浅析THALES STAR2000一次雷达仙波的识别和参数优化策略

摘 要 文章基于对THALES STAR2000雷达仙波的识别和处理做出了解释，提出了方法，阐述了相关参数的作用和意义，对THALES雷达仙波参数的设置提供了参考。

关键词 雷达;仙波;识别

引言

一次雷达是利用目标对电磁波的反射来发现目标并测出其所在位置的。飞机、导弹、车辆、建筑物、山川、云雨等，都可能成为探测目标。THALES STAR2000一次雷达是法国THALES公司所生产的，应用于探测机场及其周边的航路信息。

1仙波的形成

仙波，通常被称之为异常回波或者是反常回波，大气扰动、闪电、鸟群和昆虫群等会对雷达辐射的电磁波产生反射，导致雷达产生仙波，由于其条件的不确定性，也导致了其回波形态也有所不同。仙波航迹识别功能的作用就是要识别出由仙波产生的异常航迹并抑制仙波航迹的输出。

通常情况下，仙波的运动速度比较缓慢，并且同一时刻出现的仙波的运动方向不会相差很大。雷达正是根据仙波的这个特点来进行抑制的。每当有大风、多云的时候（当然不局限于这种条件），一次雷达就有可能会出现仙波现象，会导致雷达产生大量假目标（如图1所示），如果不对仙波的抑制参数加以设置，雷达会将这些假信号输出到自动化系统，严重的时候会影响到管制人员的正常指挥。往往的应急措施就是关闭一次雷达发射，这样一次信号就不存在了，这样既不影响管制员正常的指挥，又无法看到仙波引起的假信号。但是这样的应急方法只能治标，不能治本。因此，做好仙波的抑制工作，能有效提高雷达一次航迹起始和跟踪的正确率[1]。

2THALES STAR2000雷达仙波的解决办法

首先，雷达会根据参数“仙波处理方位分组（angel processing azimuth sharing out）”来进行方位分组，雷达将整个360°等分成16或32份（由于不同版本的THALES软件，可设置实际的方位区域的数量或者大小会有所不同，在THALES厂家所看到的CBP里面就是S32 2，表示的是将360度等分成32份，每份是11.25度，再将11.25度乘以2，实际探测的方位扇区大小就是22.5度），我们称之为方向分组。

雷达将当前速度小于“仙波识别速度门限（maximum angel track speed）”的航迹（称为疑似仙波航迹）记录下来，根据疑似仙波航迹的运动方向，将这些小于速度门限的航迹分配到各个方向分组（根据angel processing azimuth sharing out里设置的参数来定）。雷达会记录每次天线扫描周期内，所有分组的疑似仙波航迹的分布情况。

需要注意的是，这里所讲的方向扇区不是指方位扇区。方位扇区是指雷达回波的方位坐标处于哪个方位区间内;而方向扇区是指雷达航迹运动的方向处于哪个方向区间内，称之为heading。例如，有某个疑似仙波航迹处于方向扇区1内，就是说该航迹的运动方向是在0°到22.5°之间。如果说某个点迹处于方位扇区1内，这就是说该点迹的方位坐标是在0°到22.5°之间。虽然方向扇区与方位扇区使用的单位都是“度”，但它们在含义上是有差别的。

图2（a）给出了一个例子：如果将360°等分为16份，则每个方向扇区的宽度是22.5°。如果在某个天线扫描周期内（即天线从0°开始到360°截止这段时间内），雷达一共检测到有20条航迹的平均速度小于仙波识别速度。这20条疑似仙波航迹的运动方向分布情况如下表：

以上疑似仙波航迹在方向扇区的分布情况就如图2（b）所示。在图2（b）中，因为方向扇区12内的疑似仙波航迹的数量最多，因此该扇区所指示的方向区间（即从247.5°到270°）称为该天线扫描周期的仙波方向。在这里还要强调一下，虽然方向扇区示意图看着和方位扇区很像，但实际在判断仙波时，目标本身在其他扇区内但是其运动方位属于247.5°至270°之间的，也属于同一个方向扇区，因此方向扇区12里面的5个目标本身可能在雷达能力范围内的任何区域，但是他们的heading方位相同。举个例子来讲当前疑似仙波方向是從某一雷达站为圆心，正北方向0-0.5°，在雷达站周围任意一个方向上都有可能存在航迹的方向是以正北方向0-0.5°，该航迹也是疑似仙波航迹。

具体判断仙波状态要通过检查任意一个heading内所包含的疑似仙波航迹的数量是否超过参数“疑似仙波状态门限（angel presence assumption threshold）”，如果高于该门限，此次扫描周期就成为“疑似仙波状态扫描周期”。与此同时，有一个“疑似仙波状态计数器”（也可以称之为counter）开始计数并对记录的数值加1。如果在下一个天线扫描周期，所有的方向扇区所包含的疑似仙波航迹的数量均不超过“疑似仙波状态门限”，则该扫描周期为一个正常扫描周期，疑似仙波状态计数器减1，一直减到0为止。

如果在天线的某个扫描周期，疑似仙波状态计数器的数值高于 “确认仙波状态门限（angel presence confirmation threshold）”设置的数值，则该扫描周期就成为“确认仙波状态扫描周期”。此时，雷达会将该天线扫描周期内所有的疑似仙波航迹的运动方向与该天线扫描周期的仙波方向进行比较并更新仙波航迹确认计数器。每一个疑似仙波航迹都分别有一个计数器，这个计数器就是仙波航迹确认计数器（angel track confirmation threshold里的设置）。如果在当前天线扫描周期内，某个疑似仙波航迹的运动方向与当前天线扫描周期的仙波方向之差小于参数“仙波方向差门限”（该参数在出厂时已设置好，设置里无法进行修改），则这个疑似仙波航迹的确认计数器就加1。如果在下一个天线扫描周期，方向差又大于“仙波方向差门限”，则这条疑似仙波航迹的确认计数器就减1，一直到0为止。

在THALES厂家查看CBP参数的时候，还有两个参数是我们设备的CBP里面目前所没有的。同样是在Tracking parameters目录下选择Angel processing characteristics，有一个参数为Angel increment（仙波增量），另一个参数为Angel limitation increment（限制仙波增量的最大值）。上一段中在描述“仙波航迹确认计数器（angel track confirmation threshold里的设置）”时提到，每一个疑似仙波航迹都分别有一个计数器，而这个计数器不是无止境的在增加或者减少，表示其上限最大值的参数就是Angel limitation increment（限制仙波增量的最大值）所设置的数值，如果此参数设置数值为4，就意味着当计数器累加到4的时候便到达上限，就算是下一个扫描周期内仙波方向之差小于参数“仙波方向差门限”，计数器也不会继续增加。而此参数也是直接影响到判断仙波的持续时间。而表示计数器增量的参数就是Angel increment（仙波增量），它直接影响计数器的增值幅度。正常来讲计数器就是从0开始，符合条件+1，再符合条件再+1这样，但是如果你将Angel increment的数值设置为2的话，它就会变成符合条件+2，不符合条件-2这个样子，变化的幅度加剧，也会更容易满足或不满足门限的要求。但是目前在北京本场的RSM970S+STAR2000的CBP设置里，并没有找到这两个参数，也许在北京大兴国际机场的一、二次雷达站里的CBP参数里能够找到。

如果在某个天线扫描周期，某个疑似仙波航迹的仙波确认计数器的数值高于参数“仙波航迹确认门限”，则这个疑似仙波航迹就成为确认仙波航迹。雷达将不会对其进行输出。

这里所说的THALES一次雷达型号为STAR2000，但是在做仙波优化调整的时候要注意，此参数是在RSM970S的CBP中进行设置，设置时两个通道均需要调整。在设置前，需要详细统计各类目标和虚警航迹的速度特性，确定日常中仙波或一次假目标出现时的速度范围，精确的设置有关门限，以防对低慢小目标的检测有所影响。如果虚警航迹不是很严重，可以不使用仙波航迹识别功能。

3结束语

综上所述，仙波的识别和优化，对于雷达系统性能的稳定性有着至关重要的作用，它并不像是一般参数，改完立即生效，它需要时间和数据的积累，通过观察信号一点一滴的变化后，才能一步步地将信号调试得更好。

参考文献

[1] 丁鹭飞，耿富录，陈建春.雷达原理[M].第四版.北京：电子工业出版社，2009：71.

作者简介

李华（1986-），男，天津人;毕业院校：北京联合大学，专业：计算机科学与技术（信息系统），学历：本科，职称：雷达工程师;现就职单位：北京空管工程技术有限公司，研究方向：雷达设备维护维修。