浅析雷神雷达假目标成因及解决办法

张涛

摘 要：本文简要分析了常见的几种雷达假目标的形成原因，重点对多径反射造成的假目标现象进行了深入分析并提出解决方案。通过对假目标位置进行初步定位，并利用修改反射表的方法解决雷神雷达假目标情况。可以对因多径反射而产生的雷神雷达假目标进行有效地抑制，对于使用雷神雷达的保障运行单位有一定的参考意义。

关键词：假目标、异步干扰

一、引言

目前空管二次雷达对飞机的监视是通过询问-应答模式实现的。地面雷达站通过发射调制在1030MHz的询问脉冲信号，对装有二次应答机的飞机进行二次代码、高度的询问;飞机接收到雷达询问信号后，发射射频为1090MHz的应答脉冲信号对其进行应答。询问脉冲通过不同的P1、P3脉冲间隔实现了不同的询问模式，应答脉冲则将信息用编码方式包含在F1F2为框架20.3us的16个脉冲信息位中，由地面雷达设备根据应答框架脉冲当中不同脉位信息计算并显示飞机的二次代码、高度及速度等相关信息。

雷达假目标产生的原因有多种，主要包括反射、异步干扰、二次环绕、代码混淆、同码环绕等类型。本文主要分析导致雷达产生假目标的信号干扰情况，包括异步干扰、二次环绕、绕环效应以及多径反射等。通常情况下，空管二次雷达通过询问旁瓣抑制、接收机旁瓣抑制、不同的射频脉冲重复频率等方法对异步干扰、二次环绕及绕环效应等造成的假目标进行抑制;对于多径反射引起的假目标处理通常会采用多种技术手段进行处理，文中后续会详细重点介绍。

二、系统介绍

雷神CONDOR MK2D二次雷达系统由询问机、天线系统、LCMS，RMM等部件构成，雷达发射信号通过询问机、射频切换单元、旋转关节，最后经天线发射。因天线处于运动状态，而下方的馈线是固定的，因此需要旋转关节来连接固定和旋转的射频线缆接口。CMS是监控和维护单元，监控和维护雷达的运行状态，RMM是雷达视频记录和回放单元，显示和回放目标的运行轨迹。

三、几种常见的假目标形成原因及解决办法

1、异步干扰及解决方法

异步干扰通常发生于相邻的两部雷达之间，由于雷达接收到由另外一部雷达询问造成的机载应答机回答而产生此现象。此回答与雷达发射的信号不同步，因此被称为异步干扰。

解决异步干扰的方法主要是接收机旁瓣抑制。接收机旁瓣抑制的方法是通过比对控制信号和应答信号的强度，判断应答信号来自于主瓣还是旁瓣，进而减少异步干扰造成的假目标现象。

2、二次环绕及解决方法

如果二次雷达的脉冲重复频率设置过高，则可能导致第一次询问引起的机载应答落在第二次询问的周期内，并且与第二个周期的询问脉冲同步，由此形成二次环绕现象。此现象可以造成雷达计算一个错误的飞机与雷达之间信号传递的时间差，生成一个错误的飞机与雷达距离差，进而形成假目标。

解决二次环绕的假目标现象，可以采用询问脉冲重复频率交错方法。如果采用询问脉冲重复频率交错方法，可以保证相邻的询问周期都不一样，雷达可以明确辨识不同周期内的应答信号， 以此解决二次环绕问题。

3、同码环绕解决方法

二次雷达询问时通过∑询问波束询问。∑询问波束是一个指向性高增益的波束，称为主波束，实际工作中在天线周围会产生波束泄漏。这些泄漏的波束也会引起飞机的应答，产生假目标，称为旁瓣波束。为了消除这些假目标，雷达加入了Q询问波束。Ω询问波束是全方向性的波束，它的天线增益比主波束弱，比旁瓣强。应答机通过比较∑询问波束和Ω询问波束的信号强度，即可抑制旁瓣方向的应答机对询问的应答。在实际工作中，由于设备故障或Ω发射机性能减弱，导致Ω询问波束缺失或无法覆盖旁瓣，出现“旁瓣击穿”，这样距离雷达较近的飞机对旁瓣的询问进行了应答，因为天线处于旋转状态，飞机上的应答机可能会响应多次的旁瓣询问，在屏幕上就会出现以雷达为中心，呈圆周分布的代码相同、距离相同的目标，这种现象被称为同码环绕。

4、多径反射假目标形成原因及解决方法

由多径反射造成假目标的情况包括两种：其一是询问波束主波瓣经反射后，由机载应答机接收并形成应答;其二是应答机的应答信号经反射由雷达天线接收并解析。具体而言，这两种情况分别为：若询问波束主波瓣经反射后由机载应答机接收，则引起机载应答机的应答，并以直线传播的方式到达雷达天线形成假目标;若机载应答信号经反射物反射后由雷達天线接收并处理，同样会形成假目标。雷神采用设置固定反射物文件的方法消除因雷达现场周围反射物产生的假目标。在目前的雷神二次雷达系统中，最多可建立64个固定反射物文件。并且随着雷达现场情况的变化，可以对固定反射物文件进行调整。

STC（灵敏度时间控制）是抑制近距离雷达现场周围反射所产生假目标的有效手段。通常只允许对STC的起始电平进行调整。同时STC还可抑制Ringaround所产生的假目标。

天线仰角调整在正常情况下，上述措施已经能够对假目标进行抑制。但是在复杂环境下，可能不能完全抑制由于反射产生的假目标，在这种情况下，可通过调整天线仰角的办法，利用LVA天线的俯仰特性对反射产生的假目标进行抑制。但是，这种手段的使用要特别慎重，因为调整天线仰角会对雷达的覆盖范围产生影响。一般来说，在调整天线仰角后，应对雷达的覆盖情况进行飞行校验。

一般情况下，对于持续时间较长、出现次数较多的假目标，可以考虑它为反射物造成的假目标。反射引起假目标的形成与飞机和反射物的相对位置有关;持续时间的长短跟飞机飞行速度快慢及地面反射面大小有关。地物反射造成的假目标具有如下特点：

1）反射产生的假目标距离比真实目标远，这是由于附加的反射路径造成的。

2）绝大多数情况下，反射造成的假目标信号幅度一般低于真实目标信号的幅度。然而在极少数情况下，假目标信号幅度会高于真实目标信号幅度。举例而言，当真实目标所在平面处于天线高度所在平面之下时，天线的垂直方向性图特性将导致接收到的反射目标具有相对较高的幅度。

询问与应答两种多径反射造成假目标的情况，并且这两种情况下的假目标信号幅度均高于真实目标信号幅度：一是由于雷达的询问信号经过反射使飞机的应答产生假目标，二是由于飞机的应答信号经过反射产生假目标。

雷神雷达通过在CMS上命令对反射物进行采集并更新反射表，可以解决多径反射造成的假目标现象。具体操作如包括反射物的收集、更新反射表文件，以及载入新反射表文件并重启点迹录取器。

四、结束语

雷神雷达针对多路径引起的假目标提供了多种抑制手段，包括修改反射表，添加反射物;线性STC曲线调整;编程STC曲线调整;天线俯仰角调整等。天线俯仰角的调整是万不得已的手段，因为此调整是以牺牲低高度覆盖为代价的，目前我国大多数航路的飞机基本上实现了多重雷达覆盖，设置在终端区的雷达更应该关注低高度的覆盖效果。因此，抑制多径反射假目标最好是通过软件功能加以实现，将假目标现象给飞行安全造成的影响降到最低。

本文对雷神雷达因反射产生的假目标进行分析，利用CMS维护模式下对雷神雷达反射物进行收集并通过反射表修改的方法对反射造成的假目标进行抑制，具有良好的效果。

参考文献

[1]杜文一 航管二次监视雷达

[2]丁鹭飞耿富录  雷达原理

[3]Cossor System Manual for MSSR System 808136/008 for XUZHOU.