雷達數據傳輸質量的影響要素及其對策分析

晏雯

摘? ?要：由于國內航班的市場越來越大，航空交通線路的指揮變得越來越重要。高質量的雷達信號可以確保空中交通管制員及時收取信號，為飛行員提供正確的飛機指揮命令，避免與其他飛機發生危險碰撞。為了安全指揮空中交通，有效識別信號、整合和記錄信息非常重要。文章首先對航空雷達自動化概念進行了闡述，然后對多雷達數據融合方法進行了分析，接著對雷達信號傳輸中的常見故障進行了分析，再接著對雷達信號傳輸閾值進行了分析，最后，希望本研究對今后本課題的進一步研究有一定的啟發作用。

關鍵詞：雷達數據;傳輸質量;影響要素;對策

目前，中國民航業正處于上升階段，航空旅行是更多家庭的選擇，這意味著飛行雷達自動化系統變得越來越重要，也使創新雷達自動化技術更加迫切。天氣條件和傳輸介質不能保證雷達信號的質量，所以，國內外開發雷達自動化系統的組織將逐步轉向系統監控，以便更好地保護飛機的“視線”。

1? ? 航空雷達自動化概念

雷達自動化是指揮空中交通的最重要手段之一，包括通信數據處理、單雷達處理、多層處理、飛行計劃處理、地對空數據處理和位置控制。主要功能是通過多個雷達信號監測飛行動態并及時處理信號。管制員可以從空中交通、特定方位角、高度和飛行計劃來了解受控飛機的預期飛行方向的實時動態。隨著空中交通的發展越來越好，管制員對空中交通自動化系統的依賴逐步增加。多雷達數據處理是自動化系統的核心，為了升級自動化系統，迫切需要研究多個雷達數據的集成。

2? ? 多雷達數據融合方法

多雷達數據融合過程可以處理多個雷達目標數據，通過多層次、多方面、處理、分類、互補鏈路、相關綜合等多方面獲得完整、及時、準確的狀態。

2.1? 多雷達融合算法分類

2.1.1? 基于估計理論的信息融合方法

基于估計理論的信息融合方法這種類型的過程包括最大似然估計、卡爾曼濾波器、加權最小二乘和貝葉斯估計，這些技術可以很好地對噪聲觀察提供最佳狀態。其中，卡爾曼濾波器通常可用于實時組合低級動態復制數據并基于其特征確定統計上最優的信息融合估計。卡爾曼濾波器適用于線性動態模型系統，系統噪聲為高斯白噪聲模型。卡爾曼濾波器不僅可以處理系統數據，還消除了存儲和計算大量數據的過程。

2.1.2? 基于統計的融合方法

如果檢測信號是正確的，則統計方法是合適的，因此，在理論上確定了基于統計方法的信息融合算法和數據融合公式，然后再觀察計算出結果的融合數據，主要包括貝葉斯推理和證據理論（Dempster/Shafer，DS）推理。

2.1.3? 基于信息論的融合方法

基于信息論的融合方法主要包括聚類分析和模板方法。聚類分析由一系列經驗算法組成，這種類型的算法適用于識別應用程序，但其中模式的數量并不完全為人所知。該融合方法主要用于目標識別和分類，將預定模式與觀察數據進行比較，以確定是否滿足上述條件。所以，也是最常見的信息理論方法，并且經常用于數據融合。

2.1.4? 基于人工智能的融合方法

有許多基于人工智能的融合方法，如人工神經網絡和專家系統。神經網絡提供基于統計理論的替代數據融合方法，該方法的功能類似于聚類分析，但優勢是可在噪聲添加到輸入數據時出現。

2.1.5? 基于決策論的融合方法

決策方法通常用于更高層次的決策，例如，Fitzgerald的報警顯示分析401結合了雷達數據、紅外數據和毫米波雷達數據。一些基于理論的多雷達融合算法對雷達自動化用戶的細化不穩定性進行了優化，對不可預測的系統噪聲使用上述列表中常用的理論算法進行研究。下文將介紹一些算法，使系統自動化更適應用戶需求[1]。

2.2? 多雷達融合的優點

（1）提高系統冗余度。數據融合技術的引入可以減少環境突然變化對系統性能的影響，并允許系統根據環境的變化提高其定制能力。（2）擴大系統的空間范圍。當多個雷達在房間內重疊時，單個雷達無法覆蓋的空間范圍就會隨著雷達數量的增加而擴大。（3）擴大了系統的時間范圍。如果某些雷達不起作用，其他雷達也不會受到影響，還可以繼續工作。（4）提高系統可靠性。使用多個雷達來確定和確認相同的目的或事件將使結果更可靠。（5）減少系統的信息模糊。由于多個傳感器的信息用于檢測、評估、認證等，減少了事件的不確定性。（6）提高系統識別能力。使用多雷達信息可以提高找到具有錯誤警報密度系統的可能性。（7）提高系統的空間分辨率。多個雷達信息比單個雷達有更高的分辨率。（8）提高系統可靠性。由于多個雷達相互配合，該系統有自己的冗余，可以降低系統誤碼率[2]。

3? ? 雷達信號傳輸中常見故障

本文以某地區的FA16傳輸網舉例，雷達信號是FA16系統的主要服務對象。系統的中央板數據接口卡也是雷達信號傳輸過程失敗的主要原因，取決于有效數據的顯示，這個時期雷達信息最容易受到影響。常見的故障有：（1）源信號的分辨率不高。因為系統中包含的2 M中繼線無法保證應用程序處理過程中數據接口卡的正確操作。如果信號傳輸過程中斷，則最后一個自動信息處理系統將失敗。在這里，我們主要顯示轉換器錯誤，因此，本文詳細說明了此錯誤的后果：會出現幀失步錯誤和數據接口卡錯誤。（2）由于上述原因導致信號不穩定。（3）在信號傳輸過程的不同時間段分別產生錯誤。可以使系統自動設置最小閾值（即最小值），以確保信號的穩定和正常傳輸。因此，提高和改善FA16網絡雷達信號傳輸質量非常重要[3]。

4? ? 雷達信號傳輸閾值分析

4.1? 2 M干線最低閾值

檢查2 M中最小閾值時要考慮的第一點是：幀不是同步的，不同步的幀意味著當系統同步時，幀頭中會發生不同步的連接，此時，載波向系統提供2 M連接。換句話說，在研究幀同步的具體原因過程中，要先檢查光纖網絡同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）。首先，在使用網絡SDH同步代碼時，不要創建或傳輸與其伙伴的代碼盤。其次，線路傳輸質量差、錯誤率高，也就是說，在電路提取過程中，網絡SDH磁盤不準確。最后，網絡中還有其他板塊，如果SDH中間發生錯誤，其他板塊也會出現錯誤。根據預同步現象SDH多路復用器的詳細分析，對該同步碼組的n位進行檢測，在輸入代碼串后，要使幀同步，并在下一個系統操作過程中進行一次性連續檢查[4]，在此階段，創建和應用的最小閾值為a=2，b=4和幀同步，以確保線路在運行期間始終處于良好狀態，公式TLF=3.3×108是計算時的基礎。最后TL=TLF+TLT=9.98×10。在2 M中繼線的日常操作期間生成終端的主要原因是異步幀超過9.98×10-4 s，因此，需要改進2 M中繼線的維護，以維持系統的正常運行。

4.2? 子速率數據接口板最低閾值

當通過數據接口卡發送雷達信號時，錯誤的主要原因是2 M中繼線，并且由于這種幀不同步的現象，信號傳輸變得不穩定，因此，信號傳輸過程需確保輔助數據接口卡處于最低閾值，并且該閾值是從同步過程外的幀產生的。在這種情況下，根據2 M干線的應用，處理系統將自動使幀的時間范圍大于運行平均值，但是，在員工的日常工作中，2 M連接始終處于正常工作狀態，但系統可以發送初始信號和不穩定信號并從根本上改善雷達信號質量，有必要借用FA16干線保證更高質量的2 M連接，以滿足運行期間的系統要求。在此階段，應保證在通信模式下提供2 M連接的平均幀出發時間為3.125×107 s，這樣才可以減少幀外同步中斷雷達信號傳輸過程的情況，確保它可以在高質量條件下快速準確地傳輸雷達信號[5]。

5? ? 結語

本文首先對航空雷達自動化概念進行了闡述，然后從多雷達融合算法分類以及多雷達融合的優點兩個方面對多雷達數據融合方法進行了分析，接著對雷達信號傳輸中常見故障進行了分析，最后從2 M干線最低閾值以及子速率數據接口板最低閾值兩個方面對雷達信號傳輸閾值進行了分析。同時，分析了FA16網絡中雷達信號傳輸最常見的錯誤細節，還需要對2 M干線的最低閾值處的雷達信號質量和第二最大值處的數據接口卡的最低閾值進行檢查，確保雷達信號穩定。提高傳輸效率可為民航的長遠發展提供良好的基礎。最后希望通過本文的研究，對今后的專家學者研究相關的課題有一定的借鑒與幫助作用。

[參考文獻]

[1]趙瑞金.雷達數據傳輸方式的改進及時效性分析[J].氣象科技，2018（6）：257-261.

[2]徐華偉.岸-船雷達系統的數據處理與傳輸技術研究[J].艦船科學技術，2018（16）：88-90.

[3]李明雙.FA16網絡中雷達信號傳輸的問題及對策[J].電子技術與軟件工程，2018（2）：41.

[4]張志偉，靳鴻，穆蔚然，等.基于千兆以太網的機載雷達數據采集系統設計[J].現代雷達，2016（9）：57-60，66.

[5]陶鵬宇.基于混合總線技術的某雷達測試系統研制[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2016.