二次雷達同步竄擾問題分析及解決辦法

張旭博

【摘 ?要】二次雷達最主要的作用在于確定目標位置、識別目標的身份、測算目標的高度，因此，在當前的民航空中交通管理過程中二次雷達被廣泛使用。但在使用過程中，因其詢問頻率為1030MHz，飛機應答機的應答頻率為1090MHz，在飛機數量過多時因應答信號過多，便可能受到同頻的干擾，導致虛假目標的出現，為空管工作帶來了極大的不便，為飛行安全帶來一定隱患。針對二次雷達的這一問題，需要合理的對其進行有效的解決，減少此類問題出現的概率。

【關鍵詞】二次雷達;同步竄擾;分析;解決方法

引言：在當今民航行業，二次雷達正被廣泛使用，但其在使用過程中，受到相關的干擾時會有虛假目標的出現。針對這一問題，大部分雷達的解決方法都是改善信號檢測級，但這一手段并不能解決根本問題，因此需要對這一具體問題進行仔細分析，從而對其進行有效的提升和處理，減少信號干擾問題的出現，保證雷達信號的處理效果。

1應答信號的特點

應答信號是機載應答機收到雷達詢問機發生的詢問信號后根據詢問內容自動回答的一串針對詢問內容的應答編碼脈沖，由16個脈沖（位置）組成，其中F1和F2兩個框架脈沖是應答信號的框架，表示一個應答的存在，其脈沖間隔約20.3μs±0.1μs。12個數據脈沖由腳注為1、2和4的A、B、C、D脈沖組成，每次應答根據應答編碼要求出現在相應的脈沖位置。腳注代表數據脈沖的權值。每個數據脈沖有著嚴格的位置，任意兩個相鄰數據脈沖（除F1外）的間隔為1.45μs±0.15μs。SPI脈沖稱為特殊位置識別脈沖，僅當管制員需要時（如為了區分雷達上的目標）飛行員才會發射SPI脈沖。飛行員啟動SPI脈沖后，機載應答器自動在回答識別碼時發射SPI脈沖，持續20秒后自動結束發射。X脈沖為備用脈沖，目前未使用，它也占據脈沖位置，但恒為邏輯0。

2同步竄擾

2.1常見現象

同步竄擾是指應答脈沖組相互重疊，且脈沖位置相互占用的應答的情況。二次雷達在A/C模式工作時，會不斷向空中發出詢問信號，機載應答機收到雷達的詢問信號后便會發送出應答信號，當應答信號波束中兩個（或多個）目標間隔小于20.3μs時便會導致回答交織，應答信號的信息脈沖可能會出現粘連、隔離、占位等情況，這都會影響到雷達接收機來對應答信號的正確處理，，這種情況即是同步竄擾問題。

2.2發生原因

在飛行航線密度較高的區域中，因為雷達發出的詢問信號的頻率相同，所以對于飛機的應答機來說，都會得到相關的信號，同時整個信號都在一個頻率當中，較多的飛行航線受到一定的影響，在這個密集的區域中做到信號的發出和接受，由于這些問題的發生，會影響到整體的應答接受效果，其中較為重要的問題即是信號的重疊和交錯，讓接受信號無法展示的更為清晰，一個編碼的完成輸出，會幫助雷達數據得到體現，但是其中也就產生了虛假目標，這也是同步竄擾發生的主要問題之一。

2.3處理辦法

2.3.1滑窗法

二次雷達在出現信號的相互重疊之后，可以使用傳統方法來進行相關的處理，其中較為重要的方式即是劃窗法，首先利用檢測的間隔位置的脈沖情況進行框架的檢測。再對幻影進行有效的處理，在整個框架的重疊過程中，可以對重疊的框架進行有效的處理，將其丟棄，但是要對兩端進行有效的框架保留，從框架中提取代碼。整個提取的方法就是保留原框架中真實代碼。將默認的位置脈沖代碼設置為1。不可以將默認的代碼設置為0。通過此方法的使用，存在兩點主要的優勢，第一是能夠將每個應答脈沖的位置進行準確的判斷，第二是針對低密度的應答問題，能夠保證對可能存在的框架進行有效的檢測。第三是整個方法的實行較為簡單，在中低密度的應答過程中，進行檢測的過程中可以保證框架進行準確的檢測。盡管滑窗法對信號竄擾有所改善，但其根本原理使其難以避免地存在較多缺陷，其缺陷主要為：應答交疊的數目在兩個或兩個以上時，一般情況下只能夠處理兩個目標，換而言之就是高密度的應答中，其檢測的準確率較低;當存在嚴重的異步干擾或較多的幻影狀態下，檢測率不高，且判斷較易出現失誤;在進行應答交疊的過程中，無法對應答代碼進行準確地提取。

2.3.2多數據融合法

雷達的多數據融合原理根本就是通過若干個傳感器資源，妥善合理地支配和使用觀測所得的信息和數據，依照某種準則在空間和時間的層面上組合互補和冗余的信息數據，進而得到具有一致認識性的被觀測目標。而在竄擾目標當中，只是依據雷達信息處理來躲避對虛假目標進行處理，其實行難度較大。在實際的系統當中，多數情況下都會通過融合多雷達信息數據來完成處理。在處理同步竄擾的虛假目標的過程中，利用多雷達進行航跡信息的融合，若同步竄擾形成的虛假目標出現區域為多雷達覆蓋范圍以外的區域，也就是只有一個雷達系統報告的范圍，此方法依然無法實現對同步竄擾虛假目標的屏蔽功能，仍需要進行進一步的深入研究和完善。

3假目標的抑制

3.1綜述

對于不同原因產生的假目標，我們利用不同的手段和方法有針對性的進行抑制。針對反射所引起的假目標，主要的抑制手段包括抬高天線仰角、添加固定反射物、調整STC和TVBC曲線、改進型詢問旁瓣抑制IISLS等;針對異步干擾引起的假目標，通常通過接收機旁瓣抑制RSLS、適當降低雷達的脈沖重復頻率PRF以及脈沖重復周期交錯等來達到抑制的目的;針對繞環效應產生的假目標，主要的抑制手段包括詢問旁瓣抑制ISLS、改進型詢問旁瓣抑制IISLS、接收旁瓣抑制RSLS等;針對二次環繞現象，我們通過采用交錯的形式發射詢問脈沖重復頻率，從而抑制假目標。

3.2反射的抑制

3.2.1抬高天線仰角

對于距離比較遠的反射物，我們可以通過抬高天線仰角來降低反射出現的概率，但抬高的角度必須嚴格掌握，抬高太多易引起近距離低空目標的丟失，所以針對近距離反射物，不宜采用此方法。

3.2.2添加反射物

通過雷達軟件進行反射物添加，達到抑制反射的作用。

3.2.3靈敏度時間控制STC

接收機靈敏度是指整個雷達能夠正常工作時的最小輸入信號功率，ICAO建議接收機的靈敏度要優于-85dBm。靈敏度時間控制STC技術，是指采用對不同距離上不同強度的信號進行控制的方法來擴大接收機的動態范圍，STC技術主要用于信號處理的前端。正因為STC技術對接收機輸入信號有接收或抑制的控制功能，所以是抑制反射的重要技術之一。STC曲線分為線性STC和可編程STC兩種，一般我們采用線性STC曲線。針對短時間內出現大量由于反射引起的假目標時，我們可以使用可編程STC進行抑制。假設某一方位某一距離范圍內出現大批量假目標，可以對該方位上，該距離內的STC衰減值進行增大，即抬高STC門限值。

4總結

綜上所述，在當前的民航二次雷達使用過程中，為了保證其整體的使用質量，需要針對其具體問題進行合理的處理，針對竄擾問題，可以使用劃窗法和多數據融合的方法，讓竄擾情況減少，由于受到信息收集數量的限制，此方法僅適用于多個雷達系統覆蓋的共同區域，存在一定的局限性和缺陷性，在日后的研究中還應當對參數設置和屏蔽細則進行進一步深入研究。

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（作者單位：中國民用航空青島空中交通管理站）