A-SMGCS系统场监雷达假目标抑制方案研究

张震亚，冯岩

南京莱斯信息技术股份有限公司，江苏南京，210014

0 引言

近年来，随着全国各大中型机场航班量逐年大幅增加，国内多地已建立起以机场场面运动目标监视为核心功能的场面监视融汇系统[1]。场面监视一次回波反射雷达（以下简称场监雷达）是场面监视融汇系统的重点信号源之一，为管制员监视各类航空器、车辆、障碍物、不明目标等提供了可选途径。然而，由于场监雷达的自身特点，往往不可避免地向系统内引入可疑假目标信号，给系统的监视质量和安全性带来隐患[2-3]。为避免场监雷达引入的假目标信号对场面监视融汇系统的运行产生干扰，场面监视融汇系统对于假目标提供了一系列抑制处理方法。本文结合北京大兴国际机场建立的场面监视融汇系统——高级场面引导控制系统（advanced surface movement guidance and control systems，以下简称A-SMGCS系统）的实际处理机制，对假目标抑制处理方案进行介绍和探讨。

1 场监雷达假目标特征

场监雷达为一次回波反射雷达，其基本监视原理是通过雷达发射的电磁波信号照射场面范围内的地面目标，当地面目标具有面积足够大的雷达回波反射信号时，即可在场监雷达录取设备中形成回波信号视频图。场监雷达录取设备进一步对连续移动的视频图信号进行图像跟踪处理，提取为连续更新的航迹信息，并将航迹信息与原始回波视频图信息一同输送给场面监视融汇系统[4]。基于一次反射雷达的特性，场监雷达具备以下特点。

（1）无法报告二次代码、航班号、地址码、高度等身份特征信息。

（2）无需目标装载应答设备，可实时观测场面上所有具备一定回波大小的运动或静止的物体，如航空器、车辆、障碍物等物体。

（3）生成的航迹位置为场监雷达自身观测到的数学位置，所有目标的位置信息整体具备一致性，可信度较高。

（4）当机场发生暴雨天气时，地面上的积水可形成较大的回波反射面，从而在场面监视范围内形成大量可疑假目标。

（5）若场面施工存在异常活动，大型施工设施往往会在场监录取器上造成杂波干扰、回波遮挡、回波多径效应等（图1），继而产生可疑假目标，造成正常目标航迹位置发生偏移、中断等现象。

图1 因场面施工造成的场监雷达假目标回波

2 场监雷达头及录取设备对于假目标的抑制处理

通常情况下，在场监雷达建设完毕后的信号调试阶段，场监雷达头厂家需要针对该机场的实际场面地形情况，结合雷达头的具体性能进行参数调整。与此同时，场监雷达录取设备的厂家将通过设定录取设备的各类门限阈值参数，对场面上回波强度低于目标检测阈值的弱信号进行过滤，并通过设置录取设备的场监雷达回波丢失区、细化地图地形区域等方式对场监雷达理论盲区的雷达回波信号进行丢弃处理，最终在保证正常目标跟踪的基础上尽量减少假目标信号的输出。

场监雷达头/场监雷达录取设备的以上调试过程是场面监视融汇系统中假目标抑制的基础环节。若场监雷达头/雷达录取设备调试时，机场活动区域仍处于大面积施工状态，或在场监雷达头/雷达录取设备调试结束后，地形环境尚不稳定，机场场面环境仍不断发生大幅度地形变化（如滑行道变更、停机位变更等），则会极大地影响后续系统使用过程中正常航迹目标信号的质量，同时增加假目标的出现概率。

在后续场面监视融汇系统的正常使用过程中，场监雷达录取设备可根据机场运行的实际使用情况变化，精细调整场监雷达信号的有效区域。对于临时出现的大量异常假目标信号，场监雷达录取设备可通过复位功能对异常目标或所有目标进行航迹信号的清批及重建。

3 A-SMGCS系统对于假目标的抑制处理

经过雷达头和录取设备处理后送出的所有航迹目标，无论是否为真实目标，均具备完全相同的报告信息，如航迹号、航迹位置坐标、速度大小、速度方向等。实际情况中，假目标与真实目标（飞机、车辆、障碍物等）的运动学特征通常没有明显差别，甚至人为观测也难以界定，若通过某些运动学特征将部分假目标加以过滤，往往会造成对正常目标信号的错误丢弃。故国内外场监融汇系统对于场监雷达假目标的抑制手段均是建立在人为确定的基础上的保守措施，以防止正常目标航迹被融汇系统错误过滤。A-SMGCS系统对于假目标的各类抑制手段如下。

3.1 设置各监视源离线特殊处理区域

A-SMGCS系统可在数据库DBMS工具中，离线对各信号源进行生效区/丢失区/初始航迹抑制区[5]的精细化设置，以减少固定区域出现的假目标。例如，将草坪区域设置成场监雷达的初始航迹抑制区[6]（图2），则区域内单监视源新生成的假目标航迹会被系统直接抑制，但外部进入草坪的航迹不受任何影响。

图2 基于草坪划设的初始航迹抑制区

由于A-SMGCS系统对滑行道和跑道区域的运动/静止目标均需要重点关注，在系统处理原则层面上，对于场监雷达建立时设计的理论有效覆盖范围内的跑道和主滑行道区域，通常不允许进行区域性屏蔽。系统在跑道及滑行道上应保留录取设备输出的所有正常的运动/静止航迹目标和视频图，以供管制员实时掌握跑道和滑行道等敏感区域的动态情况。

特殊地，若A-SMGCS系统引接的多路场监雷达的有效范围覆盖区域冗余性较好，在某一区域有多个场监雷达可相互实现冗余覆盖补充时，现场用户可结合场监雷达的实际信号质量，对部分区域内信号较差的场监雷达进行选择性屏蔽。

3.2 在线设置各类型监视源临时假目标抑制区

场监雷达可能因天气或场面施工等原因，导致场面上短时间或长时间出现个别稳定的、集中于某一位置范围内且漂移距离较小的固定假目标信号。为方便管制员在线对该类假目标进行抑制处理，A-SMGCS系统提供了在线实时设置临时假目标抑制区的功能。

在线设置的临时假目标抑制区仅抑制区域范围内单监视源新生成的假目标，对于外部经过的单监视源航迹无影响。故只要正常航空器/车辆目标在进入临时假目标抑制区时，未出现所有单监视源信号全部同时中断的极特殊情况，则该临时假目标抑制区通常是安全的。

临时假目标抑制区具备如下特征。

（1）管制员可在具备主任操作权限的管制席位绘制临时假目标抑制区。

（2）临时假目标抑制区可针对不同种类的监视源进行整体设置。为抑制场监雷达信号，需在绘制区域界面中勾选场监雷达选项（图3）。

图3 假目标抑制窗口

（3）临时假目标抑制区的设置方法为在线绘制一闭合多边形，多边形绘制保存后可选择激活或非激活，激活后全系统生效。

（4）若将该区域激活，系统会立即清除此时区域覆盖范围内的所有单路场监雷达航迹，并抑制之后此区域内新生成的单路场监雷达航迹。

（5）从区域外进入的单路场监雷达航迹不受到任何影响。若区域内假目标漂移出区域外后又重新漂移回区域内，则该假目标也不再受抑制。

（6）临时假目标抑制区对场监雷达单独报告的一次回波视频图信号不进行抑制处理，管制员可根据假目标信号视频图的消失与否判断假目标存在情况，当区域内假目标的视频图不再出现，即可认为场监雷达不再报送该假目标，此时即可在系统中删除该假目标抑制区。

4 结语

结合上文分析，A-SMGCS系统中对于场监雷达假目标的处理抑制方案归纳如下。

（1）雷达头调试阶段，通过调试雷达头/雷达录取设备对整体信号质量进行把控，若雷达头/雷达录取设备调试后场面情况仍在不断发生变化，则会极大地影响后续使用时场监雷达信号的整体质量和稳定性。

（2）当场面建筑情况或雷达性能发生变化时，需通过录取设备的区域调整功能及融汇系统的区域设置功能共同对场监雷达信号的生效范围进行细化调整。

（3）在正常使用过程中，发现因天气、场面短暂施工等原因导致跑道、滑行道等敏感区域出现假目标时，需通过人为观察确定其为假目标后，通过系统的在线设置临时假目标抑制区功能进行抑制，或通过场监雷达录取设备的重置功能进行目标的清批重建。