歐剛 易威

四川九洲空管科技有限責(zé)任公司 四川綿陽(yáng) 621000

SSR以其能夠捕獲目標(biāo)身份、位置、飛行姿態(tài)以及特殊代碼等信息，有效提高了對(duì)空情目標(biāo)的監(jiān)視、跟蹤和識(shí)別能力等優(yōu)點(diǎn)，在軍/民航空管系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用，在保障航空交通運(yùn)輸安全及其高效和有序運(yùn)行方面起著關(guān)鍵作用。然而，由于SSR使用1030MHz的詢問(wèn)頻率和1090MHz的應(yīng)答頻率，采用非加密編碼，信號(hào)調(diào)制和處理方式也較為簡(jiǎn)單，使得SSR較易受到干擾；隨著軍/民航領(lǐng)域的飛速發(fā)展，飛行目標(biāo)大量增加且越來(lái)越密集，SSR使用的地理環(huán)境和空域電磁環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，導(dǎo)致SSR在受到干擾情況下會(huì)產(chǎn)生代碼錯(cuò)誤、多目標(biāo)和目標(biāo)分裂等虛假目標(biāo)或目標(biāo)不應(yīng)答等問(wèn)題，對(duì)空管情報(bào)保障及航空飛行安全帶來(lái)重大隱患。

本文主要針對(duì)SSR在高密度應(yīng)答環(huán)境及復(fù)雜電磁環(huán)境下的干擾問(wèn)題進(jìn)行分析并提出有效解決方法。

1 二次監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)存在的主要干擾問(wèn)題

SSR干擾信號(hào)分為：多徑效應(yīng)、異步干擾、同步竄擾、旁瓣干擾和有用信號(hào)丟失等。

1.1 信號(hào)的多徑效應(yīng)

影響和限制SSR達(dá)到其探測(cè)性能的主要因素是多徑，“多徑”是指在發(fā)射和接收之間不止一條信號(hào)傳播路徑，這些路徑包括發(fā)射和接收之間的直接路徑，來(lái)自自然和人工物體的反射等[1]。多徑類型及造成的系統(tǒng)誤差見(jiàn)表1。

表1 多徑分類及造成的系統(tǒng)誤差

1.2 信號(hào)的異步干擾

飛行目標(biāo)的應(yīng)答天線為全向天線，其可接收360°方位SSR的詢問(wèn)信號(hào)。當(dāng)應(yīng)答機(jī)接收到有效的詢問(wèn)信號(hào)后，就會(huì)根據(jù)詢問(wèn)信號(hào)的要求全方向輻射應(yīng)答信號(hào)，結(jié)果一個(gè)SSR觸發(fā)的應(yīng)答信號(hào)，就可能被作用范圍內(nèi)的其他SSR接收到，對(duì)于作用范圍內(nèi)的其他SSR，其接收到的信號(hào)即為“時(shí)間不同步信號(hào)”，即所謂的異步干擾或混擾。異步干擾信號(hào)會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的目標(biāo)報(bào)告，也會(huì)干擾同步應(yīng)答信號(hào)，從而影響對(duì)飛行目標(biāo)身份和高度的正確譯碼。

1.3 信號(hào)的同步竄擾

在空域飛行目標(biāo)數(shù)量比較多時(shí)，會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)飛行目標(biāo)同時(shí)對(duì)一個(gè)SSR的詢問(wèn)進(jìn)行應(yīng)答，SSR會(huì)同時(shí)收到多個(gè)應(yīng)答信號(hào)，由于飛機(jī)距離SSR具有大致相同的距離，應(yīng)答脈沖組相互重疊，或應(yīng)答脈沖出現(xiàn)位置相互重疊（即“竄擾”），出現(xiàn)信號(hào)同步竄擾問(wèn)題，當(dāng)重疊脈沖或脈沖組不滿足解碼要求時(shí)，目標(biāo)信號(hào)就會(huì)被丟棄或出現(xiàn)錯(cuò)誤譯碼。

1.4 旁瓣及尾瓣干擾

大多數(shù)SSR天線采用線型或平面陣列型，并對(duì)饋電系統(tǒng)內(nèi)的相位進(jìn)行專門設(shè)計(jì)來(lái)形成天線的和波束（Σ）、差波束（Δ）及控制波束（Ω）等主波束，在波束合成后不可避免地會(huì)在前向形成旁瓣，在后向形成尾瓣。較強(qiáng)的應(yīng)答信號(hào)可能會(huì)通過(guò)副瓣或尾瓣進(jìn)入SSR接收機(jī)參與解碼并產(chǎn)生虛假目標(biāo)。

1.5 有用信號(hào)的丟失

1.5.1 群捕獲

應(yīng)答機(jī)相應(yīng)不同SSR詢問(wèn)需要一段休止期來(lái)恢復(fù)電源供應(yīng)和發(fā)射機(jī)輸出級(jí)的冷卻，其最長(zhǎng)休止期時(shí)間可以持續(xù)125μs，典型值為25μs。如果一個(gè)SSR觸發(fā)了近似同步的異步應(yīng)答，另外一個(gè)SSR捕獲自己應(yīng)答的時(shí)間可能延遲幾個(gè)詢問(wèn)周期。這種丟失一個(gè)應(yīng)答，后面應(yīng)答的丟失可能性變得非常高的效應(yīng)即群捕獲。

1.5.2 應(yīng)答率的限制

應(yīng)答機(jī)接收過(guò)多詢問(wèn)信號(hào)時(shí)就會(huì)發(fā)生過(guò)載保護(hù)。應(yīng)答機(jī)應(yīng)答速率限制在每秒500批到2000批之間，如果應(yīng)答速率超過(guò)了預(yù)定限制的150%，應(yīng)答機(jī)接收機(jī)靈敏度降低超過(guò)30dB。

1.5.3 機(jī)載設(shè)備的抑制

與SSR工作在相同頻率的機(jī)載設(shè)備，存在天線混用的情況，其發(fā)射信號(hào)會(huì)被其他系統(tǒng)的接收機(jī)探測(cè)到，從而產(chǎn)生干擾，所以通常彼此之間都有互抑制接口。

1.5.4 其他設(shè)備的影響

測(cè)距儀（DME）的工作頻段包括了SSR的工作頻率，其脈沖大致是高斯形狀，脈寬為3.5μs，所以DME脈沖可能會(huì)被誤當(dāng)作SSR重疊應(yīng)答脈沖，從而影響正確譯碼。

SSR常與一次雷達(dá)合裝協(xié)同工作，一次雷達(dá)發(fā)射功率較大，盡管其頻率與SSR的不同，但其諧波有可能造成SSR接收機(jī)底噪上升，造成譯碼靈敏度降低。

2 二次監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)干擾問(wèn)題的解決方法

2.1 多徑效應(yīng)處理方法

多徑效應(yīng)綜合考慮解決SSR在詢問(wèn)和應(yīng)答階段詢問(wèn)及接收天線波束失真問(wèn)題，以及在應(yīng)答信號(hào)處理中脈沖檢測(cè)和濾波問(wèn)題。在SSR詢問(wèn)天線已確定的情況下，更多地是在信號(hào)處理端對(duì)多徑效應(yīng)進(jìn)行處理[2]。

在點(diǎn)跡處理和數(shù)據(jù)融合軟件中應(yīng)聯(lián)合采用動(dòng)態(tài)綜合多徑抑制處理技術(shù)。在點(diǎn)跡處理中，進(jìn)行同波束距離測(cè)試、信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試、潛在反射測(cè)試，同時(shí)點(diǎn)跡處理軟件將每個(gè)應(yīng)答的幅度、置信度、應(yīng)答次數(shù)等有效信號(hào)判定特征信息送入數(shù)據(jù)融合軟件。數(shù)據(jù)融合軟件再對(duì)不同波束內(nèi)點(diǎn)跡進(jìn)行距離測(cè)試，信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試，潛在反射測(cè)試，反射區(qū)域測(cè)試，潛在環(huán)繞測(cè)試，歷史點(diǎn)跡測(cè)試等，綜合評(píng)估出置信度最高的航跡作為目標(biāo)航跡數(shù)據(jù)送出。

2.2 異步干擾處理方法

2.2.1 接收旁瓣抑制（RSLS）

異步應(yīng)答信號(hào)絕大部分是通過(guò)SSR天線旁瓣接收的，所以通過(guò)接收旁瓣抑制可有效抑制異步應(yīng)答信號(hào)。接收旁瓣抑制通過(guò)和波束（Σ）接收信號(hào)與控制波束（Ω）接收信號(hào)相減去除和波束旁瓣接收到的干擾信號(hào)。

2.2.2 靈敏時(shí)間控制（STC）曲線抑制

在自由空間條件下，SSR接收到應(yīng)答信號(hào)的強(qiáng)度與飛行目標(biāo)的距離平方成反比，因此，STC曲線按每倍頻程衰減6dB規(guī)律產(chǎn)生，同時(shí)，STC曲線還按不同方位和距離段可分別設(shè)置，以適應(yīng)該區(qū)域應(yīng)答信號(hào)的幅度變化特征。將接收的和波束（Σ）應(yīng)答信號(hào)與STC曲線比較，可有效去除低于STC曲線的雜波干擾信號(hào)。

2.2.3 其余虛假應(yīng)答信號(hào)抑制

濾除應(yīng)答信號(hào)中脈沖寬度小于0.3μs的各種干擾窄脈沖；

濾除應(yīng)答信號(hào)中C2_SPI虛假應(yīng)答信號(hào)；

通過(guò)周期距離相關(guān)濾除應(yīng)答信號(hào)中的異步虛假信號(hào)。

2.3 同步竄擾處理方法

SSR通過(guò)詢問(wèn)周期參差（跳變），將同步干擾變?yōu)楫惒叫盘?hào)，并通過(guò)周期距離相關(guān)去掉異步虛假信號(hào)；

SSR對(duì)真實(shí)的同步竄擾信號(hào)用滑窗法進(jìn)行交疊應(yīng)答信號(hào)處理：首先通過(guò)檢測(cè)該位置有無(wú)脈沖對(duì)來(lái)檢測(cè)框架，然后進(jìn)行幻影處理。對(duì)一串重疊的框架中所有中間的框架全部認(rèn)為是幻影而丟掉，只保留第一個(gè)和最后一個(gè)框架；然后對(duì)代碼進(jìn)行提取，將保留的真實(shí)框架中代碼相應(yīng)位置上有脈沖的認(rèn)為其代碼為1，沒(méi)有脈沖則代碼為0。這種方法在低密度應(yīng)答中能準(zhǔn)確檢測(cè)到可能存在的框架，在中低密度中能準(zhǔn)確去除大多數(shù)的異步干擾。該方法最多只能同時(shí)處理兩架飛機(jī)，在高密度應(yīng)答情況下檢測(cè)率低且容易出現(xiàn)誤判[3]；

在多雷達(dá)共同覆蓋區(qū)域可采用多雷達(dá)融合信息處理，充分利用多個(gè)傳感器資源，對(duì)觀測(cè)到的信息進(jìn)行合理支配和使用，把在時(shí)間和空間上的冗余或互補(bǔ)信息按照某種準(zhǔn)則進(jìn)行組合，獲得對(duì)被觀測(cè)目標(biāo)的一致確認(rèn)。

2.4 副瓣及尾瓣干擾處理方法

詢問(wèn)旁瓣抑制（ISLS，發(fā)射P2）和改進(jìn)詢問(wèn)旁瓣抑制（IISLS發(fā)射P1+P2）

用Ω通道發(fā)射旁瓣詢問(wèn)抑制信號(hào)（P2或P1+P2），利用應(yīng)答機(jī)的應(yīng)答準(zhǔn)則，實(shí)現(xiàn)ISLS和IISLS功能，減少或抑制旁瓣詢問(wèn)產(chǎn)生的應(yīng)答信號(hào)。

接收旁瓣抑制：同3.2.1。

尾瓣抑制：在SSR天線安裝一個(gè)背輻射器抵消后向尾瓣進(jìn)入的干擾。

2.5 有用信號(hào)丟失處理方法

SSR主要根據(jù)陣地的具體情況采用有針對(duì)性的詢問(wèn)策略來(lái)減少有用信號(hào)的丟失，并通過(guò)帶通濾波有效抑制帶外的干擾。

2.6 多區(qū)域指向性抗干擾措施

在SSR覆蓋的范圍內(nèi)某些特殊的區(qū)域會(huì)產(chǎn)生不同特征的干擾，單一和全局的抗干擾措施無(wú)法滿足日益復(fù)雜的陣地環(huán)境對(duì)設(shè)備探測(cè)效果的影響，因此消除區(qū)域性特殊干擾問(wèn)題必須采用“多區(qū)域指向性抗干擾”措施。

多區(qū)域指向性抗干擾采用設(shè)定特殊區(qū)域的手段，對(duì)SSR陣地覆蓋范圍內(nèi)指定地點(diǎn)、特定場(chǎng)地、特殊區(qū)域（如機(jī)場(chǎng)、停機(jī)坪、山區(qū)、高大的地標(biāo)等）出現(xiàn)不同方式干擾進(jìn)行特殊的抗干擾處理。在信號(hào)處理部分設(shè)置原始濾波區(qū)、功率抑制區(qū)（利用多區(qū)域功率控制POC）、干擾幅度抑制區(qū)（利用精細(xì)的方位STC）、反射壓制區(qū)等特殊處理區(qū)域，在數(shù)據(jù)處理部分設(shè)置航跡禁止區(qū)、航跡禁止起始區(qū)、機(jī)場(chǎng)區(qū)、停機(jī)坪區(qū)等多種特殊處理區(qū)域指向性抗干擾方法，每種特定區(qū)域（可疊加）發(fā)揮不同的抗干擾作用，多種抗干擾措施的迭代累積，可有效地減少SSR在復(fù)雜地形環(huán)境造成的虛假目標(biāo)，提高SSR目標(biāo)探測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。

3 結(jié)語(yǔ)

SSR系統(tǒng)干擾問(wèn)題的分析及處理是一個(gè)系統(tǒng)工程，需根據(jù)該系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際情況對(duì)癥分析、精準(zhǔn)施策，并綜合運(yùn)用多種抗干擾措施方能減少系統(tǒng)信號(hào)干擾，提升目標(biāo)航跡探測(cè)的準(zhǔn)確性、可靠性和可用度，保障航空交通運(yùn)輸安全及其高效和有序運(yùn)行。