淺談航管二次雷達(dá)航跡和點(diǎn)跡相關(guān)的基本原理

李自科

摘 要：該文主要是分析處理現(xiàn)在的民用航管二次雷達(dá)所通用的航跡和點(diǎn)跡的基本原理。在現(xiàn)實(shí)工作過程中，雷達(dá)一次所記錄的點(diǎn)跡就特別多，而且原先就存在的航跡也特別多，因此，準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)雷達(dá)點(diǎn)跡和航跡相關(guān)處理就是文章需要探討的主要內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：航管二次雷達(dá) 點(diǎn)跡 基本原理

中圖分類號(hào)：TN957.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）08（a）-0007-02

航管二次雷達(dá)系統(tǒng)是對空中目標(biāo)鑒別與監(jiān)視的系統(tǒng)，在空中的目標(biāo)識(shí)別與跟蹤和空中交通管制等很多方面都有極大的應(yīng)用。

1 航管二次雷達(dá)的航跡跟蹤

現(xiàn)在，邊掃描邊跟蹤已經(jīng)成為航管二次雷達(dá)的必備能力，對于多個(gè)目標(biāo)的跟蹤，可以在它監(jiān)視的空域范圍內(nèi)，針對各個(gè)需要跟蹤的目標(biāo)建立對應(yīng)的相關(guān)航跡文件，將每次掃描得到的點(diǎn)跡、航跡與文件里面的航跡進(jìn)行相關(guān)性對比，然后把跟蹤目標(biāo)現(xiàn)在的坐標(biāo)位置進(jìn)行優(yōu)化，與此同時(shí)，用新的目標(biāo)報(bào)告得到的估值參數(shù)將原來的航跡進(jìn)行更新。

2 航跡和點(diǎn)跡的相關(guān)

在進(jìn)行點(diǎn)跡和航跡的相關(guān)處理之前，首先應(yīng)該仔細(xì)研究點(diǎn)跡報(bào)告與所存的航跡報(bào)告中含有的信息，后續(xù)相關(guān)的計(jì)算都要按照這些信息來進(jìn)行。雷達(dá)處理單元中存在的航跡報(bào)告和雷達(dá)錄取器中存在的點(diǎn)跡報(bào)告主要含有下列信息，見表1。

2.1 唯一代碼相關(guān)

由于一問一答的詢問接收方式是民用航管二次雷達(dá)所采用的，所以其中詢問與回答的過程中存在一些信息量，大家可以對攜帶的信息進(jìn)行分析并且將其解碼，這對點(diǎn)跡與航跡的相關(guān)起到了特別重要的幫助作用，使相關(guān)計(jì)算量變得簡單。

可以猜測在這些關(guān)聯(lián)中最好的情況，比如，唯一代碼的相關(guān)，就是說點(diǎn)跡報(bào)告或者是航跡報(bào)告里面的所有碼位都是高置信度，代碼c4與d1位置上最少有一位是非零位，點(diǎn)跡報(bào)告里面的代碼交換位是零，而且僅有一個(gè)目標(biāo)報(bào)告的a碼和唯一代碼的航跡可以匹配，還要符合以下條件：Δρij≤Δρp；ΔOij≤ΔOp；Δhij≤1/2Δhmax（有代碼交換位標(biāo)記）；Δhij≤Δhmax（無代碼交換位標(biāo)記）。

其中，Δρij表示第i個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)跡報(bào)告和第j個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)跡報(bào)告在距離上的差值，ΔOij表示它們在方位上的差值，Δhmax則表示它們在高度上的差值。Δhmax是提前設(shè)置的第i個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)跡報(bào)告與第j個(gè)點(diǎn)的航跡報(bào)告之間最大高度的差值。也就是第i個(gè)點(diǎn)跡在以上3個(gè)方面和第j個(gè)航跡報(bào)告中的差值都比提前設(shè)置的合理性差值要小。

2.2 一般相關(guān)

在實(shí)際情況中所遇到的相關(guān)的配對情況其實(shí)更為復(fù)雜，例如，點(diǎn)跡報(bào)告里面的a碼或者是c碼由于故障或者是干擾因素的出現(xiàn)會(huì)使信息變的不完整，更有甚者a碼在飛行過程中發(fā)生改變等。通常廣義上的一般相關(guān)分為兩個(gè)步驟，分別是點(diǎn)跡航跡關(guān)聯(lián)與點(diǎn)跡航跡的最終相關(guān)。其中，關(guān)聯(lián)的意思就是首先把最有可能相關(guān)的點(diǎn)跡與航跡相關(guān)聯(lián)。

2.2.1 航跡-點(diǎn)跡相關(guān)

在開始進(jìn)行點(diǎn)跡與航跡的關(guān)聯(lián)之前，先要找出關(guān)聯(lián)域。關(guān)聯(lián)域是按照每一個(gè)航跡之前的預(yù)測位置，采用角度和距離進(jìn)行規(guī)定的一個(gè)范圍。一般的情況下，它可以分為3個(gè)域，域1是飛機(jī)在進(jìn)行直線飛行時(shí)的預(yù)期位置，它在角度和距離方面的誤差比較小。域2是飛機(jī)正常的變向和在變向情況下飛行時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)的范圍。域3大多是用在軍用飛機(jī)在進(jìn)行大機(jī)動(dòng)的時(shí)候，還可以用在之前點(diǎn)跡出錯(cuò)而導(dǎo)致的預(yù)測位置出錯(cuò)的時(shí)候。

再根據(jù)點(diǎn)跡落在其中哪個(gè)關(guān)聯(lián)域和a碼、c碼的比較情況最后確定點(diǎn)跡與航跡的關(guān)聯(lián)情況。

2.2.2 航跡-點(diǎn)跡相關(guān)

在已經(jīng)確定航跡與點(diǎn)跡的關(guān)聯(lián)之后，最后就需要把正確的點(diǎn)跡與航跡進(jìn)行相關(guān)，進(jìn)而就可以成功的更新航跡。點(diǎn)跡與航跡的關(guān)聯(lián)確定之后就會(huì)出現(xiàn)4種情況，見表2。

單航跡與單點(diǎn)跡，這種情況是最簡單的，可以把它們馬上相關(guān)，再用點(diǎn)跡去更新相關(guān)的航跡。

單航跡與多點(diǎn)跡的情況，它們之間的相關(guān)還需要進(jìn)一步計(jì)算，確定每一個(gè)點(diǎn)跡與和它配對的航跡的質(zhì)量分，其中質(zhì)量分最少的點(diǎn)跡、航跡對是相關(guān)的。如果出現(xiàn)許多個(gè)質(zhì)量分相同的情況時(shí)，就需要其導(dǎo)出分，導(dǎo)出分最低的點(diǎn)跡與航跡相關(guān)。

多航跡與多點(diǎn)跡，這種情況需要先弄明白與各個(gè)航跡相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)獲以上的點(diǎn)跡，然后明確與這些點(diǎn)跡關(guān)聯(lián)的航跡，如此，就可以形成一個(gè)封閉航跡-點(diǎn)跡集，一條航跡與點(diǎn)跡的關(guān)系得出質(zhì)量分，最后形成的航跡與點(diǎn)跡對的分接矩陣，就可以得出最佳的航跡和點(diǎn)跡關(guān)聯(lián)對。

還有很重要的一點(diǎn)，航跡與點(diǎn)跡的相關(guān)計(jì)算中，質(zhì)量分是很重要的概念，它包括點(diǎn)跡與航跡的關(guān)聯(lián)對的質(zhì)量分來打分，還有按照對質(zhì)量分進(jìn)行計(jì)算從而得到最后的點(diǎn)跡與航跡對。

（1）質(zhì)量分。

占據(jù)了八進(jìn)制數(shù)的前五位，后面的三位是為了用于導(dǎo)出分，只有在質(zhì)量分一樣的情況下來計(jì)算。

（2）點(diǎn)跡與航跡相關(guān)的算法。

把確定之后的航跡與點(diǎn)跡的封閉集，把質(zhì)量分依據(jù)點(diǎn)跡報(bào)告作為行，航跡報(bào)告作為列的樣式形成表格，接下來將對步驟進(jìn)行解說（見表3）。

計(jì)算每一個(gè)點(diǎn)跡報(bào)告里面的兩個(gè)最小的分值的差，如果出現(xiàn)了兩個(gè)甚至多個(gè)最小的分值的差相等，就需要計(jì)算導(dǎo)出分。兩個(gè)最小的分值的差值如表4。

把差值最大的那一行中質(zhì)量分最小的對應(yīng)的點(diǎn)跡與航跡相關(guān)差值最大的是第二行，里面質(zhì)量分的最小值是00000820，因此它對應(yīng)的航跡一與點(diǎn)跡二相關(guān)。把已經(jīng)相關(guān)了的航跡與點(diǎn)跡從從表格里面去除，簡化表格之后再重復(fù)上面的步驟。

簡化之后的表格如表5。

重復(fù)步驟，最小的分值的差值如表6。

差值最大的就是第一行，里面質(zhì)量分最小的是00013000，它對性的點(diǎn)跡一與航跡二是相關(guān)的。

最后就可以把封閉集里面相關(guān)的全部點(diǎn)跡和航跡相關(guān)完成。

不能形成相關(guān)的點(diǎn)跡很有可能是新出現(xiàn)的航跡的起點(diǎn)，不過也有可能是虛假的點(diǎn)跡，這就需要以后的步驟來進(jìn)行辯別。不能相關(guān)的航跡則有可能是一些航跡的終止或是點(diǎn)跡遺失。

當(dāng)完成點(diǎn)跡與航跡相關(guān)以后，還需要使用最后的點(diǎn)跡來更新航跡，才算是完整的完成整個(gè)周期。

3 結(jié)語

該文主要闡述了民用二次雷達(dá)的點(diǎn)跡與航跡相關(guān)的基本原理以及要實(shí)現(xiàn)的方法。關(guān)聯(lián)區(qū)域的大小和形狀都對以后的相關(guān)計(jì)算的產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，準(zhǔn)確、及時(shí)的相關(guān)計(jì)算可以使雷達(dá)更加準(zhǔn)確的表示出目標(biāo)所在的位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確的雷達(dá)管制，增加空中交通的流量。

參考文獻(xiàn)

[1] 舒濤.預(yù)先危險(xiǎn)分析方法在航管二次雷達(dá)站運(yùn)行管理中的應(yīng)用[J].中國民航飛行學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（3）：42-45.

[2] 仇放文，徐武軍，朱良龍，等.航管二次雷達(dá)威力試飛技術(shù)研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2010（1）：18-20.

[3] 李定剛，謝擁軍.海面低飛情況下機(jī)載航管二次雷達(dá)覆蓋研究[J].海軍航空工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（6）：623-627.