二次雷达由于反射造成的假目标的原因分析
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几种INDRA二次雷达常见假目标类型及处理作者:蔡润清来源:《科技视界》2016年第08期【摘要】本文对INDRA二次雷达使用过程中出现的常见假目标进行了分析,结合了深圳本地使用的INDRA二次雷达,讨论了假目标的类型,产生原因,以及处理方法,从而提高INDRA二次雷达信号的准确性与稳定性。
【关键词】二次雷达;假目标;信号处理0 引言随着空中交通的迅猛发展,区域飞行器数量大幅增加,地面的二次雷达监视设备的压力也在逐步增加,以深圳本场的INDRA二次雷达为例,在使用过程中出现的各类假目标,降低了送出的雷达目标信号质量,可能会对管制员的指挥造成干扰,那么,如何有效的快速判断假目标类型,并且加以抑制等,是每名雷达机务员工作中经常要面对的问题,以下罗列了本场INDRA二次雷达使用过程出现过的假目标,也讨论了相应的处理办法,希望对雷达机务员的值班工作起到一定的指导作用。
1 异步干扰当一个区域内两套而此类相距较近时,当A雷达询问飞行器时,B雷达可能接受到飞信器的应答,从而影响B雷达的信号质量,如图一所示,异步干扰信号大多从天线的旁瓣进入。
INDRA二次雷达同样存在异步干扰的问题,处理办法为:(1)降低询问的重复率,可以通过设置SLG菜单中PR值来改变询问响应概率;(2)应用RSLS接受旁瓣抑制技术来识别旁瓣信号,并且对进入的应答脉冲置入RSLS标记,用做后续的抑制处理。
处理后可有效解决雷达信号的异步干扰问题。
2 “环绕”型假目标出现“环绕”型假目标时,在监控端看见固定距离,全方位的,呈“圆圈”带排布的假目标,这是是由于询问机的旁瓣出现了穿透控制波速的现象,从而导致飞行器对旁瓣询问也作出应答,如图二所示,从而形成了上诉类型假目标。
此类假目标信号严重时会使管制员难以判断真实目标的方位,并且假应答过多会导致后续额应答处理模块过载,影响系统正常。
此问题处理办法为:(1)通过有效的ISLS询问旁瓣抑制/IISLS增强型询问旁瓣抑制技术,来较好的抑制旁瓣波束;(2)保持稳定的P2控制通道脉冲的发射功率。
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。
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。
二次雷达原理二次雷达是一种利用二次辐射原理进行目标探测的雷达系统。
它与常见的一次雷达相比,具有更高的分辨率和更好的抗干扰能力,因此在军事、航空航天、地质勘探等领域得到了广泛的应用。
下面我们将详细介绍二次雷达的原理和工作方式。
首先,二次雷达的工作原理是基于目标对电磁波的反射和辐射。
当雷达系统向目标发射脉冲电磁波时,目标会对电磁波进行反射。
一次雷达是通过接收目标反射的一次辐射来实现目标探测,而二次雷达则是利用目标对电磁波的反射和辐射来实现目标探测。
具体来说,当目标反射电磁波时,会产生二次辐射,这种二次辐射包含了目标的特征信息,通过接收和分析目标的二次辐射,就可以实现对目标的探测和识别。
其次,二次雷达的工作方式包括发射、接收和信号处理三个步骤。
首先,雷达系统向目标发射脉冲电磁波,然后接收目标反射和辐射的信号。
接收到的信号经过放大、滤波等处理后,送入信号处理系统进行分析和处理。
信号处理系统会提取目标的二次辐射特征,并将其与数据库中的目标特征进行比对,从而实现对目标的识别和跟踪。
最后,二次雷达具有许多优点。
首先,由于二次辐射包含了目标的特征信息,因此二次雷达具有更高的分辨率和更好的抗干扰能力。
其次,二次雷达可以实现对隐身目标的探测和识别,对于军事领域具有重要意义。
此外,二次雷达还可以应用于地质勘探、环境监测等领域,为人类社会的发展做出贡献。
总之,二次雷达是一种利用二次辐射原理进行目标探测的雷达系统,具有更高的分辨率和更好的抗干扰能力。
它的工作原理是基于目标对电磁波的反射和辐射,工作方式包括发射、接收和信号处理三个步骤。
二次雷达在军事、航空航天、地质勘探等领域具有广泛的应用前景,对于人类社会的发展具有重要意义。
浅析单脉冲二次雷达的假目标识别与抑制作者:张驿来源:《中国科技博览》2018年第02期[摘要]单脉冲二次雷达是一种高精度的脉冲测距和测向的设备,综合了雷达技术和通信技术,在领海和领空管制方面发挥着重要意义。
本文对单脉冲二次雷达技术进行了简单介绍,之后对单脉冲二次雷达虚假目标的形成机理及识别行了分析,并在此基础上探讨了单脉冲二次雷达的假目标抑制方法,为提高雷达侦测有效性提供参考。
[关键词]单脉冲二次雷达;假目标;识别;抑制中图分类号:X418 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)02-0336-01引言随着科学技术的发展,我国空中管制领域的监测手段获得丰富和发展。
二次雷达主要通过一问一答的方式对目标进行定位,之后得益于单脉冲技术的发展,相关科研部门和技术人员研制出单脉冲二次监视雷达。
单脉冲二次雷达具有高精度、信号识别强、地杂波干扰少、发射功率低等特点,在目标监测和识别方面具有良好的应用效果。
但是,受到现场环境、雷达设计、目标环境等因素的影响,在实际的工作中因为同频干扰而出现各种类型的虚假目标,由于虚假目标的信号特征较为突出,对于雷达监测的可靠性、准确性提出了更高的要求。
因此,虚假目标的识别和抑制是单脉冲二次监视雷达一项关键技术。
1 单脉冲二次雷达技术二次雷达是经过两次有源辐射来对目标进行定位的,即通过地面雷达站发出询问,机载应答机反馈回信息的方式来发现和识别空中目标。
本文简单分析了常见的单脉冲二次雷达技术:第一,距离R的获取技术,通过雷达发射出信号与接收回波信号并进行处理的时间差,根据公式R=C*(t一to)/2计算,其中C为电磁波的速度,即光速,t为雷达从发射询问信号到接收到应答信号之间的时间,to为机载应答机接收到询问信号进行处理后发射出应答信号之前的时间;第二,方位α的获取,获取目标方位的方法主要为单脉冲测方位角法,雷达系统工作中,有一个应答脉冲,就可以确定目标的方位角,单脉冲测角法可以精确测试出目标的方位角,因为大垂直孔径天线在单脉冲二次雷达系统中的使用,相当于存在着两个辐射源,经过和差电桥处理后,得到和信号与差信号。
二次监视雷达信号的处理和分析
二次雷达系统是国内民用航空主要的监视手段,在航空运输快速发展的今天,飞行量与日俱增,雷达对航空管制也越来越重要。
与此同时,航空管制雷达在运行过程中暴露出了一些问题,如异步干扰,反射,同步串扰,多径询问应答等问题,这些问题给空中航行的安全带来了隐患。
因此,对这些问题的研究分析以及解决,变得非常重要。
本论文从雷达的概念入手,介绍了雷达的发展历程,阐述了现今民航领域管制雷达的使用情况以及未来的发展趋势。
随后又对雷达的种类进行了叙述,罗列了二次雷达相对于一次雷达的优点,详细的阐述二次雷达的角度测量和距离测量的方法。
文章第三部分介绍了二次雷达系统的基本构成,详细介绍了地面询问设备和接收设备组成,并对各个模块的工作过程进行了解析。
最后,文章从两方面入手,一是,阐述了反射引起的假目标的消除方法,即通过一段时间的数据收集,通过数据得到反射物的具体位置,然后通过命令增加抗反射文件,进行反射物的消除,从而更好的抑制假目标;二是,对同步串扰现象进行MATLAB仿真,接收信号存在的噪声进行小波去噪处理,然后将两个重叠的信号进行分离,从而得到正确的应答编码,并对仿真结果进行分析。
第21期2019年11月No.21November,2019单脉冲二次监视雷达(M o n o p u l s e S e c o n d a r y Surveillance Radar ,MSSR )是空中交通管制(Air Traffic Controller ,ATC )系统的基本组成设备,也是我国民用航空雷达管制采用较为广泛的雷达设备。
MSSR 通过询问雷达向空中发射询问信号,装有应答器的目标接收询问信号,识别出询问信息后,自动发送相应的应答码,MSSR 接收应答信号,对应答信号进行解码,从而得到目标的相关信息,对目标进行定位。
在实际使用中,MSSR 很容易受到外界和周围环境相同频段的干扰,产生虚假目标,或丢失相关目标信息,导致不能完全实现期望的性能。
本文主要对常见的几种干扰的现象进行分析,并针对当前设备的配置方式和使用状态对干扰的抑制加以说明。
1 常见的干扰与分析1.1 “多径效应”干扰在无线通信领域,多径指无线电信号从发射天线经过多个路径抵达接收天线的传播现象。
大气层对电波的散射,电离层对电波的反射、折射以及山峦、建筑等地表物体对电波的反射都会造成多径传播[1]。
直射路径和反射路径间的关系有很多种,从直射路径和反射路径的时间间隔来看,大致可以分为两类:(1)直射路径和反射路径的路径差太小,以致同一个脉冲经两个路径到达时几乎完全重叠。
(2)直射路径和反射路径的路径差足够大,以致两个路径到达的相应脉冲串只有部分重叠或不重叠。
多径效应的影响使得某些区域作用距离增强或减弱,有的甚至因飞机收到的信号强度不够,不能被机载应答机检测出来进行应答,严重影响了雷达的探测能力。
1.2 绕环(Ringing )现象雷达天线波瓣图表示雷达天线辐射信号在各个方向上的能量强度分布。
天线波瓣分为主波瓣和旁瓣,询问波束不仅存在于主瓣上,也存在于旁瓣上。
当飞机在旁瓣的时候,应答机被功率较强的询问信号触发产生应答,并被雷达接收时,会形成一个假目标,这些虚假目标距离雷达较近,并且分布在以雷达为中心的圆环上,形成“绕环(Ringing )现象”,会导致雷达分辨力和方位精度变差,在数字处理时,形成多个目标报告,引起后续设备过载。
二次雷达目标丢失研究和总结发布时间:2022-11-30T05:31:58.596Z 来源:《中国科技信息》2022年第33卷15期作者:高光辉[导读] 空管二次雷达是空中交通管制系统实现对航空器进行实时监视的关键监视设备Research and summary on target loss of secondary surveillance radar高光辉中国民用航空深圳空中交通管理站广东省深圳市 518128引言空管二次雷达是空中交通管制系统实现对航空器进行实时监视的关键监视设备,可在有效覆盖范围内测定和显示装有机载应答机的航空器方位、距离、高度、二次代码以及特殊编码、紧急编码等信息,可以实现对所在管制空域包括航路航线、主要空中定位点和进离场运行及其他必须区域的探测和覆盖,被称为空中交通管制的“千里眼”。
二次雷达探测能力受视距、发射功率和地形地物等因素限制,地形地物对二次雷达信号的发射和遮挡,将会直接影响二次雷达的空域覆盖能力,降低空中交通管制效率。
一、二次雷达目标丢失某日,用户反映00:00(UTC时间)某二次雷达目标CPA705(航班号)在某区域上空多次出现航迹断裂的情况,具体表现为目标频繁丢失和重现。
雷达工程师接到用户异常反映后,检查确认雷达设备正常后,调看了该航班当日录像。
发现在00:00(UTC时间)前后,目标CPA705(航班号)在距雷达东南150°至160°方向、20至40海里处出现多次丢失的情况(见图1),与用户异常反映现象相符。
图1 目标航迹出现多次断裂二、目标数据信息收集在回看雷达录像时我们同时观察了与CPA705同一时间其他目标的飞行情况,未出现目标航迹频繁断裂的情况,可以判断雷达设备本身未出现异常。
为了进一步查找异常原因,雷达工程师详细研究了该目标飞行情况。
该目标第一次出现时间为23:58:28(UTC时间),高度为625ft(约190米),随后高度逐渐增高,通过高度变化可以判断该目标为一架刚从机场起飞的航班,通过查阅地图确认某民用机场刚好在距雷达东南150°至160°方向、20海里处附近,也证实了该航班刚从该机场起飞。
探析二次监视雷达目标高度跳变现象摘要:目前国内绝大多数民用机场的航空管制方式为雷达管制,也就是管制人员通过航管雷达监视飞行器在空中的飞行状态,并以此对飞行器进行调度指挥。
因此航管雷达的监视准确性就成了航空管制的重点。
关键词:二次监视;雷达目标;高度跳变前言二次监视雷达(SSR)由地面站(通常称询问机)通过天线的方向性波束发射频率为1030MHz的一组询问编码(射频)脉冲。
当天线的波束指向装有机载应答机飞行器飞机方向时,机载应答机的天线接收这组询问,通过应答机接收系统检测这组询问编码信号并判断编码信号的内容,然后由机载应答机发射频率为1090MHz的一组约定的回答编码(射频)脉冲信号。
地面询问机接收这组回答编码,通过地面询问机的接收系统检测并由视频录取器处理完成对目标的距离、方位以及回答编码等内容的测量,最后形成目标的点迹报告送到后续设备。
1二次雷达应答码及高度码相关原理空中飞机的应答机在收到一个正确的询问脉冲信号后,根据询问模式自动应答一串脉冲信号,即为应答码。
C1、A1、C2、A2、C4、A4、X、B1、D1、B2、D2、B4、D4、F2、SPI。
除特殊位置识别信号SPI距F2脉冲间隔为4.35±0.1us外,其余任意一个信息码位距离F1的间隔均为1.45×n±0.1us(n为1至14中的任意一个整数)。
F1和F2脉冲前沿间隔为20.3±0.1us,叫做框架脉冲,是二次雷达应答回波的标志脉冲,恒为1,X位是备用位,恒为0。
当应答机接收到C模式询问脉冲时,将会发出C模式应答码回答飞机的气压高度信息,即为高度码,编码顺序为:D1D2D4→A1A2A4→B1B2B4→C1C2C4。
高度码由“标准循环码(Gray 码)”及“五周期循环码”构成。
其中D1、D2、D4、A1、A2、A4、B1、B2、B4等9位组成标准循环码,根据目前国际民航组织(ICAO)规定,D1位不使用(恒为0),D2代表最高位(MSB),解码过程中,先将“Gray码”转换为二进制编码,然后转换成十进制数值,乘以最小递增单位约500ft后得到数值h1。
有效测算周围建筑对空管二次雷达影响方法分析空管二次雷达在航空监控、指挥和调度中起着关键的作用,但其工作受到周围环境的影响,特别是周围建筑的影响可能会导致雷达的误报、漏报等问题,因此需要对周围建筑的影响进行有效的测算和分析。
一、影响因素周围建筑对空管二次雷达的影响主要取决于以下因素:1.高度周围建筑的高度越高,影响也越大。
建筑结构和物体高度可能会使雷达信号被反射、散射、折射,导致雷达信息的失真和扭曲。
2.密度周围建筑的密度对雷达的影响也很重要。
密集的建筑可能会导致雷达信号的相互干扰,遮挡和衰减。
3.形状周围建筑的形状也会对雷达的性能产生影响,因为形状会决定雷达信号的传播路线和方式。
例如,圆柱形建筑物可能会导致雷达信号的反射和折射,而平面建筑物通常会导致信号的遮挡和反射。
4.材料和电导率周围建筑物的材料和电导率也可能会影响雷达信号的传播和反射。
一些高电导率的材料,如金属,可能会对雷达信号的吸收和反射产生较大的影响。
二、方法分析1.现场测试现场测试是一种直观且可靠的方法,可以通过设置接收器和信号发生器来进行测试。
该测试可以测量受测试场地内建筑物影响的雷达信号,还可以计算建筑物对雷达性能的影响。
然而,现场测试可能非常昂贵,而且受到测试场地的限制。
2.数值模拟数值模拟是另一种常用方法,它可以使用电磁场仿真软件(如ANSYS)进行计算。
该方法可以用来预测周围建筑物在雷达信号传播和反射中的影响,并为优化雷达性能提供有用的数据。
数值模拟相比现场测试的优点是计算成本更低,而且可以精确控制环境变量。
3.经验公式一些经验公式可以用来预测周围建筑对空管二次雷达性能的影响。
这些公式通常基于振幅或能量损失,因此可以预测建筑物对信号的衰减、反射和散射等。
但是,这些公式只适用于某些环境下的雷达,而且其准确性可能存在一定的误差。
总之,有效测算周围建筑对空管二次雷达的影响可以为优化雷达的性能提供有用的信息。
方法可以根据具体的需求和场地进行选择,包括现场测试、数值模拟和经验公式。
L波段雷达重放球的原因及应对措施
L波段雷达重放球是指雷达系统发出的信号在经过反射后再次到达雷达系统,在雷达
屏幕上形成一个虚假的目标,通常被称为“重放球”。
这种现象的出现是由于雷达的发射
信号与反射信号的时间延迟不一致所致,主要原因有以下几点:
1. 气象条件:强烈的气象扰动会使雷达信号反射四面八方,导致大量重放球出现。
2. 天线方向:当雷达天线方向与目标方向夹角小于20度时,会出现反射信号多次被
接收的情况,造成重放球。
3. 目标距离:当目标距离过近或过远时,反射信号容易与主信号混淆,导致重放
球。
为了避免L波段雷达重放球对雷达探测工作的干扰,需采取以下措施:
1. 更改雷达的发射频率:通过更改发射频率,使雷达信号与反射信号的时间延迟不同,避免重放球的出现。
2. 调整雷达天线的角度:调整雷达天线的角度,使其离目标方向更远,减少反射信
号的接收次数,从而避免重放球。
3. 安装滤波器:安装合适的滤波器,可以过滤掉重放球信号,提高雷达信号的准确性。
4. 适时更新雷达系统:根据实际需要,适时更新雷达系统,提高其探测精度和性能,减少重放球的出现。
总之,针对L波段雷达重放球的出现,可以通过调整雷达的发射频率、调整天线角度、安装滤波器、更新雷达系统等措施来避免其影响雷达的探测工作,提高雷达系统的稳定性
和可靠性。
雷神二次雷达假目标案例分析
胡石根
【期刊名称】《电子测试》
【年(卷),期】2018(0)12
【摘要】针对单脉冲二次雷达假目标的识别和抑制问题,分析了假目标产生的原因.结合韶关二次雷达假目标的处理过程,讨论了雷神二次雷达抑制假目标的两种常用方法:建立固定反射体和修改STC高低门限值.文中处理韶关二次雷达假目标的方法和思路,对二次雷达假目标的抑制有一定借鉴作用.
【总页数】3页(P51-52,11)
【作者】胡石根
【作者单位】民航中南空管局技术保障中心,广东广州,510405
【正文语种】中文
【相关文献】
1.雷神二次雷达环绕假目标的诊断和分析 [J], 刘海天
2.雷神二次雷达三起故障剖析 [J], 裴方瑞
3.雷神雷达目标航迹跳变案例分析 [J], 张念杰
4.雷神二次雷达典型雷击故障及处理办法 [J], 陈永照
5.雷神二次雷达大盘故障抢修案例分析 [J], 胡石根
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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。
干涉波的电场一般是基本平行的,因此干涉的矢量方向起主要作用,某些微小的矢
量不平行度通常都被忽略。
假定自由空间(F=l)的雷达距高用 R0表示,二次雷达是收发共用一个天线的单基
地雷达,则有:
FRR0max
(1)
F表示方向图传播因子(假定无大气损耗)。因此,排除大气损耗的影响,非自由空
间距离正比于F。
如果直射波和反射波正好等幅且同相,则合成的接收电压将是自由空间传播时的4
倍,根当于信号功率增大了16倍。而距离方程式右边开4次方,则目标探测距离是自由空
间探测距离的2倍。但是如果直射波和反射波恰好反相,那么合成电压和最大距离都为0。
根据式(1),这意味着在直射、反射多路径情况下,F可能的变化范围为0~2。所以,
相对于自由空间而言,多路径效应会使雷达探测距离发生巨大的变化。
从干涉的角度看,当相位差为2π弧度的整数倍时,干涉是等效的。那么当动目标以
恒定高度接近雷达时(仰角增加),方向图传播因子将在最大值和最小值之间周期地变
化。图2表示出这种多路径效应,它是0max/RR随目标高度或仰角变化的曲线。在这种
假定条件下,干涉波瓣最大值处和天线方向图最大值处的探测距离0max2RR(实际上
是直射波和反射波的完全相加),干涉波瓣最小值处的探测距离Rmax=0(实际上是直
射波和反射波的完全抵消)。海面的起伏、地球表面的曲率及大气损耗通常会改变这个
结果,因此在最大值处0max2RR,最小值处0maxR。所以最终方向图如图3所示。
图2 理论地面反射俯仰方向图
图3 现实运用中的二次雷达天线方向图
对于二次雷达来说,出现最小值的仰角为:
})(492{sin)2(sin11minhfhn
出现最大值的仰角为:
})()12(246{sin}4)12({sin11maxhfnhn
其中n=0,1,2,3….,f单位为MHz。
当飞机处于天线低仰角时,比如飞机距离雷达站较远,受地面曲率影响,该飞机处于低
仰角,或者飞机距离雷达较近,雷达位置较高,但是飞机飞的较低。则天线不断从高增益区
到低增益区不停穿梭,在低增益区则造成目标丢点。如图4所示。
图4 二次雷达原始视频
2.波束分裂导致目标分裂或飞点
由于地球水平面并不完全水平,如果地面倾斜则会造成副瓣穿刺,形成波束分裂。
(H:飞机高度 R:距离 D:幻影目标偏离 θ
:地面斜角 α:幻影目标偏离角
Φ:飞机仰角
035.0=
)
图4 幻影目标的产生
在倾斜地面情况下会出现幻影,其根本原因是倾斜地面造成的天线副瓣穿刺造成的。在
地面反射情况下,倾斜地面造成右侧波束与左侧波束幅度相位叠加,形成左侧波束的分裂,
从而导致幻影目标的产生。
但是地面反射率随着入射角的增大而减小,当入射角增大到Brewster角时,反射率接
近零,因此低空目标容易造成波束分裂,而高空目标则一般不会。
由于雷达波束宽度为2.45度,近处的倾斜屋顶,山体边缘都会导致这种情况的发生,
从而造成目标分裂或者产生飞点。
3 结束语
本文详细分析了二次雷达目标丢点和分裂的产生原因,通过实践证明逐步完善雷达的数
据处理算法可以有效地识别和剔除由于反射原因形成的虚假目标报告,并可以形成二次雷达
周围反射物的分布图,采用单脉冲技术和改进的大垂直口径阵列天线可以有效减轻多路径效
应的影响。
参考文献:
《单脉冲二次雷达培训讲义》中国电子科技集团公司第十四研究所
《二次雷达假目标及其消除方法》民航空管技术装备发展有限公司
《雷达目标特性》电子工业出版社
《雷达环境与电磁波传播特性》电子工业出版社
D
幻影目标 真实目标
R
α
雷达站
目标高度
Φ
H
雷达站
真实目标
地面
水平面
θ
θ
H
H
幻影目标
θ
θ
D
R