Indra S模式二次雷達(dá)系統(tǒng)簡介及電磁干擾故障處理

摘 要：文章介紹了新疆鄯善Indra S模式二次航管雷達(dá)的結(jié)構(gòu)組成和這部雷達(dá)雙通道錄取器交差自動(dòng)重啟故障的處理過程。維護(hù)人員通過對(duì)故障現(xiàn)象的觀察和分析，從軟件硬件方面逐一排查故障，查明錄取器交差自動(dòng)重啟故障現(xiàn)象是由鄯善縣公安局對(duì)講系統(tǒng)發(fā)射的信號(hào)干擾引起，證實(shí)電磁波干擾可以引起錄取器過載重啟。

關(guān)鍵詞：S模式；雷達(dá)；結(jié)構(gòu)；電磁波干擾

引言

目前，我國空域民航使用范圍只有20%，80%為軍用或者出于控制范圍。隨著我國航空事業(yè)的快速發(fā)展，空中交通流量增速較大。北京、上海、廣州三大機(jī)場飛行流量每年遞增10%以上，航路擁擠的問題日益凸顯。擁擠的空域使得航空管制員更加依賴自動(dòng)化管制系統(tǒng)，而異步干擾和同步干擾嚴(yán)重制約了自動(dòng)化航空管制系統(tǒng)的使用。S模式雷達(dá)系統(tǒng)是在A/C模式缺陷的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它的誕生解決了二次航管系統(tǒng)中的A/C模式所需要解決的問題。它不但能夠提供更加詳細(xì)的飛行器信息，還能與傳統(tǒng)的A/C模式詢問完全兼容，因而被廣泛應(yīng)用于民航空管系統(tǒng)中。文章簡要的介紹了S模式雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及電磁波干擾的故障現(xiàn)象和處理過程。

1 設(shè)備簡介

Indra S模式二次航管雷達(dá)在我國民航領(lǐng)域廣為應(yīng)用，它與我國前些年引進(jìn)的單脈沖航管二次雷達(dá)（MSSR）之間的最大差別在于S模式（選擇詢問方式）的應(yīng)用，這樣就消除了其他飛機(jī)應(yīng)答造成的應(yīng)答信號(hào)交織現(xiàn)象，同時(shí)降低了詢問頻率，有效的減少了異步干擾。它不僅具有更好的監(jiān)視能力，還能提供地空數(shù)據(jù)通信能力[1]。S模式二次雷達(dá)在硬件、軟件性能上具有很好的升級(jí)和拓展，具有把相關(guān)附屬告警如環(huán)境監(jiān)測集成到系統(tǒng)控制平臺(tái)的功能，具備很好的設(shè)備控制和狀態(tài)監(jiān)控的人機(jī)界面，是二次雷達(dá)發(fā)展的一個(gè)里程碑。

民航新疆空管局鄯善雷達(dá)站Indra S模式二次雷達(dá)于2011年2月底開始進(jìn)行調(diào)試工作。它由兩個(gè)詢問機(jī)通道、兩臺(tái)NTP時(shí)鐘單元、管理測試單元（UTS）、接口適配單元（IAU）、本地控制單元（SLG）、遠(yuǎn)端控制單元（SRG）、圖形顯示系統(tǒng)VR3000-PPI、天線基座控制箱和單脈沖天線系統(tǒng)組成，每個(gè)詢問機(jī)通道都與RRF的一組端口相連，通過這組端口，主用通道與LVA天線相連，備用通道與50歐假負(fù)載相連[2]。

每個(gè)詢問機(jī)通道由以下模塊組成：S模式發(fā)射機(jī)CTT、發(fā)射機(jī)接收機(jī)天線接口單元TRA、發(fā)射機(jī)電源模塊TPS、發(fā)射機(jī)風(fēng)扇單元TFU、多通道接收機(jī)MRU、S模式錄取器電源單元MFEX、S模式錄取器風(fēng)扇單元MVEX、S模式錄取器MEX。其中S模式發(fā)射機(jī)由激勵(lì)調(diào)制單元EMU、和通道驅(qū)動(dòng)單元SDU、和通道功放單元SAU、控制通道功放單元CTU四個(gè)組件組成。S模式錄取器由MICA02、MICA03、處理模塊MCPU三個(gè)板卡組成，其中MICA02是所有硬件設(shè)備I/O信號(hào)接口板，MICA03是錄取器與發(fā)射機(jī)及TRA模塊的接口板，處理模塊MCPU包括TCPD、TDLS、TCPU三個(gè)子模塊，TCPD有一個(gè)強(qiáng)大的FPGA處理器，主要作用是完成信號(hào)處理和S模式操作的實(shí)時(shí)通道控制，TDLS提供多種傳輸協(xié)議串行接口，TCPU是基于單PowerPC處理器（見附圖1 S模式雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）。錄取器接收并處理從接收機(jī)送來的視頻信號(hào)，檢測SSR與S模式應(yīng)答，形成飛機(jī)點(diǎn)跡信息并送至ATC與雷達(dá)維護(hù)顯示器，它還向發(fā)射機(jī)提供調(diào)制信號(hào)，必要時(shí)可進(jìn)行重復(fù)詢問。

2 電磁干擾故障案例分析

2.1 故障現(xiàn)象

2015年12月23日值班員值班期間巡視雷達(dá)設(shè)備時(shí)發(fā)現(xiàn)：

當(dāng)通道1為主用通道時(shí)，SLG上出現(xiàn)如下告警信息：（1）通道1上兩路通信LAN1、LAN2故障；（2）通道1和通道2之間通信丟失，通道2檢測不到通道1。

出現(xiàn)此現(xiàn)象時(shí)，SLG監(jiān)控界面通道1兩路通信線顯示紅色，通道1錄取器會(huì)自動(dòng)重啟，通道1切成備用，通道2切為主用。錄取器重啟自檢完畢后通道1兩路通信指示線恢復(fù)正常，設(shè)備正常運(yùn)行。

當(dāng)通道2為主用通道時(shí)，SLG上也會(huì)出現(xiàn)如下告警信息：（1）通道2上兩路通信LAN1、LAN2故障；（2）通道1和通道2之間通信丟失，通道1檢測不到通道2。

出現(xiàn)此現(xiàn)象時(shí)，SLG監(jiān)控界面通道2兩路通信線顯示紅色，通道2錄取器會(huì)自動(dòng)重啟，通道2切成備用，通道1切為主用。錄取器重啟自檢完畢后通道2兩路通信指示線恢復(fù)正常，設(shè)備正常運(yùn)行。

此現(xiàn)象大約1小時(shí)會(huì)交替出現(xiàn)一次，兩個(gè)通道均有此現(xiàn)象。除此之外，錄取器面板和光端機(jī)均無告警信息，硬件檢測均正常。

2.2 維修處置過程及故障原因分析

發(fā)現(xiàn)故障后，維護(hù)人員檢查網(wǎng)絡(luò)連接均無異常，圖形顯示系統(tǒng)VR3000-PPI上飛行器信息能夠正常顯示。與廠家工程師聯(lián)系判定為系統(tǒng)軟件BUG，建議重啟設(shè)備。對(duì)Indra雷達(dá)停機(jī)維護(hù)，重啟設(shè)備，故障沒有得到解除，故障現(xiàn)象不變。排除了為軟件BUG問題的可能性。

為了驗(yàn)證是否為單通道故障引起雙通道交差重啟，單獨(dú)使用通道1或通道2，關(guān)閉另外一個(gè)通道，在用通道還是會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)重啟現(xiàn)象，說明故障為兩個(gè)通道共性問題。

一般雙通道故障首先需要排查雙通道公共部分，但是此處雷達(dá)設(shè)備自檢均正常，雙通道公共部分射頻切換單元、天線、IAU接口單元、UTS以及SLG也不可能造成如此故障現(xiàn)象。

對(duì)雷達(dá)詢問機(jī)、VR3000、SLG、SRG及連接線纜進(jìn)行檢查，重點(diǎn)檢查了兩個(gè)通道錄取器之間的同步通信電纜插頭，發(fā)現(xiàn)連接緊固并且針腳無異常后重啟雷達(dá)系統(tǒng)，經(jīng)觀察，故障現(xiàn)象不變。排除了設(shè)備連接線纜和硬件故障導(dǎo)致錄取器重啟的可能。

此種故障并不常見，并且為間歇故障現(xiàn)象，給故障的確定和排查帶來了困難。在檢查了軟件硬件均無問題之后，維護(hù)人員開始懷疑故障現(xiàn)象是否為外界因素引起。

經(jīng)過長時(shí)間的仔細(xì)觀察，維護(hù)人員發(fā)現(xiàn)雷達(dá)圖像顯示屏VR3000上348度方向上有嚴(yán)重電磁波干擾現(xiàn)象（見圖2）。此干擾間歇性出現(xiàn)，初步懷疑為電磁波干擾導(dǎo)致錄取器處理模塊MCPU過載而自動(dòng)復(fù)位重啟，即與吐魯番無線電管理委員會(huì)取得聯(lián)系，協(xié)助排查干擾源。

查看周邊相關(guān)可能干擾源，發(fā)現(xiàn)在鄯善雷達(dá)站天線正北偏西12度左右方向上大約400米距離處有一座高度約40米的發(fā)射天線，與干擾方向相符。經(jīng)確認(rèn)，該天線為鄯善縣公安局的對(duì)講系統(tǒng)發(fā)射天線。溝通了解后得知，公安局對(duì)講機(jī)系統(tǒng)于前幾日搬遷至此處調(diào)試啟用，與鄯善雷達(dá)站出現(xiàn)故障現(xiàn)象時(shí)間相符。但是此發(fā)射天線的頻段在3xx-3xxMHz（考慮到公安系統(tǒng)保密性，故不便詳細(xì)說明其頻率），與鄯善站雷達(dá)天線接收頻段（考慮到民航系統(tǒng)安全，故不便詳細(xì)說明其頻段）相差較大，經(jīng)計(jì)算公安局對(duì)講機(jī)系統(tǒng)部分頻率的三次諧波恰好落在雷達(dá)接收頻率區(qū)間內(nèi)，推算可能是對(duì)講機(jī)系統(tǒng)濾波器性能不好，調(diào)制頻率的三次諧波對(duì)鄯善站雷達(dá)信號(hào)造成了干擾。

12月28日無線電管理委員會(huì)工作人員到站對(duì)該頻段進(jìn)行監(jiān)聽，檢測到該頻段存在大約-30dBm電磁波信號(hào)干擾。鄯善雷達(dá)接收機(jī)靈敏度大于-84dBm，故此電磁波信號(hào)可以進(jìn)入接收機(jī)造成干擾。經(jīng)無委會(huì)溝通協(xié)調(diào)，當(dāng)日上午14：36鄯善公安局對(duì)講機(jī)系統(tǒng)多個(gè)頻率逐一發(fā)射信號(hào)測試。當(dāng)公安局頻率為3xx.25MHz的對(duì)講機(jī)接通時(shí)，我站雷達(dá)就會(huì)接收到大量的干擾信號(hào)，錄取器也時(shí)有重啟的現(xiàn)象發(fā)生。這次測試確認(rèn)了干擾源為公安局3xx.25MHz的對(duì)講機(jī)系統(tǒng)發(fā)射的調(diào)制波，基本認(rèn)定為電磁波干擾導(dǎo)致錄取器過載重啟。

經(jīng)過多方努力，于2016年1月5日鄯善縣公安局對(duì)其所轄的對(duì)講機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試整改。經(jīng)多日觀察，鄯善雷達(dá)未接收到干擾信號(hào)，錄取器也未發(fā)生重啟，最終認(rèn)證此次故障為電磁波干擾導(dǎo)致錄取器過載重啟。

3 結(jié)束語

由于電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，無線電廣播、移動(dòng)電話、電氣化交通軌道以及微波技術(shù)等事業(yè)的迅速發(fā)展和普及，電磁波干擾現(xiàn)象可能會(huì)演變成一種常態(tài)。通常情況下電磁波干擾可能會(huì)影響雷達(dá)對(duì)航空器信息的識(shí)別或是形成虛假的目標(biāo)信息，但造成錄取器過載重啟的現(xiàn)象并不常見。此次維修，給維護(hù)人員的最大體會(huì)是維修設(shè)備一定要耐心觀察，細(xì)心分析，才能快速的找出故障原因。希望維護(hù)人員的維修經(jīng)歷，能給從事民航設(shè)備維修的同事帶來一點(diǎn)啟迪。

參考文獻(xiàn)

[1]郭林輝.淺談二次雷達(dá)S模式及雷達(dá)新技術(shù)[J].科技信息，2011（27）：67-69.

[2]英德拉公司.Installation，Operation and Mai-ntenance Technical Manual for SAAR 20VV Mode 12 Pedestal [Z]. 西班牙：英德拉公司，2006.