關于場面監視雷達數據處理方法分析

（中國民用航空中南地區空中交通管理局湖南分局，湖南長沙 410100）

0.引言

機場地面監視雷達是空中交通管制系統的重要組成部分，用于對機場內的飛機和車輛進行監視。該系統使機場管制人員能夠實時、準確地監控機場的交通狀況，對機場的正常運行起著重要的作用。近年來，隨著航空運輸的發展，機場地面運輸變得越來越復雜，對地面監測的需求也越來越大。雷達數據處理是雷達監測的基礎技術之一。通過接收、處理數據跟蹤雷達信號形成的目標路徑，可以預測目標的運動狀態。

1.場面監視雷達的發展和現狀

在過去，機場工作人員通過計算機對交通進行監控和控制，這種方法存在著一定的問題，使機場容易受到地理氣候的影響。在過去20年，航空運輸得到了快速發展，機場交通變得越來越復雜，降落的飛機越來越多，在這種情況下，基于視覺和人工干預的交通管制已經不能滿足機場管制的要求。在日益復雜和不穩定的情況下，機場必須采取更有效的方法，更好地管理飛機和地面車輛。

因此，開發機場地面監測雷達是解決機場交通問題、提高機場地面運行效率的最佳途徑。雷達將計算機與現代通信和其他先進電子技術結合起來，用于地面監測，實時監控飛機和其他車輛在跑道和停車場的運動。通過在機場適當位置安裝場面監視雷達，機場和地面人員可以根據場面監視雷達對機場現場的交通進行準確的控制和引導。機場場面監視雷達將極大地改善地面管制和安全條件，提高地面運行效率，更好地保障機場安全正常運行。

1.1 場面監視雷達的發展

場面監視雷達主要用于監測和監控機場內飛機及車輛的運動情況。在惡劣的天氣中，需要通過場面雷達監測來獲得關于飛機和車輛位置的信息。隨著雷達技術的發展和需求的增加，場面監視雷達在水庫大壩防護、海岸監測、重點地區軍事設施監督、執勤區域監測和當地機場監督等方面的應用中逐漸發展。

場面監視雷達試點項目的完成，由于是理論研究與工程應用相結合，對于進一步發展國內先進的場面監視雷達具有重要意義。重點抓好雷達監測站和高效的關鍵技術，積極推動各機場使用場面監視設備。部分機場成功安裝的國內自主研發的場面監視雷達實現了中國民航局發布的發展戰略重要性，打破了國外技術壟斷，提高了國內技術水平，促進了空中管理設備的國產化。

1.2 場面監視雷達產品狀態

就雷達監測而言，它基本上是一個雷達發出的電磁波。通過雷達天線對電磁波的吸收和反射，在發射電磁波時引入各種有針對性的傳播信號，如異質波、反射信號等。雷達信號處理器對雷達天線接收到的反射回波信號進行處理。機場管理部負責對機場運行進行控制，支持現場監督，促進機場安全高效運行。

1.3 雷達數據處理的研究

雷達數據處理技術是雷達系統的關鍵技術之一。根據雷達信號處理獲得的數據和預測函數平滑的移動路徑，目標探測雷達追蹤移動目標，形成一個穩定的目標路徑和狀態信息，如位置、速度等，雷達監測提供目標和預測飛機的運動狀態。通過對雷達數據的處理，可以大大降低非均勻波造成的誤差，增強雷達信號的處理功能。

近年來，隨著雷達技術的飛速發展，雷達數據處理的研究一直是非常重要的。有效的雷達數據處理算法提高了雷達信息的利用率，顯著提高了雷達信息的有效性，擴大了雷達信息的范圍。因此，數據處理已成為機場監控跟蹤系統的重要組成部分。

2.場面監視雷達的數據處理

場面監視雷達系統的信號處理一般包括天線、射頻、控制、信號處理、數據采集、數據處理和維護監控。如圖1所示。

圖1 場面監視雷達信號處理

天線主要在空間中發射電磁波，接收目標回波并將信息編碼到起始方向。射頻主要用于產生高頻電弧。限制幅度，過濾熱時間，降低頻率增益控制的噪聲，輸出高頻信號。主控系統完成同步生成、處理控制、狀態采集和參數配置。信號處理主要包括采樣頻率的數值變化、頻率分集、脈沖壓縮、掃描和虛擬報警。繪制路線圖確定是否找到目標，模擬視頻中角度信號輸出的目標數據主要取決于目標的距離、方向和速度。引入干擾因素，降低目標檢測能力，提高雷達信號處理的可靠性，提高雷達信號處理的性能。形成了長期穩定的航跡輸出，控制和調整了系統各部分的參數。數據處理技術是地面監測雷達的關鍵環節和步驟。雷達系統的性能直接影響到雷達系統的主要技術指標。場面監視雷達的數據處理技術包括理論、算法處理和技術實現3個方面，促進了雷達的發展。同時，場面監視雷達的理論和實踐經驗也可以促進其發展。

3.場面監視雷達數據處理方法分析

3.1 場面監視雷達數據處理流程

主要用于場面監視雷達數據處理、預測濾波、平滑、外推道跟蹤入境點，包括制導角度、距離、速度、位置等參數，最后形成穩定的軌道出口。

在目標路徑中，既要獲得有效的目標信息，又要獲得復雜的地面同步信息。有用的目標信息可以來自一個或多個目標；目標類型可以是一架飛機或本地車輛。

如何消除靜止目標的無線電波信息，提取有用信息，確定目標特征，確定飛機或車輛、地面目標的軌跡，保證實時監測的發展，已成為雷達監測和數據處理的關鍵技術。

3.2 數據關聯

數據關聯的目的是盡量減小非均勻波復雜條件的影響，獲得軌跡的正確對應關系。數據的組合分為2個階段。首先，根據歷史航跡預測的監控范圍、目標運動特性和點航跡參數，建立相應的航跡，關聯度為相關數據點。其次，不確定現有的入口是否是臨時的，或者需要新的軌跡。由于數據間的相關性，可以最大限度地濾除雜波，減少雜波干擾造成的假軌。

3.3 濾波預測

濾波預測是雷達圖像監測數據處理的重要步驟之一。通過提取目標的距離、角度、速度位置和運動參數，對預測進行濾波，減少目標區域的測量誤差，用于估計當前飛機的軌跡的位置、速度和加速度。在此基礎上，對目標的運動狀態進行2次預測，并對目標的運動狀態進行適當濾波。

3.4 軌跡管理

完成后，對雷達數據處理功能進行現場監測。任何數據處理過程包括跟蹤管理、啟動和分配跟蹤、判斷。首先，聯系入口，確定軌跡是否成功，對軌跡進行相應處理，并根據軌跡類型新建軌跡，與預測軌跡相結合，估算出相對的進、出軌跡。如果軌跡超過外推閾值，則意味著軌跡入口丟失或目標停止更新運動狀態，軌跡終止。其次，將多次失敗的臨時軌跡和新建軌跡視為虛擬軌跡，通過刪除臨時軌跡和新建軌跡確定最終目的地。

4.結語

本文對場面雷達檢測系統處理方法的理論進行了分析，包括相關數據，預測和濾波，原位監測、雷達跟蹤和管理，應用程序需求，監測指數，并結合產品性能和功能特性，選擇合適的工程應用方法對工程實現進行理論和方法的指導。