利用二次雷达记录数据分析覆盖性能

吴胜前 傅竑

摘   要：对于民航监视二次雷达的覆盖范围，一般只有其理论模拟的覆盖性能，通过飞行校验可以得到部分航线和高度层的覆盖性能，无法反映雷达覆盖的整体真实情况。本文中通过对二次雷达记录的历史数据进行分析，统计飞行航班的目标报告数量，对比离散化后覆盖区内的航线，得到实际工作中的雷达覆盖性能。分析结果表明，该方法可以比较准确地反映雷达实际工作中的覆盖范围。

关键词：空管  二次雷达  覆盖范围  飞行校验

在民航监视系统中，航管二次雷达对空域的监视发挥着极其重要的作用，它所报告的飞机位置等信息是空管自动化系统的基础。雷达覆盖范围就是在一定技术条件下对空域的可检测范围。

1  理论雷达覆盖范围的计算

二次雷达和应答机工作在询问-应答模式时，在理想空间470km范围内，询问-应答信号强度均会超过检测门限要求。本文为了简化分析，忽略掉信号传播中信号强度衰减因素，仅考虑电波传播。询问应答信号频率分别为1030MHz、1090MHz，在频谱中位于微波L波段，此时雷达作用距离主要受地球曲率的影响，其作用距离由下式决定：

其中R表示雷达探测距离，ha表示雷达天线塔高度，H表示飞行器高度。按一般雷达塔建设高度20m，飞机飞行高度10000m计算，雷达最大作用距离为430km，其覆盖范围是一个以雷达站为圆心，半径430km的圆。

2  雷达覆盖范围的模拟

现实中不可能存在理想地理情况，因此需要引入数字高程模型DEM（Digital Elevation Model），对雷达的覆盖范围进行理论模拟。Global Mapper是一个简单易用的地理信息系统软件（GIS），利用该软件提供的视距分析工具，导入雷达站的坐标和该区域的数字高程模型DEM数据，设定好雷达站天线高度和需要分析的覆盖高度层，就可以对雷达站的覆盖进行理论模拟。为了简化分析，选取一个建设在较为平坦的地势的雷达站，高度层只取10000m作为分析样本。从覆盖分析图（图1）可以看到，该雷达最大作用距离469km（99°方向），最小作用距离373km（193°方向）。

3  雷达覆盖区内航线的分布处理

雷达覆盖区的航线一般都是由多线段组成（图2），为了获得覆盖区范围内的航线分布情况，把覆盖区内的航线每200m采样一个点，然后对这些离散的点进行计数，取得航线长度信息，把这些空间分布的航线点数量按照雷达方位角排列就可得到航线分析曲线（图3），可以看出，在5°和196°方向航线采样得到的点较多，相应的航线距离比较长。在目标密度分布均匀的情况下，该方向上出现的目标应该较多。

4  利用雷达历史数据对覆盖区进行分析

雷达历史数据一般为固定格式的记录文件，最常见的格式为Euro Control的Asterix和ALENIA的MP2。通过数据分析软件可以解析出目标的方位和高度信息，把这些信息汇总在一起，投影到雷达覆盖区内，则可以得到雷达覆盖的目标分布的直观信息（参见图7）。为了和覆盖区内航线分析的结果进行对比，仍然按照雷达方位角的顺序对雷达目标进行计数，则可得到雷达各方向的目标数量分布情况（图4）。从图4可以看出，最多目标在62°和197°方向，表示在此方向上目标较为集中。

将覆盖区内航线采样点和目标计数分布情况两者叠加，可以看到探测目标和航线距离分布基本相符，但在249～270°范围内，目标探测计数接近零，而航線分析表明此区域有航线存在，表明此区域雷达几乎没有探测到目标（见图6）。

通过以上分析，判断该部雷达在其覆盖区内249～270°范围存在盲区，其真实的覆盖范围应该如图7所示。原因可能是此方向有高大建筑物遮挡或者雷达在此方位上询问功率不足。

5  结语

通过对雷达历史数据和覆盖区内的航线对比分析，可以得到比较全面的雷达覆盖信息，以弥补飞行校验的不足。

参考文献

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