民用航空空管監視雷達功能的檢測研究

許新瑞

（民航甘肅空管分局，甘肅 蘭州730087）

應用空中交通管制雷達，能能夠讓管制員得到更加準確的信息，讓航空器管制的間隔不斷縮小。導致此種情況出現的主要原因是縮小雷達管制的間隔對于雷達性能是要求很高[1]。對于上述出現的這些問題，需要針對航空雷達功能的檢測方法和關鍵性指標進行分析。

1 民用航空空管對于監視雷達技術和功能的要求

1.1 航空監視雷達技術基本內容

雷達技術主要使用的是無線電波技術，完成定位及測量位置。1935 年是最早出現在英國，主要應用在軍事領域。與人工雷達技術相比，一次雷達技術的精度更高。二次雷達技術在1953年出現，主要是在空管系統當中應用，確定飛機的位置信息以及飛行高度，為飛行員提供更加全面的信息。

民航航空領域當中最早使用的雷達監視技術是一次雷達技術，在空中發射電磁波。飛機只要飛過雷達監測的空域，在機載雷達當中配備了專門的接收設備，便可以接受反射電波。雖然一次雷達技術能夠指揮飛機的航路，避免發生事故，但是此種雷達技術同時也存在著一定的風險[2]。

1.2 航空監視雷達技術的主要功能

在航空監測當中，雷達技術是最基礎也是適用范圍最廣泛的。對于航空器的飛行活動采取各種有效的監控活動，尤其是和雷達一致性相關的檢測技術更需要重視，這樣可以幫助有效規避在飛行器軌跡當中發生的各種沖突事件，還對于飛行器的安全飛行產生更強大的保護作用，實現精準定位。同樣也可以獲取更加全面的信息，比如運行參數、飛行高度以及彎道數等，采集到參數在遞交給交通管理系統之后，也就表示這監視任務完成，這樣也能夠確飛機的飛行狀態是否是正常的。按照具體的數據情況，航空監管人員再提出具體的飛行許可。

圖1 所描述的就是航空監視雷達技術的主要組成和功能情況。也描述了數據是如何接受和轉換、處理和顯示的。在大型的航空管制中心當中，雷達數據所包含的有異地和本地數據。

對于雷達性能的檢測，需要使用到PSR 技術和SSR 技術和目標報告等數據，這些數據是從不同的雷達站所引接過來的，也可以從雷達接口和預處理器當中完成引接。通常情況下后者的這種引接方式是更加方便的[4]。因此在本次研究當中就是在預處理器以及雷達接口位置引入數據，然后再把這些數據直接送入到雷達性能系統當中，完成數據的分析，然后再給出測評結果。

圖1 航空監視雷達系統主要組成和功能

2 民用航空空管監視雷達功能檢測技術具體應用

2.1 數據處理方法

主要是實時分析雷達性能涉及到的相關數據。Np1 表示PSR 單目標檢測報告；Ns1 表示SSR 的單目標檢測報告，聯合目標檢測報告使用Nc1 表示。

2.1.1 性能檢測方法

主要是通過錯誤檢測以及檢測概率來衡量的。正確檢測分析的前提是雷達的一次目標和二次目標報告以及聯合報告都是正確的，這樣才可以計算出報告總數量。對于出現明顯錯誤以及外推情況的數據是不能包含在內的，否則最終產生的結果是檢測概率超出了1.SSR 的工作模式一般情況下有兩種，包含了高度模式C 和識別模式A，所以在檢測當中需要考慮這兩種模式。需要使用到公式：

在這個公式當中,Nsta 以及Nstc 所表示的模式A 以及模式C 的目標報告數量。在這里的有效表示的是結合雷達的詢問來給出相應的應答代碼，這是屬于正常的過程。正確所表示的是A模式或者C 模式的應答代碼是正確的，也就表示代碼正確，若是錯誤則表示代碼是不正確的。和檢測概率對應的評價指標是錯誤目標報告率，對于本次納入的PSR 指標以及SSR 指標之間是存在著差異的。

2.1.2 質量性能的檢測方法

評價質量性能的情況通常是從分辨率以及位置精度方面考慮。

其中位置精度代表的是目標位置和實際位置之間存在的差異，具體體現為隨機誤差、系統以及位置方面的誤差。對于固定系統而言，系統誤差屬于固定值。而隨機誤差包含包含方位和斜距誤差，通過標準差來表示這種誤差。

分辨力則達標的是對于兩架比較接近的飛機進行區別的能力，還要求具體給出每一架飛機的具體檢測報告。PSR 數據以及SSR 數據這兩種聯合起來，代表的是兩個雷達每個天線在掃描期當中檢測同以目標，把得到的兩個目標報告整合成一個目標報告。此種能力是由Pc 來表示，誤聯合率則是使用Pcf 來表示。

2.2 有效性分析

有效性所指的是在給定的隨機時間以及時間范圍當中，系統的有效使用率[5]。有效使用具體表示的是系統所給定的條件是固定的，在此基礎上完成服務。有效性具體通過三個方面的指標來衡量，分別是實時性、任意時段有效性以及穩態的有效性。

3 民航航空相關監視數據的應用案例分析

3.1 數據的采集

采集數據過程當中，最為關鍵的問題就是需要確定采樣的具體周期，結合數據具體的處理過程來給出相應的結果，還要提供充足的時間，確保數據在合適的范圍當中得到有效采集，采集的測量參數需要做到不同而同，應當將系統關鍵指標當做是標準，比如就需要考慮到檢測概率這個測量參數。表1 為SSR性能相關數據結果：

表1 SSR 性能數據結果分析

經過數據的計算可以發現，想要滿足最低的需求大約需要65min 左右。因為需要充分保障數據記錄的質量和數量。所設置的90mn 的采樣時間，是可以滿足生產需求的。

3.2 PSR 檢測問題

與PSR 相關的檢測問題，所選取的雷達是常用經驗值，當背景屬于均勻高斯白噪聲情況下，可以得到最優檢測結果。若是使用雷達來檢測雜波邊緣環境，可以發現CA 的檢測性下降趨勢十分明顯，GO 對于虛警的控制能力明顯要比CA 的控制能力更高，所以是可以選擇GO 檢測器的。

3.3 有效性檢測結果

圖2 為一年時間之內，系統的運行有效期。從a1 到a6 所表示的是系統正常運行的時間，定期維修所帶來的失效期，使用s表示。從f1 到f4 代表著因為具體的軟硬件等帶來的失效期。若是情況允許，可以計算得到系統的最大失效期，累計以及定期維修導致失效期。

圖2 有效性統計結果示意圖

4 結論

本次開展研究的視角是從民航航空監視雷達方面入手的，主要是幫助解決民航發展當中所遇到的具體問題的。提出了民航航空監視數據的雷達性能檢測初步方案，其中納入了更多關鍵性指標分析方法。這可以幫助有效合理縮小雷達控制的間隔，對于行業標準的優化和改善產生了比較顯著的改善作用。在實際民航航空監視當中其是有很多影響因素，除了需要考慮到雷達性能，還需要考慮到管制員工、空域結構等內容。怎樣考慮這些因素，這是在今后構建起更加完善的評價模型的依據和基礎。