民用航空空管监视雷达功能的检测研究

许新瑞

（民航甘肃空管分局，甘肃 兰州730087）

应用空中交通管制雷达，能能够让管制员得到更加准确的信息，让航空器管制的间隔不断缩小。导致此种情况出现的主要原因是缩小雷达管制的间隔对于雷达性能是要求很高[1]。对于上述出现的这些问题，需要针对航空雷达功能的检测方法和关键性指标进行分析。

1 民用航空空管对于监视雷达技术和功能的要求

1.1 航空监视雷达技术基本内容

雷达技术主要使用的是无线电波技术，完成定位及测量位置。1935 年是最早出现在英国，主要应用在军事领域。与人工雷达技术相比，一次雷达技术的精度更高。二次雷达技术在1953年出现，主要是在空管系统当中应用，确定飞机的位置信息以及飞行高度，为飞行员提供更加全面的信息。

民航航空领域当中最早使用的雷达监视技术是一次雷达技术，在空中发射电磁波。飞机只要飞过雷达监测的空域，在机载雷达当中配备了专门的接收设备，便可以接受反射电波。虽然一次雷达技术能够指挥飞机的航路，避免发生事故，但是此种雷达技术同时也存在着一定的风险[2]。

1.2 航空监视雷达技术的主要功能

在航空监测当中，雷达技术是最基础也是适用范围最广泛的。对于航空器的飞行活动采取各种有效的监控活动，尤其是和雷达一致性相关的检测技术更需要重视，这样可以帮助有效规避在飞行器轨迹当中发生的各种冲突事件，还对于飞行器的安全飞行产生更强大的保护作用，实现精准定位。同样也可以获取更加全面的信息，比如运行参数、飞行高度以及弯道数等，采集到参数在递交给交通管理系统之后，也就表示这监视任务完成，这样也能够确飞机的飞行状态是否是正常的。按照具体的数据情况，航空监管人员再提出具体的飞行许可。

图1 所描述的就是航空监视雷达技术的主要组成和功能情况。也描述了数据是如何接受和转换、处理和显示的。在大型的航空管制中心当中，雷达数据所包含的有异地和本地数据。

对于雷达性能的检测，需要使用到PSR 技术和SSR 技术和目标报告等数据，这些数据是从不同的雷达站所引接过来的，也可以从雷达接口和预处理器当中完成引接。通常情况下后者的这种引接方式是更加方便的[4]。因此在本次研究当中就是在预处理器以及雷达接口位置引入数据，然后再把这些数据直接送入到雷达性能系统当中，完成数据的分析，然后再给出测评结果。

图1 航空监视雷达系统主要组成和功能

2 民用航空空管监视雷达功能检测技术具体应用

2.1 数据处理方法

主要是实时分析雷达性能涉及到的相关数据。Np1 表示PSR 单目标检测报告；Ns1 表示SSR 的单目标检测报告，联合目标检测报告使用Nc1 表示。

2.1.1 性能检测方法

主要是通过错误检测以及检测概率来衡量的。正确检测分析的前提是雷达的一次目标和二次目标报告以及联合报告都是正确的，这样才可以计算出报告总数量。对于出现明显错误以及外推情况的数据是不能包含在内的，否则最终产生的结果是检测概率超出了1.SSR 的工作模式一般情况下有两种，包含了高度模式C 和识别模式A，所以在检测当中需要考虑这两种模式。需要使用到公式：

在这个公式当中,Nsta 以及Nstc 所表示的模式A 以及模式C 的目标报告数量。在这里的有效表示的是结合雷达的询问来给出相应的应答代码，这是属于正常的过程。正确所表示的是A模式或者C 模式的应答代码是正确的，也就表示代码正确，若是错误则表示代码是不正确的。和检测概率对应的评价指标是错误目标报告率，对于本次纳入的PSR 指标以及SSR 指标之间是存在着差异的。

2.1.2 质量性能的检测方法

评价质量性能的情况通常是从分辨率以及位置精度方面考虑。

其中位置精度代表的是目标位置和实际位置之间存在的差异，具体体现为随机误差、系统以及位置方面的误差。对于固定系统而言，系统误差属于固定值。而随机误差包含包含方位和斜距误差，通过标准差来表示这种误差。

分辨力则达标的是对于两架比较接近的飞机进行区别的能力，还要求具体给出每一架飞机的具体检测报告。PSR 数据以及SSR 数据这两种联合起来，代表的是两个雷达每个天线在扫描期当中检测同以目标，把得到的两个目标报告整合成一个目标报告。此种能力是由Pc 来表示，误联合率则是使用Pcf 来表示。

2.2 有效性分析

有效性所指的是在给定的随机时间以及时间范围当中，系统的有效使用率[5]。有效使用具体表示的是系统所给定的条件是固定的，在此基础上完成服务。有效性具体通过三个方面的指标来衡量，分别是实时性、任意时段有效性以及稳态的有效性。

3 民航航空相关监视数据的应用案例分析

3.1 数据的采集

采集数据过程当中，最为关键的问题就是需要确定采样的具体周期，结合数据具体的处理过程来给出相应的结果，还要提供充足的时间，确保数据在合适的范围当中得到有效采集，采集的测量参数需要做到不同而同，应当将系统关键指标当做是标准，比如就需要考虑到检测概率这个测量参数。表1 为SSR性能相关数据结果：

表1 SSR 性能数据结果分析

经过数据的计算可以发现，想要满足最低的需求大约需要65min 左右。因为需要充分保障数据记录的质量和数量。所设置的90mn 的采样时间，是可以满足生产需求的。

3.2 PSR 检测问题

与PSR 相关的检测问题，所选取的雷达是常用经验值，当背景属于均匀高斯白噪声情况下，可以得到最优检测结果。若是使用雷达来检测杂波边缘环境，可以发现CA 的检测性下降趋势十分明显，GO 对于虚警的控制能力明显要比CA 的控制能力更高，所以是可以选择GO 检测器的。

3.3 有效性检测结果

图2 为一年时间之内，系统的运行有效期。从a1 到a6 所表示的是系统正常运行的时间，定期维修所带来的失效期，使用s表示。从f1 到f4 代表着因为具体的软硬件等带来的失效期。若是情况允许，可以计算得到系统的最大失效期，累计以及定期维修导致失效期。

图2 有效性统计结果示意图

4 结论

本次开展研究的视角是从民航航空监视雷达方面入手的，主要是帮助解决民航发展当中所遇到的具体问题的。提出了民航航空监视数据的雷达性能检测初步方案，其中纳入了更多关键性指标分析方法。这可以帮助有效合理缩小雷达控制的间隔，对于行业标准的优化和改善产生了比较显著的改善作用。在实际民航航空监视当中其是有很多影响因素，除了需要考虑到雷达性能，还需要考虑到管制员工、空域结构等内容。怎样考虑这些因素，这是在今后构建起更加完善的评价模型的依据和基础。