曹 原

(中國(guó)民用航空青島空中交通管理站，山東 青島 266000)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，二次雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍也在擴(kuò)展，為了滿足二次雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)際工作要求，要對(duì)信號(hào)干擾現(xiàn)象予以集中管理，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行要點(diǎn)展開統(tǒng)籌分析，從而保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性符合預(yù)期。

1 二次雷達(dá)系統(tǒng)概述

若是從系統(tǒng)應(yīng)用的本質(zhì)層面分析，二次雷達(dá)系統(tǒng)無(wú)論是工作內(nèi)容還是運(yùn)行模式都與一次系統(tǒng)存在較大的不同，在二次雷達(dá)系統(tǒng)運(yùn)行體系中，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)和應(yīng)用模式的改善升級(jí)，并且，配合詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī)設(shè)備，就能更好地獲取發(fā)射信號(hào)。與此同時(shí)，實(shí)際工作中被探測(cè)的目標(biāo)要匹配對(duì)應(yīng)的專業(yè)化系統(tǒng)裝備，主要是詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī)設(shè)備(見圖1)。也正是基于二次雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，能在實(shí)現(xiàn)雷達(dá)系統(tǒng)測(cè)量管理的同時(shí)建立精準(zhǔn)定位框架，保證通信系統(tǒng)信息傳遞功能的及時(shí)性和合理性。

圖1 二次雷達(dá)系統(tǒng)

現(xiàn)階段，二次雷達(dá)系統(tǒng)最重要的性能就是識(shí)別信號(hào)的混擾和串?dāng)_現(xiàn)象等，從而有效評(píng)估造成系統(tǒng)運(yùn)行失衡的原因，并配合“全呼叫”控制模式，最大程度上維持應(yīng)用效能的合理性，避免干擾信號(hào)對(duì)二次雷達(dá)信息系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響。

2 二次雷達(dá)系統(tǒng)存在的干擾問題

2.1 信號(hào)串?dāng)_問題

近年來(lái)，科學(xué)技術(shù)水平在全面優(yōu)化，二次雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍也在擴(kuò)大，尤其是航空空管領(lǐng)域，二次雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用較多，但是，也正是受到航空領(lǐng)域自身特點(diǎn)的影響，2架以上的飛機(jī)運(yùn)行中就會(huì)出現(xiàn)信號(hào)傳遞受到干擾的問題，所以，飛機(jī)一般會(huì)設(shè)置詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī)完成信號(hào)接收管理，保證及時(shí)回復(fù)相關(guān)信息內(nèi)容，從而有效維持信息控制管理的合理性和可控性。

信號(hào)接收站中，詢問機(jī)主要是接收不同飛機(jī)提供的信號(hào)，而應(yīng)答機(jī)不僅要完成應(yīng)答信號(hào)的回復(fù)，還要對(duì)其他飛機(jī)的應(yīng)答信號(hào)進(jìn)行跟蹤，這就使得多種信號(hào)在面對(duì)不同詢問機(jī)時(shí)會(huì)出現(xiàn)不同的選擇，甚至有可能出現(xiàn)本次詢問信號(hào)和實(shí)際信息內(nèi)容不同頻的現(xiàn)象，串?dāng)_問題或是異步干擾問題較為嚴(yán)重。

2.2 信號(hào)混擾

在航空空管領(lǐng)域出現(xiàn)2個(gè)以上信號(hào)后，信號(hào)接收站中的天線就會(huì)出現(xiàn)2個(gè)或者是2個(gè)以上的目標(biāo)信號(hào)，并且，接收站天線無(wú)法有效辨別哪些信號(hào)時(shí)準(zhǔn)確無(wú)誤的，這就表示，詢問機(jī)能完成此時(shí)段天線波束中應(yīng)答機(jī)信號(hào)信息的全盤接收，這就會(huì)增加信號(hào)混擾產(chǎn)生的影響。與此同時(shí)，應(yīng)答機(jī)接收的回答信息會(huì)有一段時(shí)間的滯留，只有2個(gè)目標(biāo)無(wú)限接近的狀態(tài)下，詢問機(jī)獲取的信號(hào)會(huì)出現(xiàn)相互交錯(cuò)和重疊的問題，這就會(huì)對(duì)信號(hào)的合理性傳輸造成嚴(yán)重的影響，使干擾問題更加嚴(yán)重[1]。

2.3 信號(hào)占據(jù)

對(duì)于二次雷達(dá)系統(tǒng)而言，應(yīng)答機(jī)在獲取相應(yīng)信號(hào)后，一般會(huì)保持打開的狀態(tài)，間隔一段時(shí)間后才能關(guān)閉，此時(shí)，可能就會(huì)接收到類似的其他信號(hào)，若是其他信號(hào)的傳輸速率較快，必然會(huì)直接占據(jù)需要接收的原始信號(hào)應(yīng)有的位置，此時(shí)，應(yīng)答機(jī)就出現(xiàn)了信號(hào)占據(jù)的現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)信號(hào)占據(jù)，就表示應(yīng)答機(jī)會(huì)消耗大量的接收信號(hào)時(shí)間，并且應(yīng)答機(jī)延遲和恢復(fù)的時(shí)間也會(huì)相應(yīng)延長(zhǎng)。正是因?yàn)槎蜗到y(tǒng)被廣泛應(yīng)用在航空空管領(lǐng)域和軍用領(lǐng)域，使信號(hào)占據(jù)的情況較為常見，影響系統(tǒng)的主要性能。然而，目前運(yùn)行系統(tǒng)中依舊沒有非常直觀的方式完成干擾問題的處理，必然會(huì)對(duì)性能應(yīng)用造成影響。

3 二次雷達(dá)系統(tǒng)干擾問題的解決方案

在全面分析二次雷達(dá)系統(tǒng)干擾問題的基礎(chǔ)上，就要結(jié)合問題的具體表現(xiàn)形式，開展更加科學(xué)合理的控制方案，確保能從根本上解決相關(guān)情況，最大程度上提高二次雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用效能。

3.1 旁瓣抑制

結(jié)合階段性二次雷達(dá)技術(shù)方案可知，我國(guó)一般是借助單脈沖天線和波束發(fā)射的形式進(jìn)行詢問機(jī)發(fā)射信號(hào)處理的，并且，在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，要應(yīng)用波束和差波束的方式完成應(yīng)答機(jī)應(yīng)答管理。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)，采取的是旁瓣抑制法，建立相位脈沖系統(tǒng)，就能最大程度上優(yōu)化應(yīng)用控制的合理性，并建立2個(gè)天線發(fā)射信號(hào)相位差的實(shí)時(shí)性管理，最大程度維持信號(hào)識(shí)別的合理性和可控性。

值得一提的是，正是因?yàn)樘炀€波束接收信號(hào)的幅度一致，對(duì)應(yīng)的目標(biāo)偏角都是以相位之間函數(shù)的計(jì)算原理予以設(shè)定，這就要借助詢問天線設(shè)計(jì)理念和幅度加權(quán)的方式落實(shí)具體工作，便于對(duì)波束的控制，并以最大角度完成視軸的控制。

另外，為保證能提升系統(tǒng)的整體抗干擾能力，針對(duì)單脈沖系統(tǒng)，要借助天線輻射信號(hào)接收原理，完成信號(hào)的合理化辨別，了解不同信號(hào)之間的差異性，從而有效辨別應(yīng)答機(jī)接收范圍內(nèi)是否獲取了最正確的信號(hào)內(nèi)容，一旦檢測(cè)出其他信號(hào)目標(biāo)的情況，就能結(jié)合實(shí)際信號(hào)處理和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)完成信息的篩選，進(jìn)一步滿足壓窄波束寬度的要求[2]。

3.2 同步串?dāng)_處理

在二次雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用管理工作中，為了全面提升管控工作的實(shí)效性，要整合具體的管理內(nèi)容和控制方案，并且，著重關(guān)注消除信號(hào)串?dāng)_的關(guān)鍵點(diǎn)，目前主要采取的方式是滑窗處理，相較于傳統(tǒng)的二次雷達(dá)系統(tǒng)控制機(jī)制，這種處理模式能在滑窗處理工作基礎(chǔ)上，更好地建立信號(hào)的對(duì)應(yīng)分析管理方案，維持處理控制的規(guī)范性和科學(xué)性，最大程度上夯實(shí)處理基礎(chǔ)，減少擾動(dòng)造成的影響。

3.2.1 規(guī)范化檢測(cè)

要結(jié)合二次雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用管理的基本要求，完善規(guī)范化檢測(cè)工作，并依據(jù)周圍的實(shí)際情況，檢測(cè)出波形的基本框架系統(tǒng)應(yīng)用內(nèi)容和幻影處理的方式，在確定基礎(chǔ)框架的同時(shí)，保障每個(gè)框架結(jié)構(gòu)的真實(shí)性和合理性，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌化檢測(cè)和分析，維持應(yīng)用管理的實(shí)效性。如要對(duì)存在的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行代碼的編制和處理，配合系統(tǒng)應(yīng)用要求，編制的代碼要依據(jù)規(guī)范內(nèi)容予以落實(shí)，存在的代碼規(guī)定為“1”，但是系統(tǒng)不存在的代碼信號(hào)則規(guī)定標(biāo)記為“0”，正是借助這種處理模式，能有效完成分析和識(shí)別控制工作。

3.2.2 合理化評(píng)估

二次雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用控制工作中，要圍繞系統(tǒng)效能進(jìn)行統(tǒng)籌評(píng)估，建立定量分析和定性分析相匹配的管控模式，并且建構(gòu)完整的評(píng)估指標(biāo)體系，從而更好地維持識(shí)別效果和信息獲取效果[3]。

1)對(duì)二次雷達(dá)系統(tǒng)正確識(shí)別的能力予以評(píng)估，建立相應(yīng)的分析方式(見圖2)，并配合精細(xì)化評(píng)估原則，保證具體問題在評(píng)估的同時(shí)，按照對(duì)應(yīng)情況匯總，以保證能針對(duì)干擾現(xiàn)象建立相應(yīng)的控制措施，避免干擾問題對(duì)信號(hào)接收和采納產(chǎn)生的影響。

圖2 正確識(shí)別能力評(píng)估指標(biāo)

由圖2可知，要從目標(biāo)檢測(cè)概率、距離分辨力、方位分辨力、點(diǎn)跡精度以及威力范圍等方面開展識(shí)別內(nèi)容的評(píng)估，從而分析二次雷達(dá)系統(tǒng)的基礎(chǔ)效能水平，圍繞信號(hào)干擾現(xiàn)象落實(shí)更加合理的控制方案。

2)評(píng)估信號(hào)獲取能力，主要是從系統(tǒng)等效靈敏度、最大接收頻偏以及系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍3個(gè)方面開展相應(yīng)分析工作，從而更好地建立完整的評(píng)估模擬機(jī)制，有效了解信號(hào)接收過程中是否會(huì)受到其他因素的影響，保證二次雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性控制效率最優(yōu)化。

3)對(duì)多目標(biāo)能力進(jìn)行評(píng)估。一方面，分析全空域目標(biāo)容量，對(duì)二次雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行深度的解讀和分析，有效評(píng)估所在區(qū)域內(nèi)的相關(guān)信號(hào)源，并結(jié)合目標(biāo)容量進(jìn)行統(tǒng)籌分析。另一方面，全面分析系統(tǒng)占據(jù)時(shí)間，以保證能及時(shí)關(guān)閉應(yīng)答機(jī)和接收機(jī)，減少干擾概率。

4)評(píng)估二次雷達(dá)系統(tǒng)的抗干擾能力，要從信噪比改善因子、有效點(diǎn)跡改善因子、點(diǎn)跡精度改善因子和抗燒毀功率等方面進(jìn)行統(tǒng)籌分析，確保二次雷達(dá)系統(tǒng)響應(yīng)參數(shù)的準(zhǔn)確性和應(yīng)用運(yùn)行的規(guī)范性。

除此之外，還要評(píng)估二次雷達(dá)系統(tǒng)的保障能力，從可靠性和維修性兩方面入手，最大程度保證二次雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用控制管理的規(guī)范效果，從而減少系統(tǒng)運(yùn)行不當(dāng)或者是信號(hào)干擾等問題[4]。

3.3 設(shè)計(jì)時(shí)分多址系統(tǒng)

依據(jù)時(shí)分多址技術(shù)要求，在綜合分析信號(hào)格式和時(shí)間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，就能匹配波形設(shè)計(jì)，最大程度降低系統(tǒng)內(nèi)部造成的干擾現(xiàn)象，從而更好地提高識(shí)別概率。在系統(tǒng)中要設(shè)置時(shí)間同步系統(tǒng)，采取時(shí)變和密碼安全系統(tǒng)并行的控制模式，有效依據(jù)系統(tǒng)中每個(gè)工作站的規(guī)范要求落實(shí)具體工作，最大程度上保證系統(tǒng)時(shí)間的同步關(guān)系。也就是要建立詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī)、校時(shí)設(shè)備的并行管理，配合時(shí)間同步技術(shù)，就能建立參數(shù)變化應(yīng)用模式，最大程度確保設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)范。

另外，建立時(shí)間結(jié)構(gòu)體系，配合時(shí)隙劃分計(jì)劃，將整個(gè)時(shí)間系統(tǒng)分為若干個(gè)子隙，配合時(shí)隙長(zhǎng)度完成系統(tǒng)評(píng)估，就能有效滿足應(yīng)用控制的要求，保證時(shí)延的合理性，維持應(yīng)答機(jī)和接收機(jī)運(yùn)行的規(guī)范性，有效減少信號(hào)接收不當(dāng)產(chǎn)生的影響。值得一提的是，在信號(hào)設(shè)計(jì)的過程中，在時(shí)隙內(nèi)隨機(jī)選定子時(shí)隙，將其作為發(fā)射時(shí)刻的起始點(diǎn)，依據(jù)時(shí)間同步系統(tǒng)，就能更好地完成信號(hào)詢問和管理。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于二次雷達(dá)系統(tǒng)的研究要將信號(hào)傳遞安全性作為關(guān)鍵，有效避免干擾現(xiàn)象對(duì)整體信號(hào)傳遞產(chǎn)生的不良作用，針對(duì)不可避免的信號(hào)干擾問題，盡量評(píng)估具體情況，并利用滑窗法、多種雷達(dá)融合等方式更好地提升二次雷達(dá)系統(tǒng)抗干擾的水平，為二次雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用效率的優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。