李永剛

摘要：假目標(biāo)的出現(xiàn)給空中交通的正常運(yùn)行帶來了一定的安全隱患，有必要通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段將雷達(dá)假目標(biāo)的出現(xiàn)概率降到最低。本文結(jié)合空管二次雷達(dá)工作原理，從雷達(dá)信號(hào)多路徑傳播、應(yīng)答信號(hào)脈沖特點(diǎn)以及外部因素等多方面分析二次雷達(dá)假目標(biāo)的成因及相應(yīng)的抑制方法。

關(guān)鍵詞：假目標(biāo);反射;抑制

一、概述

假目標(biāo)產(chǎn)生的原因有多種，主要包括多徑傳播（反射）、異步干擾、繞環(huán)效應(yīng)、二次環(huán)繞及虛影目標(biāo)等。

1.多徑傳播（反射）

“多徑傳播”，即在雷達(dá)發(fā)射天線、目標(biāo)和接收天線之間存在一條以上路徑的現(xiàn)象。通常雷達(dá)發(fā)射和接收采用同一天線，天線與目標(biāo)之間的直線路徑稱為直接路徑，而在雷達(dá)天線和目標(biāo)之間經(jīng)過地面或建筑物等障礙物反射到達(dá)的路徑稱為間接路徑。不同類型的多路徑對(duì)于雷達(dá)檢測性能也產(chǎn)生不同的影響。

通常，多徑傳播是造成二次雷達(dá)假目標(biāo)產(chǎn)生的最主要原因。根據(jù)多徑傳播形成假目標(biāo)的過程，分為兩種情況即詢問的反射和應(yīng)答的反射。

2.異步干擾

異步干擾是指二次雷達(dá)收到在它威力范圍之內(nèi)由另外一部二次雷達(dá)詢問引起應(yīng)答機(jī)的回答，這種回答與該雷達(dá)發(fā)射不同步，所以稱為異步干擾。當(dāng)飛機(jī)處于雷達(dá)A與雷達(dá)B作用距離重疊區(qū)域時(shí)，雷達(dá)A和雷達(dá)B都會(huì)向飛機(jī)進(jìn)行詢問，飛機(jī)也會(huì)向雷達(dá)A和雷達(dá)B進(jìn)行應(yīng)答。但有時(shí)雷達(dá)B可能會(huì)收到飛機(jī)對(duì)雷達(dá)A的應(yīng)答，如果雷達(dá)B對(duì)這一應(yīng)答進(jìn)行處理，就會(huì)產(chǎn)生假的目標(biāo)。

3.繞環(huán)效應(yīng)

二次雷達(dá)的發(fā)射機(jī)經(jīng)過天線向外發(fā)射時(shí)，有兩個(gè)基本的波束，即詢問波束和控制波束。詢問波束具有高增益，窄的水平波瓣和低旁瓣?？刂撇ㄊ哂械偷脑鲆妫脑鲆娲笥谠儐柌ㄊ靼暌酝馑蟹较蛏系脑鲆??？刂撇ㄊ淖饔镁褪怯脕矸乐癸w機(jī)回答詢問波束的旁瓣詢問，達(dá)到旁瓣抑制的作用。

但是，某些極端情況下，出現(xiàn)“旁瓣擊穿”，控制波束覆蓋詢問波束的旁瓣不能實(shí)現(xiàn)，這樣在接近地面雷達(dá)站的飛機(jī)的應(yīng)答機(jī)將被詢問波束的旁瓣所觸發(fā)，在天線掃描過程中，應(yīng)答機(jī)大部分時(shí)間處于詢問波束的旁瓣的威力范圍之內(nèi)，應(yīng)答機(jī)可能持續(xù)或者斷續(xù)應(yīng)答，產(chǎn)生很多假目標(biāo)，出現(xiàn)“繞環(huán)效應(yīng)”。

4.二次環(huán)繞

當(dāng)二次雷達(dá)的脈沖重復(fù)頻率過高時(shí)，可能導(dǎo)致如下情況，即一次成功的詢問所產(chǎn)生的飛機(jī)應(yīng)答在下一個(gè)詢問周期內(nèi)被雷達(dá)所接收到，而且與下一個(gè)周期的詢問脈沖穩(wěn)定地同步，這就是所謂的“二次環(huán)繞”，“二次環(huán)繞”會(huì)造成計(jì)算機(jī)在計(jì)算目標(biāo)與雷達(dá)距離時(shí)得到一個(gè)錯(cuò)誤的時(shí)間差，造成目標(biāo)距離偏差，從而人為地產(chǎn)生一個(gè)近距離假目標(biāo)。

5.虛影目標(biāo)

虛影目標(biāo)是指其框架脈沖F1，F(xiàn)2并非是框架脈沖，因?yàn)檫@兩個(gè)脈沖之間的間距正好為20.3秒，在處理中，系統(tǒng)將這組脈沖組視為一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，即為一個(gè)與真目標(biāo)距離和方位角很接近的假目標(biāo)。

6.其他原因

除了上述原因之外，還有其他原因可能造成假目標(biāo)的產(chǎn)生。

當(dāng)方位編碼器精度或者旋轉(zhuǎn)鉸鏈出現(xiàn)問題時(shí)，目標(biāo)的方位會(huì)出現(xiàn)偏差，其在系統(tǒng)中顯示的位置與實(shí)際方位不符，這樣的假目標(biāo)的特點(diǎn)是成批大范圍出現(xiàn)。

航海雷達(dá)系統(tǒng)與航空雷達(dá)有著類似的原理，所以航空雷達(dá)有可能捕獲船載應(yīng)答機(jī)發(fā)射的應(yīng)答信號(hào)，但系統(tǒng)無法對(duì)其進(jìn)行解碼，從而出現(xiàn)只有方位和距離的假目標(biāo)。

二、假目標(biāo)的抑制

對(duì)于不同原因產(chǎn)生的假目標(biāo)，我們利用不同的手段和方法有針對(duì)性的進(jìn)行抑制。針對(duì)反射所引起的假目標(biāo)，主要的抑制手段包括抬高天線仰角、添加固定反射物、調(diào)整STC和TVBC曲線、改進(jìn)型詢問旁瓣抑制IISLS等;針對(duì)異步干擾引起的假目標(biāo)，通常通過接收機(jī)旁瓣抑制RSLS、適當(dāng)降低雷達(dá)的脈沖重復(fù)頻率PRF以及脈沖重復(fù)周期交錯(cuò)等來達(dá)到抑制的目的;針對(duì)繞環(huán)效應(yīng)產(chǎn)生的假目標(biāo)，主要的抑制手段包括詢問旁瓣抑制ISLS、改進(jìn)型詢問旁瓣抑制IISLS、接收旁瓣抑制RSLS等;針對(duì)二次環(huán)繞現(xiàn)象，我們通過采用交錯(cuò)的形式發(fā)射詢問脈沖重復(fù)頻率，從而抑制假目標(biāo)。

1.反射的抑制

1）抬高天線仰角

對(duì)于距離比較遠(yuǎn)的反射物，我們可以通過抬高天線仰角來改善反射的出現(xiàn)的情況，但抬高的角度必須嚴(yán)格掌握，抬高太多易引起近距離低空目標(biāo)的丟失，所以針對(duì)近距離反射物，不宜采用此方法。

2）添加反射物

通過雷達(dá)軟件進(jìn)行反射物添加，達(dá)到抑制反射的作用。

3）靈敏度時(shí)間控制STC

接收機(jī)靈敏度是指整個(gè)雷達(dá)能夠正常工作時(shí)的最小輸入信號(hào)功率，ICAO建議接收機(jī)的靈敏度要優(yōu)于-85dBm。靈敏度時(shí)間控制STC技術(shù)，是指采用對(duì)不同距離上不同強(qiáng)度的信號(hào)進(jìn)行控制的方法來擴(kuò)大接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍，STC技術(shù)主要用于信號(hào)處理的前端。正因?yàn)镾TC技術(shù)對(duì)接收機(jī)輸入信號(hào)有接收或抑制的控制功能，所以是抑制反射的重要技術(shù)之一。STC曲線分為線性STC和可編程STC兩種，一般我們采用線性STC曲線。

4）TVBC（Time Varied Base Clipping）

相對(duì)于雷神雷達(dá)的STC曲線，Thales所采用的是TVBC曲線，區(qū)別在于STC用于接收機(jī)，即信號(hào)處理的前端，而TVBC用于應(yīng)答處理機(jī)MRP，即信號(hào)處理的后端。

TVBC曲線的原理與STC類似，通過設(shè)立門限對(duì)處理過的信號(hào)進(jìn)行選擇，從而有效地濾除雜波干擾和假目標(biāo)。

2.旁瓣抑制SLS

1）詢問旁瓣抑制ISLS

關(guān)于詢問旁瓣抑制，見繞環(huán)效應(yīng)。

2）接收機(jī)旁瓣抑制RSLS

異步干擾多數(shù)是通過旁瓣被接收機(jī)所接收的，而RSLS技術(shù)恰恰能有效地減少異步干擾。和ISLS的原理一樣，在接收機(jī)上接收到來自天線的控制波束，通過對(duì)控制信號(hào)和目標(biāo)的應(yīng)答信號(hào)（和波束）強(qiáng)度的比對(duì)，可以有效地判斷出這個(gè)接收信號(hào)是來自于主瓣還是旁瓣。從而有效地達(dá)到了減少異步干擾的目的。

3）改進(jìn)型詢問旁瓣抑制IISLS

IISLS是基于ISLS的改進(jìn)，能有效抑制經(jīng)過反射的詢問信號(hào)對(duì)機(jī)載應(yīng)答機(jī)的觸發(fā)。與ISLS不同，IISLS的和通道發(fā)射P1和P3脈沖，而控制通道發(fā)射P1cont和P2脈沖。在主瓣方向上P1、P2和P3的電平相同，而P1cont在P2的基礎(chǔ)上進(jìn)行一定程度衰減。

當(dāng)應(yīng)答機(jī)處于主瓣內(nèi)，P1cont和P1脈沖同時(shí)到達(dá)應(yīng)答機(jī)，兩者電平疊加大于P2脈沖，于是應(yīng)答機(jī)對(duì)詢問產(chǎn)生應(yīng)答;當(dāng)應(yīng)答機(jī)處于旁瓣內(nèi)，應(yīng)答機(jī)接收到的脈沖信號(hào)，不符合二次雷達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)答機(jī)將不予詢問產(chǎn)生應(yīng)答，并將自我抑制35us，在此期間將對(duì)所有詢問，尤其是反射產(chǎn)生的詢問，不產(chǎn)生應(yīng)答，從而達(dá)到抑制反射的作用，但在多重雷達(dá)覆蓋的區(qū)域，會(huì)顯著影響二次雷達(dá)的應(yīng)答概率，ICAO附件10中已經(jīng)不推薦使用該技術(shù)。

3.脈沖重復(fù)頻率交錯(cuò)PRF Staggered

為了解決二次環(huán)繞問題，我們采用詢問脈沖重復(fù)頻率交錯(cuò)的方法。

由于PRF采用交錯(cuò)形式發(fā)射，所以相鄰的詢問周期都不相同。由同一詢問周期內(nèi)應(yīng)答信號(hào)與詢問信號(hào)之間的時(shí)間差計(jì)算出目標(biāo)距離Rf，相鄰周期內(nèi)的Rf均不相等;但由本詢問周期內(nèi)詢問信號(hào)與下一個(gè)詢問周期應(yīng)答信號(hào)之間的時(shí)間差計(jì)算目標(biāo)距離，得出的結(jié)果均為Rt。這樣，系統(tǒng)不會(huì)將Rf誤以為是目標(biāo)的距離，這樣就有效地避免了二次環(huán)繞產(chǎn)生的假目標(biāo)問題。

同時(shí)，脈沖重復(fù)頻率交錯(cuò)也能有效地抑制異步干擾所產(chǎn)生的假目標(biāo)。我們假設(shè)雷達(dá)A和B均采用脈沖重復(fù)頻率交錯(cuò)，雷達(dá)A對(duì)目標(biāo)進(jìn)行詢問，目標(biāo)的應(yīng)答被雷達(dá)B接收，并且目標(biāo)對(duì)A的應(yīng)答與相對(duì)應(yīng)的詢問在同一詢問周期內(nèi)，不存在二次環(huán)繞。

三、結(jié)論

本文從二次雷達(dá)工作原理出發(fā)，對(duì)二次雷達(dá)假目標(biāo)的多種形成原因進(jìn)行了分析，并闡述了幾種常用的二次雷達(dá)假目標(biāo)抑制手段，希望能給大家在處理雷達(dá)出現(xiàn)異常假目標(biāo)情況時(shí)給予一定的參考。