不能对目标进行身份的认证和定位。
因此,应答机在多方位的应答产生的信息时就会出现信息干扰的现象,这一现象被称之为窜扰。
当二次雷达系统出现窜扰现象后,对信息的接收等都产生了不良的影响。
1.2绕环(Ringing)现象雷达天线辐射信号能够显示出不同方向上的能量强度,这些具有差异的能量强度在分布各个方向后形成了雷达天线波瓣图。
询问波束能够在主瓣和旁瓣上询问,处在旁瓣时,如果被强功率的询问信息触发应答机则会偏向这一询问信号进行应答,雷达接收过程中可能后被这些假的目标所困扰,并且这些假的目标主要分布在雷达附近和雷达的中心环上,这一现象被称之为“绕环现象”,对雷达的分辨力或者精准的确定方位等具有较大的影响。
例如:方位精准变差或者分辨力模糊的情况下,难以对数据进行处理,特别是当出现不同的目标报告后,因此后续设备过载。
新体制国产化空管一次雷达徐鹏【摘要】"十二五"期间,国产化空管一次雷达采用全固态发射机、线圆极化双波束、频率分集、AMTD软件信号处理、冗余交叉组合双系统等新技术新体制,主要担负航路监视,兼顾警戒引导任务,提供目标距离、方位、速度、航向以及航路上积云雨等信息,为空中交通管制提供日常空情保障.国产化空管一次雷达在借鉴引进空管雷达先进理念与技术的基础上,兼顾国家低空开放日益繁忙的空中交通带来的抗干扰、低慢小目标检测、雷达阵地优化等需求.本文主要从设计理念出发,结合实际应用情况,对国产化空管雷达进行系统介绍.【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2016(000)021【总页数】2页(P134-135)【关键词】空管雷达国产化;软件化;AMTD;一次雷达【作者】徐鹏【作者单位】安徽四创电子股份有限公司【正文语种】中文自从八十年代初期,我国空管领域先后从四个国家引进了空管雷达,每一代空管雷达的引进都从设计理念、技术体制、功能性能和制造工艺等方面极大的刺激了国内雷达领域的发展,完善了我国空中交通管制系统的建设。
新体制空管一次雷达的设计研制就是基于国家日益繁忙的空中交通管制需求,学习借鉴法国Thales公司、加拿大Raytheon公司等空管雷达先进技术,兼顾对空情中抗干扰、慢速小目标检测、目标属性识别、阵地优化等要求研制起来的,采用线极化/圆极化可变高低波束、风冷全固态集中式发射机、频率分集、AMTD软件化信号处理和冗余交叉组合双系统等先进技术,性能先进、数据稳定、可靠性高,主要用于航路监视,兼顾警戒引导,提供目标方位、距离、航向、速度、高度(依赖二次雷达或者波束估高)等信息,以及航路上的积云雨轮廓信息,实现对各类目标监视保障,完成空中交通管制任务(见图1、图2)。
2.1 极高的任务可靠性发射机、天馈线、接收机等硬件采用可靠性极高的元器件,完善可靠的BITE功能,支持在线维修。
整机绝大数系统部件双套热冗余备份设计,可实现热态无缝切换,实现设备自动重组,实现故障软化处理,雷达平均故障间隔时间MTBF不小于1000小时,平均致命故障间隔时间MTBCF不小于30000小时,确保了雷达数据不间断和整机任务可靠性。
• 204•通常情况下,目前市场环境当中二次雷达与传统的一次雷达存在着较大的差异性,现如今使用的二次雷达则需要结合目标信号的发射情况来配合相应的工作,这就意味着现阶段所用的二次雷达系统中就必不可少要安装询问机和应答机等重要设备。
近年来,二次雷达系统在军事领域以及航空领域运用的十分广泛,尤其是对于航空管制方面具有至关重要的作用,其中重要的内容则是识别敌我的真实情况。
但是在实际的应用过程中,二次雷达系统在工作的过程中,由于其本身的工作性质和工作内容,在一定程度上会导致信号在传输的过程中会存在着干扰的状况,这就使得整个系统在实际的工作过程中产生重要的影响。
这就需要相应的技术部门采取有效的措施解决二次雷达系统实际工作过程中产生的信号干扰问题,并且制定出合理有效的解决办法,这对于二次雷达系统的有效运行有着十分重要的意义。
本文首先简要介绍了二次雷达系统的主要内容以及在实际工作过程中主要存在的干扰问题,接着详细讲述了解决二次雷达系统实际工作过程中遇到干扰问题的主要解决方法,最后阐述了二次雷达运行系统方案的设计以及系统性能的分析。
现阶段,二次雷达运行系统已经广泛的应用于军事领域和航空空管领域当中,并且在实际的运用过程中发挥着至关重要的作用,但是二次雷达运行系统在实际的运行过程中,就出现了混扰和串扰等内部干扰以及询问机和应答机受到信号干扰的重要问题,这样就会导致整个二次雷达运行系统的性能大大的降低。
但是由于二次雷达系统与传统的一次雷达运行系统存在着较大的差异性,但是在实际的工作过程中必须要配合相应的发射信号来完成的。
然而本文通过对二次雷达系统实际的运行过程中主要产生的信号干扰问题进行详细的分析,根据整个二次雷达运行系统的工作原理,设计科学合理化的方法来解决实际运行过程中所存在的信号干扰问题,最后则从二次雷达运行系统的具体方案设计以及系统的性能等方面具体体现该系统的主要是的优势所在。
避免出现由于二次雷达运行系统在工作过程中接收其他信号之后对其产生一定的干扰等现象产生,毕竟空中领域的飞机数量比较多,飞机与飞机之间都是通过信息传递来实现沟通交流的,这其中必定会存在信号干扰的问题,这就需要采取有效的方式方法来解决信息传递出现信号干扰的问题,也是当下航空领域必须要完成的首要任务。
SELEX一二次合装雷达接收机处理分析与参数调整摘要:目的:介绍接收机组件在SELEX一二次合装雷达设备中的应用和SELEX一二次合装雷达的接收端信号处理方法与故障分析。
方法:通过对接收机的了解与实际参数进行接收机的通道平衡调整,同时对相位进行调整。
结果:通过分析了标准信息,明确了调整的方向与结果。
结论:清楚的明确了SELEX一二次合装雷达的标准信息,提高了设备保障能力。
关键词:雷达;接收机;预选滤波器;移相器;射频测试振荡器;对数放大鉴相器(LOG & PD);接收机控制管理模块(RXCM)0引言:雷达中接收机组件一直是重中之重,主要功能是对雷达天线接收到的微弱信号进行预选、放大、变频、滤波、解调和数字化处理,同时抑制外部的干扰杂波以及机箱内的噪声,使回波信号尽可能的保持目标信息,以便进行下一步的处理。
1接收机组件主要功能:接收机的主要功能:从预选滤波器中接收ΣΔΩ信号;将RF信号(1090MHz)下变频至IF(60MHz);在IF频段依照ICAO标准进行信号滤波;利用对数放大器放大信号,保持它的宽度和相位匹配;解析相位信息;将IF信号转换成视频信号;利用测试目标产生器进行自动校准。
2接收机组件的组成:2.1 预选滤波器预选滤波器由一套三个匹配滤波器组成。
它们处于接收机输入信道中,一个信道一个(Σ,Δ和Ω),它保护接收机组件免受970MHz的镜像频率和1030MHz的发射频率辐射能量的伤害。
预选滤波器必须保证在1030MHz有60dBm 在970MHz有80dBm的抑制能力。
2.2 移相器两个移相器会恢复由于Σ和Δ两通道路程差引起的相位差,保证信号经过本振混频后,在鉴相器输入端的两个信号已完成移相处理,相位可信。
2.3 射频测试振荡器射频测试振荡器可以再细分成两部分,构成上这两个不同的印刷电路分别是射频(RF)和测试振荡器(TO)射频的组成:限幅器和耦合器部件;低噪声放大器部件;带通滤波器部件;混频器部件。
TACAN塔康By Jayone‘Edrasom’Guo在早期,空中导航要想确定飞机位置,就要使用两个或两个以上的地面导航台,并且定位精度很低,这样的定位技术没有太大的实用价值。
于是,在二十世纪中期,为了实现精确空中定位导航,由美国费得拉尔电信试验室根据美空军、海军的建议,研制了塔康系统。
塔康的原名为TACAN,是Tactical Air Navigation System-战术空中导航系统的缩写,它是一种近距无线电导航系统。
欲了解TACAN,我们先从民用的DME开始讲起DME(Distance Measure Equipment)应用发射-反射原理的雷达称作一次雷达(Primary Radar),如对空搜索雷达、战斗机的火控雷达。
而所有应用询问-应答原理的无线电设备都被称作二次雷达系统(Secondary Radar System),如IFF、空管雷达等。
DME也是一种二次雷达系统,主要作用是向飞行员提供飞机到地面DME台站的斜距。
为了认识DME的工作原理之前,我们先来了解下二次雷达。
二次雷达(Secondary Radar)我们都知道,一次雷达都是通过接收被照射物体的反射信号,得出物体的相关信息的,例如军用搜索雷达。
在这种关系中,被照射物体的反射性能要求是越低越好,这样才能避免被过早发现,从而增加其生存力。
而二次雷达却是通过被照射物体的直接回应来获得相关信息,相比一次雷达,它就是一种积极合作的系统,所以二次雷达需要一个能过相互合作的目标才能实现,例如军用得IFF(敌我识别)系统,这种相互合作的关系在军事领域是绝对机密的,然而DME却很公开,不然也就没有下文了。
在此文当中,飞机上的DME设备相当于一部询问机,而地面DME台站相当于一部应答机。
二次雷达的主要优点如下:1)设备体积小、所需功率低。
它只要求对方都能接收到相互发射的信号即可。
2)脉冲序列可以被编码。
这样他们相互传输的信号就可以加载其他信息,例如,空中管制雷达就可以获得飞机的气压高度、航向等信息。
测量风速的方法017张曦计算机科学与技术10级1班高空风观测测量近地面直至30公里高空的风向风速。
通常将飞升气球作为随气流移动的质点,用地面设备(经纬仪或雷达)跟踪气球的飞升轨迹,读取其时间间隔的仰角、方位角、斜距,确定其空间位置的坐标值,可求出气球所经过高度上的平均风向风速。
高空风的测量一般指从地面到空中30km各高度上的风向、风速的测定。
其测量方法有:利斯和T.福雷斯特首创测风气球观测高空风。
气球法测风常用光学经纬仪、无线电经纬仪、一次雷达和二次雷达,以及导航系统等。
光学经纬仪测风有单经纬仪测风和双经纬仪测风两种。
单经纬仪只能测定气球的角坐标(方位、仰角)。
气球高度一是根据气球升速(决定于气球净举力、气球大圆周长和地面空气密度)和升空历经的时间来确定。
但由于大气湍流、铅直气流速度和空气密度随高度变化等因素对气球升速的影响,这种方法确定的高度误差大,测风精度低,一般只在数千米高度以下使用。
二是根据测得的气压、温度和湿度资料,通过计算推得高度。
这种方法测风精度较高。
用双经纬仪测风,是根据位于选定基线两端的两个经纬仪同步观测获得的角坐标值,通过几何图解或计算,得出各高度上的平均风向、风速。
光学经纬仪测风一般只适用于能见度好的少云晴天,夜间必须在气球上挂灯笼或其他可见光源,阴雨天气则只能在可见气球的高度内测风。
无线电经纬仪测风它是利用无线电定向原理,跟踪气球携带的探空发射机信号,测得角坐标数据。
气球所在的高度则由无线电探空仪测量的温、压、湿值算出。
因此无线电经纬仪测风适用于全天候,但当气球低于无线电经纬仪最低工作仰角时,测风精度迅速降低。
雷达测风一次雷达测风是雷达跟踪气球携带的无源反射靶,接收反射靶的反射信号来实现定位并计算风向、风速。
二次雷达测风是跟踪气球携带的工作于应答状态的探空发射机信号来实现定位的。
此法可以获取角坐标和斜距数据,从而计算出高空风,无需依赖无线电探空仪探测的温、压、湿数据计算气球高度。
••雷达英文缩略语“RADAR”的音译,全称为“radio detection and ranging”,原意是“无线电探测和定位”。
利用电磁波发现目标并测定其位置、速度和其他特征的电子信息设备。
典型的雷达主要由同步器、激励器、发射机、收发开关、天线、接收机、信号处理器、终端显示控制设备和电源等组成。
它向空间定向发射电磁波并接收目标反射的回波信号来探测目标。
通过测定电磁波从雷达到目标,又经目标反射回雷达的传播时间来确定目标的距离;利用雷达天线的定向辐射和定向接收特性,测定目标的方位角和仰角,根据目标的距离和仰角计算目标的高度。
雷达通常能够测定目标的方位、距离或方位、距离、高度;有的雷达还能测量目标速度和运动轨迹,判断目标类型、数量等。
按发射的信号形式,可分为脉冲雷达和连续波雷达;按接收信号的性质,分为一次雷达、二次雷达和无源雷达;按架设位置,分为地面雷达、舰艇雷达、机载雷达、系留气球载雷达、飞艇载雷达、弹载雷达和航天雷达等;按技术体制,可分为单脉冲雷达、动目标显示雷达、脉冲压缩雷达、脉冲多普勒雷达、频率捷变雷达、相控阵雷达、三坐标雷达、合成孔径雷达、逆合成孔径雷达、超视距雷达和多基地雷达等;按军事用途,主要有对空情报雷达、导弹制导雷达、炮瞄雷达、弹道导弹预警雷达、战场侦察雷达、地形测绘雷达、航行雷达、防撞雷达、探地雷达、气象雷达、多功能雷达和雷达敌我识别系统等。
雷达具有发现目标距离远、测定目标参数速度快、能全天候工作等特点,是现代战争中一种重要的电子信息设备。
•综合脉冲孔径雷达亦称“稀布阵雷达”。
应用数字技术综合形成天线波束与测距脉冲的雷达。
可形成多个波束搜索和探测空中多个目标,并能同时对目标进行跟踪。
综合脉冲孔径雷达角分辨力高,反电子侦察反干扰能力强,反隐身性能较好,对架设场地要求不高,天线单元构造简单、易于伪装,具有较好的抗轰炸性能;但信号处理技术较复杂。
•超宽带雷达探测信号的相对频带宽度(信号的瞬时带宽与其中心频率之比)大于25%的雷达。
二次雷达S模式综述摘要:在空管领域使用的A/C型二次雷达在一定程度上暴露出许多问题,因此欧美国家开发了S模式二次雷达,它正在逐渐取代传统的A/C模式二次雷达。
本文介绍了S模式的工作机制;在S模式下,询问信号和响应信号的格式、意义;S 模式二次雷达的优势。
关键词:空中交通管制;二次雷达;S模式;应用;综述1.前言随着空中交通流量的增加,传统的A/C模式无法满足空中交通管制(ATC)的要求。
A/C模式的码数只有4096个,容易受到干扰和交叉。
因此,美国林肯实验室进行了先进雷达审讯系统的研究工作,即“DABS”项目;与此同时,英国的研究机构也独立开展了类似的工作,称为“ADSEL”项目。
这两个项目的结果已经合并成一个项目,联邦航空局已经将其命名为S模式。
S模式已被国际民航组织接受为二次监视雷达的行业标准。
2.二次雷达二次雷达(SSR)是相对于一次雷达而言的。
二次雷达发射询问信号,然后接收到应答机的回复信号,地面雷达收到这个信号后,通过信号处理,得到飞机的应答机代码、高度、位置和距离等信息。
民用二次雷达的传统模式为A/C模式,在A/C模式下,二次雷达目标数增加到一定程度时,会暴露出如:缺少回答信号及干扰等问题。
从而使得雷达信号中包含的数据混乱和不确定。
为了满足日益增长的空中交通需求,英国、美国针对二次雷达的问题,研制了S模式雷达和数据通信系统,以提高空中交通管制的能力。
3.S模式空管二次雷达系统工作原理二次雷达的工作模式多种多样,主要是根据编码方式的不同来区分。
现如今,我们都是根据国际的规定来进行划分,目前常用的为A(获取目标航管编号)、C (获取目标气压高度信息)两种模式。
询问格式又叫做上行格式,用UF(UP LINK FORMAT)表示,应答格式又称之为下行格式,用DF(DOWN LINK FORMAT)表示。
下行格式有DF4、DF5、DF11、DF20、DF21、DF24等,其中格式4和5用于上行或下行短消息(56位)监视、高度、识别,20和21用于上行或下行标准长度信息(11位)通信A/B、高度、识别,11用于上行或下行纯S模式全呼叫。
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。
GFE(L)―1型二次测风雷达的工作原理及标定1.高空气象探测的发展测量近地面层以上大气的物理、化学特性的方法和技术,又称高空观测或高空探测。
高空气象观测以测定大气各高度上的温度、湿度、气压、风向、风速为主,其他还有一些特殊项目,如大气成分、臭氧、辐射、大气电场等。
主要的观测方法有气球探测、无线电探测等。
自18世纪中叶以来,人们先后用风筝、载人气球携带仪器进行直接探测高空的试验。
19世纪末,法国、德国、美国发明和改进了探空气象仪。
1986年在欧洲组织国际间的探空气球探测试验,是高空气象观测站网的雏型。
随着光学经纬仪的发展,逐步建立了小球经纬仪测风的方法。
20世纪20~30年代末,在电报、编报、短波无线电技术发展的基础上,先后研制成了无线电经纬仪和测风雷达等,为建立全球高空观测站网奠定了基础。
40年代,发展了气象火箭,探测高度可达100公里以上。
60年代以来,随着气象卫星技术的发展,促进了全天候和全球性的高空气象探测的发展。
大量利用无线电遥测、遥控技术和电子计算机微处理机定量控制,实时处理,是当前各高空观测系统的技术特点。
全球性高空站网的合理分布、新技术方法的应用和充分利用各种探测系统是构成现代高空综合观测系统的特点。
由各系统测定和提供的大量高空气象观测数据,对揭示大气的结构、建立大气科学的理论和提高天气预报的准确率起了重要的作用。
对于各种手段高空探测的一致性和资料的可比较性是20世纪60年代以来各国共同关心和努力解决的问题。
到90年代中期,中国加快了基于电子探空仪的高空探测系统的研制、应用和推广,GFE(L)-1型二次测风雷达和GTS1型电子探空仪就是目前气象业务中广泛使用的一种自动高空探测系统。
缩短了与世界先进水平的差距,也是高空气象探测设备的更新换代产品。
为气象预报和气候研究提供了基础的气象资料,在国民经济发展和国防建设方面发挥着巨大作用。
2.GFE(L)-1型二次测风雷达GFE(L)-1型二次测风雷达(简称L波段雷达)是我国自主研制的新一代高空气象自动探测系统,它由二次测风雷达和电子探空仪配合,可探测从地面至30000米高空的风向、风速、气温、气压、湿度等气象要素。
二次雷达同步窜扰问题分析及解决办法随着雷达技术的不断发展和更新,现代化雷达系统所面临的各种干扰也越来越多样化。
其中,同步干扰和串扰问题是广泛存在于雷达系统中的重要问题之一。
本文将针对二次雷达同步串扰问题进行分析,并提出相应的解决办法。
一、同步串扰的概念及表现形式同步串扰是指干扰信号与雷达接收信号在时间和频率上存在一定关联,导致干扰信号波形与雷达接收信号波形不可分离,从而在信噪比下降的同时影响雷达性能。
同步串扰主要表现为谐波干扰和交调干扰两种形式。
在谐波干扰中,干扰信号频率与雷达接收信号频率具有整数倍的关系,如2倍频、3倍频等。
谐波干扰主要来自于雷达周围的天线、发射线等设备或者其他雷达等电子装备,比如火控雷达、导航雷达、通讯雷达等。
这种信号具有相对较高的功率和连续性,能够对雷达的接收电路等部件产生很大的干扰影响。
交调干扰则是指干扰信号的频率与雷达接收信号的频率密切相关,但不同于谐波干扰的整数倍的关系,而是因为干扰源本身具有调制信息引起的。
这种干扰往往具有较宽的频谱带宽,而且比谐波干扰更难以识别和消除。
二、二次雷达同步串扰的原因二次雷达是一种新型的、由多阵列雷达系统配合所组成的干扰抑制系统,在传统雷达系统的基础上强化了干扰抑制的能力,其性能比传统雷达系统更加优越。
但是,由于二次雷达是在现有雷达的频带内工作的,因此就在一定程度上增大了同步串扰的概率,也增加了干扰抑制的难度。
一般来说,二次雷达同步串扰的原因主要有以下几点:1. 二次雷达与主雷达频带重叠。
二次雷达是通过多阵列雷达系统来实现干扰抑制的,其频带是在主雷达频带内的一个小段区域,而主雷达频带往往是比较宽的,二次雷达频带的重叠就会导致同步串扰发生。
2. 多阵列雷达信号处理时间和主雷达信号处理时间不同步。
由于二次雷达是在主雷达信息处理之后才根据主信号进行辅助探测和干扰抑制的,其信号处理时间与主雷达信号处理时间不同步,就会导致同步串扰的产生。
3. 抑制器动态范围不够。
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。
1 一次雷达与二次雷达 二次雷达与一次雷达基本上是并行发展的。
与一次雷达相比,二次雷达有回波强、无目标闪烁效应、询问波长与应答波长不等的特点,从而消除了地物杂波和气象杂波的干扰。
单脉冲技术应用于二次雷达,可以方便地基于多个波束对目标测量,进而有效地增加数据冗余度,提高角度测量的精度。
对应答处理而言,单脉冲技术的应用,大大提高了在混叠或交织情况下对应答码的解码能力,使单脉冲二次雷达与常规二次雷达相比实现了一次质的飞跃。
二次雷达与一次雷达的根本区别是工作方式不同。
一次雷达依靠目标对雷达发射的电磁波的反射机理工作,它可以主动发现目标并对目标定位;二次雷达则是在地面站和目标应答机的合作下,采用问答模式工作。
目前的航管二次雷达共有七种询问模式,分别称为1、2、3/A、B、C、D和S模式。
根据询问脉冲P1与P3的间距决定(S模式除外)各种询问模式。
机载应答机发出的应答码由16个信息码位组成,这些码位的代号依次是 F1、C1、A1、C2、A2、C4、A4、X、B1、D1、B2、D2、B4、D4、F2 和SPI。
每个码位都有两种状态,即有脉冲或无脉冲。
有脉冲时为“1”,无脉冲时为“0”。
F1与F2的0.5电平处的脉冲前沿间隔为20.3±0.1μs,称为框架脉冲,它们是二次雷达应答信号的标志脉冲,均恒为“1”状态。
X位是备用状态,恒为“0”。
两个框架脉冲(F1与F2)之间的12个信息码位,可以编成4 096个独立的应答码。
SPI是特殊定位识别码,当两架飞机相互接近或者应答码相同时,调度员可以要求其中的一架飞机在已回答的12个码位基础上再增加一个SPI脉冲,以便准确识别。
二次雷达应答信号组成如图1所示。
2 应答处理器系统组成 单脉冲二次雷达应答信号处理的基本流程如图2所示。
在视频预处理器中,和与差支路的∑、△视频信号,经A/D转换器进行数字化处理后,变成两组8位的数字信号传送给应答处理机;将∑接收单元与△接收单元的信号经相位鉴别器,生成表示目标在波束中心左侧或右侧的轴向指示信号BI(2位),送应答处理器;∑与ΩSLS(1位);接收信号
经6dB检测、反窄处理、二分层产生PSV(处理后的和视频,1位)。
视频预处理器产生上述信号并输入给应答处理机,进行框架检测、和差比计算、码装配等处理,最终形成应答报告输出给点/航迹处理计算机。
应答处理机系统的组成如图3。
在应答处理机中选用了Lattice公司的EPLD作为主处理芯片(ispLSI1032E)。
该芯片有64个I/O端,8个指定输入端,6 000个逻辑门,192个寄存器,最大时延≤12ns,通过简单的5线接口,即可用PC机对线路板上菊花链结构的最多8个芯片进行编程。
PC104是嵌入式计算机,其CPU是一片兼容的64位第六代处理器,运行速度可达300MHz,其图形处理器可支持各种LCD及TFT显示屏,同时支持PS/2键盘、PS/2鼠标、两串行接口、一并行接口、USB接口、声卡功能。
应答处理机的工作原理:1位PSV、8位和视频、8位差视频、2位轴向指示及1位接收旁瓣抑制信号,在经过输入缓冲并与系统时钟信号同步后,其中的PSV信号进入边沿产生电路,所产生的前沿延迟一个框架时间(20.3μs)后与未延迟的前沿信号相与给出目标框架,启动4个解码器中处于空闲状态的装配器开始解码工作,产生解码需要的定时脉冲序列。
同时和视频、差视频、轴向指示、旁瓣抑制信号送入视频采样电路,经过视频采样产生的SVA(和视频幅度)和DVA(差视频幅度)经和差比计算电路产生SDR值,SVA、DVA、SDR送数字寄存器进行延迟,延迟及未延迟的SVA、SDR、轴向指示、接收旁瓣抑制和目标前沿信号一起送入代码装配器,在定时脉冲的作用下,对目标应答信息进行解码、去除幻影应答、解旁瓣应答和军事告急应答。
经过进一步相关、确认和修正后,将目标的SVA和SDR代码、综合的代码置信度信息及一些标志信息送代码装配总线,在输出控制的情况
下依次写入先进先出(FIFO),PC机依次读出GPS时间信息及FIFO中的目标报告。
3 系统的具体实现 3.1 旁瓣抑制与边沿提取 近距离的飞机能够被天线的旁瓣探测到,但如果没有特殊的旁瓣抑制措施,就会使地面接收装置接收到来自旁瓣的应答信息,从而夸大飞机的数量。
P2作为旁瓣抑制脉冲由Ω1与P3的幅度会高于P2,而在天线的旁瓣内,P2会高于P1与P3,机载应答机根据P1、P3与P2的幅度关系决定是否做出应答,对旁瓣内的询问不予应答。
单脉冲二次雷达的PSV信号是由接收机和通道(∑)内的应答信号,经过特定门限电平进行二值化处理后输出的0或1电平。
前后沿的提取,可以将PSV信号输入两个寄存器,通过与门电路实现。
实现电路如图4所示。
ALE与ATE分别是与时钟脉宽(0.1208μs)相同的前沿与后沿。
当PSV信号的宽度大于一个应答码的宽度时,就认为接收到的是两个或多个脉冲的混叠,于是产生了一个伪前沿(PLE)。
PLE的产生时间是从ATE开始向前数四个时钟周期(因为一个标准的脉冲宽度为四个时钟周期),如果PSV的脉宽更长,可认为有更多个应答脉冲的交叠,一个额外前沿(XLE)在ALE与PLE之间产生,在以后的处理中只用于帮助判断结果的正确性。
前沿与PSV的关系如图5所示。
銆 。