航管二次雷达现场调试阶段假目标抑制方法分析

陈汉辉

（中国民用航空深圳空中交通管理站，广东 深圳 518128）

0 引言

航管二次雷达被誉为空中交通管制员的“千里眼”，是空中交通管制的重要设备。它采用询问—应答的方式工作，由地面询问机发射询问脉冲信号，飞机应答机根据收到的询问信号发出相应的应答信号，应答信号包括飞机的二次代码、气压高度、飞行速度等。由于雷达的询问—应答信号受到地形地物及无线电干扰信号的影响会产生假目标，假目标会误导管制员或影响多雷达信号处理系统，影响飞行安全。本文对假目标形成进行分析，并结合设备现场调试过程分析抑制假目标的一些方法。

1 二次雷达假目标的常见原因和现象

二次雷达假目标形成的原因主要有异步干扰、旁瓣穿透及绕环、地物反射、同步窜扰和交织、虚幻假目标、二次环绕等。

1.1 反射引起的假目标

当询问信号主瓣方向上存在着反射物，询问信号经反射后被应答机接收引起应答机的应答，真是的应答和反射的应答都进入雷达接收机，这时会造成同一架飞机在雷达上显示为多个目标，这些回答标牌相同、距离和方位不同。

1.2 同步窜扰和交织

在二次雷达作用距离内，在方位相近的两架飞机，如果时间上小于20.3us、在距离上小于(20.3×3×108)／2=3045 米时，雷达接收两架飞机的应答代码会发生重叠，二次监视雷达解码器会将这些应答混淆，从而形成虚假目标。应答重叠可能会出现粘连、隔离、占位三种状态。

1.3 异步干扰

当一个地面站主瓣询问某一目标时，目标应答机的回答可以通过另一个地面站询问波束的旁瓣进入另一个地面站的接收系统，由于旁瓣接收的信号与该地面站的询问不同步，从而对另一个地面站造成异步干扰。在多询问机和多目标情况严重。异步干扰大多数从询问天线的旁瓣进入。

1.4 目标分裂

来自同一架飞机的询问—应答信号由于波束开裂、地形地物反射等影响，被处理成两个或多个目标。旁瓣询问引起的绕环现象也是目标分裂的一种情况。

1.5 旁瓣询问引起回答

如果询问机的旁瓣穿透控制波束或者询问机的控制脉冲辐射功率降低，会导致旁瓣询问引起应答机回答。旁瓣询问引起的回答会干扰真实的目标方位，严重时出现“绕环”现象，而且假回答过多会导致后续信号处理过载。旁瓣询问引起的回答可以通过发射幅度符合要求的P2 脉冲来解决。

2 雷达调试中使用的假目标抑制方法

2.1 调整天线仰角

雷达附近有较高障碍物或为监视低空空域将天线设置在低俯仰角时，由于反射物增多和雷达波束打地开裂，引起假目标增多和目标分裂，一个目标显示为同代码但不同方位和高度的两个或以上目标。在雷达调试过程中，可根据雷达站的场地条件，通过抬高天线仰角，从而减少地面反射假目标产生的概率。天线垂直覆盖图中，主瓣方向上约+8°的增益最高，在约-5°方向上有一个-18dB 的二次旁瓣。调整雷达天线仰角时可根据天线的垂直覆盖图，使-5°方向上的二次旁瓣避开主要地面反射物。

2.2 RSLS、ISLS、IISLS 功能

ISLS（询问旁瓣抑制）、IISLS（增强型的询问旁瓣抑制）可通过发射P2 脉冲让飞机识别是否旁瓣询问，若是旁瓣询问则不进行应答；RSLS（接收旁瓣抑制）可通过比较和、控制通道的信号识别是否旁瓣接收到的应答。二次雷达可根据雷达现场实际情况开启/关闭此项功能。同时还可根据实际调试情况对IISLS 进行扇区编程。

2.3 Reft.Supr 功能

二次雷达具有自动检测反射物的功能。在二次雷达录取器中储存了反射物列表，作为先验信息，如目标出现在和反射物方位角一致的方向时，则进行虚假目标的检查判定。雷达依据探测数据，建立实时反射物分布模型；反过来为雷达的虚假目标的识别与抑制提供依据。对于新增的反射物，它能根据虚假目标报告计算出产生该虚假目标的反射物的位置和大小。相反，对于已经消除的反射物，则需要把该反射物从反射物列表中删除。另外，雷达还提供手动编辑输入反射物的功能，只需输入反射物的初始/终止角度、初始/终止距离后将反射物添加到反射物列表即可。

2.4 灵敏度时间控制

灵敏度时间控制是将检测门限根据应答距离设置成一个由远到近逐步升高的值，该门限与距离成6dB/倍时程的关系。正常应答信号可以通过该门限，而对于反射等引起的应答信号，由于其信号比较弱，不能通过该门限而被抑制掉。二次雷达允许所有扇区设置同一个STC值，也允许用户根据不同扇区设置不同的STC/GTC 等级。

2.5 发射功率扇区编程

不同的雷达站场地环境有所不同，在某些方位上对雷达的收发信号形成反射，从而形成假目标。发射功率扇区编程就是在那些可能造成假目标的反射方位上，减小雷达发射功率。正常目标由于收发信号较强不影响它的正常检测，但是反射目标信号则被明显地减弱，从而达不到正常的检测门限而被抑制掉了。在某些反射严重而用不影响使用的扇区甚至可以不发射。二次雷达大部分都有功率控制功能，并可对不同扇区的功率进行编程。

2.6 设置录取信号置信度门限

二次雷达可以设置录取脉冲信号高置信度与低置信度的门限值，并根据现场情况设置录取信号置信度判决规则，使低置信度脉冲不被录取，达到减少假目标录取的概率。

2.7 抑制Mode A/C/S all-call 及Mode S-only all-call

在某现场调试时发现在离雷达站大约2NM 的距离上，经常出现假目标。（如图1 中长方框内所示）通过调整天线仰角、提高置信度等手段，无法彻底解决该问题。

图1

经过连日的数据采集分析，调试人员判断假目标主要是由于停机坪上的飞机长时间不关闭应答机，导致部分飞机和建筑物形成固定的反射关系，造成长时间连续的假目标出现。较多的假目标是由停靠在停机坪或起飞降落的飞机产生。经过实践验证，最终采用了抑制Mode A/C/S all-call 及Mode S-only allcall 的非常规方法。具体的依据及实现如下：

根据国际民航公约附件10 卷4 里面的下述条款：

3.1.2.10.3.10 Inhibition of replies.Replies to Mode A/C/S all-call and Mode S-only all-call interrogations shall always be inhibited when the aircraft declares the on-the-ground state.It shall not be possible to inhibit replies to discretely addressed Mode S interrogations regardless of whether the aircraft is airborne or on the ground.

3.1.2.10.3.10.1 Recommendation.— Aircraft should provide means to determine the on-the-ground state automatically and provide that information to the transponder.

3.1.2.10.3.10.2 Recommendation.— Mode A/C replies should be inhibited when the aircraft is on the ground to prevent interference when in close proximity to an interrogator or other aircraft.[1]

公约里叙述，在地面上的飞机应对模式A/C/S 全呼及模式S 全呼询问应不予应答，根据此条款并结合现场的实际场地条件，调试人员对0～3NM 的模式S 全呼应答进行抑制。这是消除假目标的一种非常规方法，在实际调试中需根据具体场地环境斟酌使用。

3 小结

上述总结了航管二次雷达现场调试阶段假目标抑制的一些方法，在实际的雷达调试过程中需根据现场的实际场地环境及设备情况因地制宜运用各种假目标的方法手段。

［1］Annex 10 to the Convention on International Civil Aviation Aeronautical Telecommunications Volume IV Surveillance Radar and Collision Avoidance Systems[Z].