二次雷达同步窜扰问题分析及解决办法

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　　【摘  要】二次雷达最主要的作用在于确定目标位置、识别目标的身份、测算目标的高度，因此，在当前的民航空中交通管理过程中二次雷达被广泛使用。但在使用过程中，因其询问频率为1030MHz，飞机应答机的应答频率为1090MHz，在飞机数量过多时因应答信号过多，便可能受到同频的干扰，导致虚假目标的出现，为空管工作带来了极大的不便，为飞行安全带来一定隐患。针对二次雷达的这一问题，需要合理的对其进行有效的解决，减少此类问题出现的概率。
　　【关键词】二次雷达;同步窜扰;分析;解决方法
　　引言：在当今民航行业，二次雷达正被广泛使用，但其在使用过程中，受到相关的干扰时会有虚假目标的出现。针对这一问题，大部分雷达的解决方法都是改善信号检测级，但这一手段并不能解决根本问题，因此需要对这一具体问题进行仔细分析，从而对其进行有效的提升和处理，减少信号干扰问题的出现，保证雷达信号的处理效果。
　　1应答信号的特点
　　应答信号是机载应答机收到雷达询问机发生的询问信号后根据询问内容自动回答的一串针对询问内容的应答编码脉冲，由16个脉冲（位置）组成，其中F1和F2两个框架脉冲是应答信号的框架，表示一个应答的存在，其脉冲间隔约20.3μs±0.1μs。12个数据脉冲由脚注为1、2和4的A、B、C、D脉冲组成，每次应答根据应答編码要求出现在相应的脉冲位置。脚注代表数据脉冲的权值。每个数据脉冲有着严格的位置，任意两个相邻数据脉冲（除F1外）的间隔为1.45μs±0.15μs。SPI脉冲称为特殊位置识别脉冲，仅当管制员需要时（如为了区分雷达上的目标）飞行员才会发射SPI脉冲。飞行员启动SPI脉冲后，机载应答器自动在回答识别码时发射SPI脉冲，持续20秒后自动结束发射。X脉冲为备用脉冲，目前未使用，它也占据脉冲位置，但恒为逻辑0。
　　2同步窜扰
　　2.1常见现象
　　同步窜扰是指应答脉冲组相互重叠，且脉冲位置相互占用的应答的情况。二次雷达在A/C模式工作时，会不断向空中发出询问信号，机载应答机收到雷达的询问信号后便会发送出应答信号，当应答信号波束中两个（或多个）目标间隔小于20.3μs时便会导致回答交织，应答信号的信息脉冲可能会出现粘连、隔离、占位等情况，这都会影响到雷达接收机来对应答信号的正确处理，，这种情况即是同步窜扰问题。
　　2.2发生原因
　　在飞行航线密度较高的区域中，因为雷达发出的询问信号的频率相同，所以对于飞机的应答机来说，都会得到相关的信号，同时整个信号都在一个频率当中，较多的飞行航线受到一定的影响，在这个密集的区域中做到信号的发出和接受，由于这些问题的发生，会影响到整体的应答接受效果，其中较为重要的问题即是信号的重叠和交错，让接受信号无法展示的更为清晰，一个编码的完成输出，会帮助雷达数据得到体现，但是其中也就产生了虚假目标，这也是同步窜扰发生的主要问题之一。
　　2.3处理办法
　　2.3.1滑窗法
　　二次雷达在出现信号的相互重叠之后，可以使用传统方法来进行相关的处理，其中较为重要的方式即是划窗法，首先利用检测的间隔位置的脉冲情况进行框架的检测。再对幻影进行有效的处理，在整个框架的重叠过程中，可以对重叠的框架进行有效的处理，将其丢弃，但是要对两端进行有效的框架保留，从框架中提取代码。整个提取的方法就是保留原框架中真实代码。将默认的位置脉冲代码设置为1。不可以将默认的代码设置为0。通过此方法的使用，存在两点主要的优势，第一是能够将每个应答脉冲的位置进行准确的判断，第二是针对低密度的应答问题，能够保证对可能存在的框架进行有效的检测。第三是整个方法的实行较为简单，在中低密度的应答过程中，进行检测的过程中可以保证框架进行准确的检测。尽管滑窗法对信号窜扰有所改善，但其根本原理使其难以避免地存在较多缺陷，其缺陷主要为：应答交叠的数目在两个或两个以上时，一般情况下只能够处理两个目标，换而言之就是高密度的应答中，其检测的准确率较低;当存在严重的异步干扰或较多的幻影状态下，检测率不高，且判断较易出现失误;在进行应答交叠的过程中，无法对应答代码进行准确地提取。
　　2.3.2多数据融合法
　　雷达的多数据融合原理根本就是通过若干个传感器资源，妥善合理地支配和使用观测所得的信息和数据，依照某种准则在空间和时间的层面上组合互补和冗余的信息数据，进而得到具有一致认识性的被观测目标。而在窜扰目标当中，只是依据雷达信息处理来躲避对虚假目标进行处理，其实行难度较大。在实际的系统当中，多数情况下都会通过融合多雷达信息数据来完成处理。在处理同步窜扰的虚假目标的过程中，利用多雷达进行航迹信息的融合，若同步窜扰形成的虚假目标出现区域为多雷达覆盖范围以外的区域，也就是只有一个雷达系统报告的范围，此方法依然无法实现对同步窜扰虚假目标的屏蔽功能，仍需要进行进一步的深入研究和完善。
　　3假目标的抑制
　　3.1综述
　　对于不同原因产生的假目标，我们利用不同的手段和方法有针对性的进行抑制。针对反射所引起的假目标，主要的抑制手段包括抬高天线仰角、添加固定反射物、调整STC和TVBC曲线、改进型询问旁瓣抑制IISLS等;针对异步干扰引起的假目标，通常通过接收机旁瓣抑制RSLS、适当降低雷达的脉冲重复频率PRF以及脉冲重复周期交错等来达到抑制的目的;针对绕环效应产生的假目标，主要的抑制手段包括询问旁瓣抑制ISLS、改进型询问旁瓣抑制IISLS、接收旁瓣抑制RSLS等;针对二次环绕现象，我们通过采用交错的形式发射询问脉冲重复频率，从而抑制假目标。
　　3.2反射的抑制
　　3.2.1抬高天线仰角
　　对于距离比较远的反射物，我们可以通过抬高天线仰角来降低反射出现的概率，但抬高的角度必须严格掌握，抬高太多易引起近距离低空目标的丢失，所以针对近距离反射物，不宜采用此方法。
　　3.2.2添加反射物
　　通过雷达软件进行反射物添加，达到抑制反射的作用。
　　3.2.3灵敏度时间控制STC
　　接收机灵敏度是指整个雷达能够正常工作时的最小输入信号功率，ICAO建议接收机的灵敏度要优于-85dBm。灵敏度时间控制STC技术，是指采用对不同距离上不同强度的信号进行控制的方法来扩大接收机的动态范围，STC技术主要用于信号处理的前端。正因为STC技术对接收机输入信号有接收或抑制的控制功能，所以是抑制反射的重要技术之一。STC曲线分为线性STC和可编程STC两种，一般我们采用线性STC曲线。针对短时间内出现大量由于反射引起的假目标时，我们可以使用可编程STC进行抑制。假设某一方位某一距离范围内出现大批量假目标，可以对该方位上，该距离内的STC衰减值进行增大，即抬高STC门限值。
　　4总结
　　综上所述，在当前的民航二次雷达使用过程中，为了保证其整体的使用质量，需要针对其具体问题进行合理的处理，针对窜扰问题，可以使用划窗法和多数据融合的方法，让窜扰情况减少，由于受到信息收集数量的限制，此方法仅适用于多个雷达系统覆盖的共同区域，存在一定的局限性和缺陷性，在日后的研究中还应当对参数设置和屏蔽细则进行进一步深入研究。
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　　（作者单位：中国民用航空青岛空中交通管理站）
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