雷神二次雷达产生虚假目标的案例分析与参数优化

编者按：针对民航空管运行实例分析雷神二次雷达虚假目标的识别、分析及优化，讨论了因多径反射产生虚假目标的两种情况，如何确立固定反射体目标，并提供了一种雷达参数优化方案。

二次雷达由于接收处理机载应答机二次辐射信号的工作特性，相比一次雷达具有更高的检测概率和作用距离，能提供更可靠的监视数据。但随着空域内航班流量的大幅度提升，飞行器数量繁多，地面的二次雷达监视处理能力有限。在实际使用中产生的假目标降低了雷达输出目标信号的质量，可能会对空中交通管制工作造成影响，进而降低管制员的判断力和决策力。因此，成功判别出虚假目标以及通过调试减少虚假目标生成是生产运行中常见且关键的问题。

雷达之探测，其虚警与发现相互制约，此消彼长。单脉冲二次雷达能对完成绝大多数假目标做出正确判断并进行抑制。但也偶有因为反射造成信号多径传输，从而产生虚假的二次航迹，称之为假目标。下面以成都雷神二次雷达实际运行中的案例进行分析。

假目标现象及影响

自动化系统出现二次代码为1200的飞行器A，同时出现与飞行器A高度相同、二次代码也同为1200的假目标B。随后，虚假的二次雷达目标B与真实航班A于自动化系统中产生冲突告警。此时管制员询问真实航班飞行员是否可见二次代码为1200的其他航空器，飞行员答复在附近存在二次代码为1200航空器。随即，管制员指挥飞行器A避让。

经自动化系统回放：在产生告警冲突时，附近正好有一架二次代码同为1200的真实飞行器C，故飞行员通过其CDTI（Cockpit Display of Traffic Information）看到的航空器应为真实航班C，而非二次代码为1200的虚假目标B（如图1所示）。

多径产生的假目标情况分析

对于多径产生的虚假目标，主要有以下两种情况。

同垂直面反射（The Same Vertical Plane）

二次雷达收到飞机视距应答的同时，还收到了经过反射的应答信号。此情况，假目标与真实目标相对于雷达具有相同的方位，假目标在真实目标与雷达连线的径向方向，假目标的距离大于真实目标，如图2所示。

大角度差反射（Large Horizontal Angle）

飞行器收到的询问信号经过反射面反射询问，且雷达收到的飞行器应答信号亦经过反射面反射接收。此种情况，假目标与真实目标方位不同，假目标到雷达的距离与真实目标到雷达的距离相差小于等于反射面与雷达之间距离的2倍（2倍对应于垂直对射之极端情况），该逻辑如图3所示。

上述案例所出现的现象：假目标与真实目标角度符合大角度差反射。则通过真假目标距离、方位信息进行计算方能找到对应放射面的实际位置。

真飞行器A和假飞行器B真假目标距差为2km。假目标相对雷达方位信息為103°到106°，初步估计反射体距雷达站约1km，其方位为103°到106°之间。根据卫星地图观察，双流机场T1候机楼距场内雷达站直线距离约为1km，该建筑与雷达站的相对方位也与分析结果高度契合，满足大角度反射的类型。初步可推断出候机楼为反射体。

应答机收到的询问信号经过反射面反射，且雷达收到的应答信号亦经过反射面反射接收。此种情况，假目标与真实目标方位不同，假目标到雷达的距离与真实目标到雷达的距离相差小于等于反射面与雷达之间距离的2倍（2倍对应于垂直对射之极端情况）满足上述推论。

该假目标是由T1航站楼对雷达询问信号及飞机应答信号反射所产生。真实目标到场内雷达距离与反射目标到场内雷达站距离之间2km距离差，由雷达站到候机楼之间的1km距离所产生。如图4所示：红色路径为正常视距询问、应答路径，蓝色路径为询问、应答之反射路径，此外绿色路径为雷达录取器送给后端系统的测距逻辑。显然，视距询问应答、反射询问应答及录取器按多径输出三种情况在时间延迟（距离维）及几何逻辑（角度维）上满足反射条件。

参数优化调整

为了最大限度地抑制二次虚假目标，同时不影响现有雷达的监视功能，着手对雷神雷达的信号处理参数和处理逻辑进行了全面分析，同时结合通航飞行的活动特点，综合考虑反射目标与真实目标之间信号强度等特性，对接收机的STC（灵敏度时间控制）参数以及固定反射物文件进行了优化调整。调整STC是抑制近距离雷达周围反射假目标的有效方法。

调整完成后，对雷达监视范围的航空器进行观察统计，对提供的监视服务信号无影响，雷达接收到的干扰视频情况得以改善，并且在附近未观察到有假目标出现。

参考文献：

[1] 张蔚.二次雷达原理[M].北京：国防工业出版社，2007.

[2] 聂洪武.二次雷达假目标产生及消除方法[J].科技经济导刊，2020，28（24）：1-3.

[3] Surveillance and Collision Avoidance Systems[Z]ICAO Annex 10 Volume Ⅳ，2007.

[4] 张兴旺，王磊.单脉冲二次雷达的假目标 抑制[J]现代雷达，2010，32（9）.

[5] 尹德成.信息保障体系及技术发展研究[J].现代雷达，2010（8）.

作者简介：潘安琪（1996—），新疆乌鲁木齐人，助理工程师，现就职于西南空管局技保中心。