A-SMGCS系統場監雷達假目標抑制方案研究

張震亞，馮巖

南京萊斯信息技術股份有限公司，江蘇南京，210014

0 引言

近年來，隨著全國各大中型機場航班量逐年大幅增加，國內多地已建立起以機場場面運動目標監視為核心功能的場面監視融匯系統[1]。場面監視一次回波反射雷達（以下簡稱場監雷達）是場面監視融匯系統的重點信號源之一，為管制員監視各類航空器、車輛、障礙物、不明目標等提供了可選途徑。然而，由于場監雷達的自身特點，往往不可避免地向系統內引入可疑假目標信號，給系統的監視質量和安全性帶來隱患[2-3]。為避免場監雷達引入的假目標信號對場面監視融匯系統的運行產生干擾，場面監視融匯系統對于假目標提供了一系列抑制處理方法。本文結合北京大興國際機場建立的場面監視融匯系統——高級場面引導控制系統（advanced surface movement guidance and control systems，以下簡稱A-SMGCS系統）的實際處理機制，對假目標抑制處理方案進行介紹和探討。

1 場監雷達假目標特征

場監雷達為一次回波反射雷達，其基本監視原理是通過雷達發射的電磁波信號照射場面范圍內的地面目標，當地面目標具有面積足夠大的雷達回波反射信號時，即可在場監雷達錄取設備中形成回波信號視頻圖。場監雷達錄取設備進一步對連續移動的視頻圖信號進行圖像跟蹤處理，提取為連續更新的航跡信息，并將航跡信息與原始回波視頻圖信息一同輸送給場面監視融匯系統[4]。基于一次反射雷達的特性，場監雷達具備以下特點。

（1）無法報告二次代碼、航班號、地址碼、高度等身份特征信息。

（2）無需目標裝載應答設備，可實時觀測場面上所有具備一定回波大小的運動或靜止的物體，如航空器、車輛、障礙物等物體。

（3）生成的航跡位置為場監雷達自身觀測到的數學位置，所有目標的位置信息整體具備一致性，可信度較高。

（4）當機場發生暴雨天氣時，地面上的積水可形成較大的回波反射面，從而在場面監視范圍內形成大量可疑假目標。

（5）若場面施工存在異常活動，大型施工設施往往會在場監錄取器上造成雜波干擾、回波遮擋、回波多徑效應等（圖1），繼而產生可疑假目標，造成正常目標航跡位置發生偏移、中斷等現象。

圖1 因場面施工造成的場監雷達假目標回波

2 場監雷達頭及錄取設備對于假目標的抑制處理

通常情況下，在場監雷達建設完畢后的信號調試階段，場監雷達頭廠家需要針對該機場的實際場面地形情況，結合雷達頭的具體性能進行參數調整。與此同時，場監雷達錄取設備的廠家將通過設定錄取設備的各類門限閾值參數，對場面上回波強度低于目標檢測閾值的弱信號進行過濾，并通過設置錄取設備的場監雷達回波丟失區、細化地圖地形區域等方式對場監雷達理論盲區的雷達回波信號進行丟棄處理，最終在保證正常目標跟蹤的基礎上盡量減少假目標信號的輸出。

場監雷達頭/場監雷達錄取設備的以上調試過程是場面監視融匯系統中假目標抑制的基礎環節。若場監雷達頭/雷達錄取設備調試時，機場活動區域仍處于大面積施工狀態，或在場監雷達頭/雷達錄取設備調試結束后，地形環境尚不穩定，機場場面環境仍不斷發生大幅度地形變化（如滑行道變更、停機位變更等），則會極大地影響后續系統使用過程中正常航跡目標信號的質量，同時增加假目標的出現概率。

在后續場面監視融匯系統的正常使用過程中，場監雷達錄取設備可根據機場運行的實際使用情況變化，精細調整場監雷達信號的有效區域。對于臨時出現的大量異常假目標信號，場監雷達錄取設備可通過復位功能對異常目標或所有目標進行航跡信號的清批及重建。

3 A-SMGCS系統對于假目標的抑制處理

經過雷達頭和錄取設備處理后送出的所有航跡目標，無論是否為真實目標，均具備完全相同的報告信息，如航跡號、航跡位置坐標、速度大小、速度方向等。實際情況中，假目標與真實目標（飛機、車輛、障礙物等）的運動學特征通常沒有明顯差別，甚至人為觀測也難以界定，若通過某些運動學特征將部分假目標加以過濾，往往會造成對正常目標信號的錯誤丟棄。故國內外場監融匯系統對于場監雷達假目標的抑制手段均是建立在人為確定的基礎上的保守措施，以防止正常目標航跡被融匯系統錯誤過濾。A-SMGCS系統對于假目標的各類抑制手段如下。

3.1 設置各監視源離線特殊處理區域

A-SMGCS系統可在數據庫DBMS工具中，離線對各信號源進行生效區/丟失區/初始航跡抑制區[5]的精細化設置，以減少固定區域出現的假目標。例如，將草坪區域設置成場監雷達的初始航跡抑制區[6]（圖2），則區域內單監視源新生成的假目標航跡會被系統直接抑制，但外部進入草坪的航跡不受任何影響。

圖2 基于草坪劃設的初始航跡抑制區

由于A-SMGCS系統對滑行道和跑道區域的運動/靜止目標均需要重點關注，在系統處理原則層面上，對于場監雷達建立時設計的理論有效覆蓋范圍內的跑道和主滑行道區域，通常不允許進行區域性屏蔽。系統在跑道及滑行道上應保留錄取設備輸出的所有正常的運動/靜止航跡目標和視頻圖，以供管制員實時掌握跑道和滑行道等敏感區域的動態情況。

特殊地，若A-SMGCS系統引接的多路場監雷達的有效范圍覆蓋區域冗余性較好，在某一區域有多個場監雷達可相互實現冗余覆蓋補充時，現場用戶可結合場監雷達的實際信號質量，對部分區域內信號較差的場監雷達進行選擇性屏蔽。

3.2 在線設置各類型監視源臨時假目標抑制區

場監雷達可能因天氣或場面施工等原因，導致場面上短時間或長時間出現個別穩定的、集中于某一位置范圍內且漂移距離較小的固定假目標信號。為方便管制員在線對該類假目標進行抑制處理，A-SMGCS系統提供了在線實時設置臨時假目標抑制區的功能。

在線設置的臨時假目標抑制區僅抑制區域范圍內單監視源新生成的假目標，對于外部經過的單監視源航跡無影響。故只要正常航空器/車輛目標在進入臨時假目標抑制區時，未出現所有單監視源信號全部同時中斷的極特殊情況，則該臨時假目標抑制區通常是安全的。

臨時假目標抑制區具備如下特征。

（1）管制員可在具備主任操作權限的管制席位繪制臨時假目標抑制區。

（2）臨時假目標抑制區可針對不同種類的監視源進行整體設置。為抑制場監雷達信號，需在繪制區域界面中勾選場監雷達選項（圖3）。

圖3 假目標抑制窗口

（3）臨時假目標抑制區的設置方法為在線繪制一閉合多邊形，多邊形繪制保存后可選擇激活或非激活，激活后全系統生效。

（4）若將該區域激活，系統會立即清除此時區域覆蓋范圍內的所有單路場監雷達航跡，并抑制之后此區域內新生成的單路場監雷達航跡。

（5）從區域外進入的單路場監雷達航跡不受到任何影響。若區域內假目標漂移出區域外后又重新漂移回區域內，則該假目標也不再受抑制。

（6）臨時假目標抑制區對場監雷達單獨報告的一次回波視頻圖信號不進行抑制處理，管制員可根據假目標信號視頻圖的消失與否判斷假目標存在情況，當區域內假目標的視頻圖不再出現，即可認為場監雷達不再報送該假目標，此時即可在系統中刪除該假目標抑制區。

4 結語

結合上文分析，A-SMGCS系統中對于場監雷達假目標的處理抑制方案歸納如下。

（1）雷達頭調試階段，通過調試雷達頭/雷達錄取設備對整體信號質量進行把控，若雷達頭/雷達錄取設備調試后場面情況仍在不斷發生變化，則會極大地影響后續使用時場監雷達信號的整體質量和穩定性。

（2）當場面建筑情況或雷達性能發生變化時，需通過錄取設備的區域調整功能及融匯系統的區域設置功能共同對場監雷達信號的生效范圍進行細化調整。

（3）在正常使用過程中，發現因天氣、場面短暫施工等原因導致跑道、滑行道等敏感區域出現假目標時，需通過人為觀察確定其為假目標后，通過系統的在線設置臨時假目標抑制區功能進行抑制，或通過場監雷達錄取設備的重置功能進行目標的清批重建。