雷神雷達(dá)通過(guò)視頻時(shí)鐘板進(jìn)行正北校準(zhǔn)的方法

梁朝輝

摘 要：二次雷達(dá)的正北標(biāo)記對(duì)二次雷達(dá)的運(yùn)行極其重要，只有確定了參考方向，二次雷達(dá)的點(diǎn)跡錄取器才能準(zhǔn)確的找出雷達(dá)目標(biāo)相對(duì)雷達(dá)站的方位和距離。文章主要介紹正北標(biāo)志的重要性、雷神雷達(dá)通過(guò)視頻時(shí)鐘板來(lái)調(diào)節(jié)正北標(biāo)志的方法、并延伸擴(kuò)展雷神雷達(dá)的視頻時(shí)鐘板的其它功能。希望通過(guò)這篇文章，跟大家分享本人在工作中對(duì)雷神雷達(dá)的一些工作經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：視頻時(shí)鐘板；正北校準(zhǔn)；雷神雷達(dá)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN958 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）09-0116-03

Abstract： The correct north mark of the secondary radar is very important to the operation of the secondary radar. Only when the reference direction is determined， can the spot track recorder of the secondary radar accurately find the azimuth and distance of the radar target relative to the radar station. This paper mainly introduces the importance of the north mark， the method of Raytheon radar adjusting the north sign by video clock board， and extends the other functions of Raytheon radar video clock board. Through this article， I hope to share with you some of my work experience on Raytheon radar.

Keywords： video clock board； north calibration； Raytheon radar

1 研究背景

隨著民航空管事業(yè)的發(fā)展，目前基本所有的管制片區(qū)已經(jīng)滿足雷達(dá)管制條件。由于民航雷達(dá)的運(yùn)行可靠性強(qiáng)、可覆蓋的范圍大，雷達(dá)成為空中交通管制的重要設(shè)備。雷達(dá)管制大幅度縮小了飛機(jī)飛行間隔，更有效的利用了空域，尤其在這個(gè)航班量持續(xù)增長(zhǎng)而航班正常性要求卻更加嚴(yán)格的環(huán)境下，空域的有效利用顯得更為重要。而雷神CONDOR MK2D型雷達(dá)的開(kāi)放運(yùn)行多已超過(guò)十年，按常規(guī)民航雷達(dá)正常十五年的設(shè)備生命周期，目前這段時(shí)期正是處于故障頻發(fā)的時(shí)期。此次南寧雷神CONDOR MK2D型雷達(dá)因天線系統(tǒng)的維修而需要重新進(jìn)行正北方向的校準(zhǔn)。正北標(biāo)志的調(diào)節(jié)可以使得雷達(dá)目標(biāo)融合正常，只有找到準(zhǔn)確的正北標(biāo)志，二次雷達(dá)的錄取器才能正確的輸出目標(biāo)相對(duì)二次雷達(dá)站的方位和距離，同時(shí)多部雷達(dá)系統(tǒng)的雷達(dá)數(shù)據(jù)在自動(dòng)化終端才可以更好的進(jìn)行目標(biāo)融合處理而不出現(xiàn)假目標(biāo)，影響管制員的工作。

雷神雷達(dá)的信號(hào)流程主要是通過(guò)模式產(chǎn)生器（Mode Generator PEC）分別產(chǎn)生A/C模式的脈沖加載到驅(qū)動(dòng)模塊（Driver Module）產(chǎn)生的1030MHz的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，再送往低占空比放大器（LDPA）進(jìn)行兩次的功率放大從80W放大至3.8kW，傳輸至發(fā)射接口單元（TX Interface）再通過(guò)射頻切換單元（RFCO）經(jīng)天線進(jìn)行發(fā)射對(duì)航空器發(fā)出詢(xún)問(wèn)；航空器收到詢(xún)問(wèn)脈沖，會(huì)分別根據(jù)收到的A/C模式的詢(xún)問(wèn)應(yīng)答識(shí)別碼和高度碼的數(shù)據(jù)經(jīng)天線返回至雷達(dá)詢(xún)問(wèn)機(jī)柜。應(yīng)答數(shù)據(jù)從天線經(jīng)射頻切換單元（RFCO）傳輸至發(fā)射接口單元（TX Interface）后會(huì)通過(guò)環(huán)流器到∑、△、Ω接收機(jī)（Receiver），應(yīng)答信號(hào)再在接收機(jī)接口單元（RX Interface）與驅(qū)動(dòng)模塊（Driver Module）產(chǎn)生的1030MHz的本振信號(hào)產(chǎn)生混頻得到60MHz的中頻信號(hào)傳輸至視頻時(shí)鐘板（Video and Timing Board），在視頻時(shí)鐘板（Video and Timing Board）作數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生合成目標(biāo)后送到應(yīng)答解碼板（REPLY DECODER）作和視頻幅度處理及和差比處理，再經(jīng)點(diǎn)跡錄取器（Plot Extractor）產(chǎn)生各種格式的飛機(jī)點(diǎn)跡輸出而在各個(gè)數(shù)據(jù)口進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。

雷神CONDOR MK2D型雷達(dá)的視頻時(shí)鐘板（Video and Timing Board）在詢(xún)問(wèn)機(jī)里主要實(shí)現(xiàn)以下功能：產(chǎn)生8bit、16M的時(shí)鐘信號(hào)；在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)內(nèi)分配時(shí)鐘信號(hào)；產(chǎn)生方位補(bǔ)償數(shù)據(jù)；接收量化視頻和相位檢波數(shù)據(jù)；產(chǎn)生合成目標(biāo)；產(chǎn)生自檢目標(biāo)數(shù)據(jù)；分配方位數(shù)據(jù)；按要求產(chǎn)生合成的方位模式代碼和觸發(fā)；作為接口從接收機(jī)接收信號(hào)和從模式產(chǎn)生器的時(shí)間控制至應(yīng)答解碼板；方位數(shù)據(jù)、觸發(fā)和時(shí)鐘的監(jiān)視；發(fā)送APM觸發(fā)信號(hào)至模式產(chǎn)生器啟動(dòng)APM；雷達(dá)系統(tǒng)的軟件復(fù)位。

2 正北校準(zhǔn)的意義

正北校準(zhǔn)，就是一個(gè)方向的參考標(biāo)準(zhǔn)，類(lèi)似于我們?cè)跍y(cè)高度的時(shí)候需要商定一個(gè)參考標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)海平面就作為參考標(biāo)準(zhǔn)。所以正北校準(zhǔn)，就是我們?cè)诜较蛏洗_定以正北方向?yàn)榛鶞?zhǔn)方向而對(duì)設(shè)備進(jìn)行的方向校準(zhǔn)。

確定二次雷達(dá)的正北基準(zhǔn)對(duì)二次雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用使有著重大意義，因?yàn)橹挥写_定了基準(zhǔn)方向，二次雷達(dá)系統(tǒng)的點(diǎn)跡錄取器才能根據(jù)基準(zhǔn)方向加上偏離基準(zhǔn)方向的方位偏差角度從而正確的計(jì)算當(dāng)前目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)天線的方位。每一部雷達(dá)都可以掃描其作用半徑范圍內(nèi)的空域目標(biāo)，而為了在自動(dòng)化終端進(jìn)行目標(biāo)的融合處理，需要確定統(tǒng)一的正北基準(zhǔn)方向，多部雷達(dá)的目標(biāo)才可以在自動(dòng)化相互融合而不產(chǎn)生目標(biāo)分裂等假目標(biāo)。

3 雷達(dá)角度的作用及產(chǎn)生過(guò)程

雷達(dá)天線的掃描脈沖向空域四周發(fā)射，捕獲飛機(jī)目標(biāo)后，飛機(jī)目標(biāo)接收到雷達(dá)的詢(xún)問(wèn)經(jīng)內(nèi)部處理之后發(fā)射應(yīng)答脈沖。飛機(jī)的應(yīng)答脈沖與雷達(dá)的詢(xún)問(wèn)脈沖間存在一個(gè)基準(zhǔn)軸偏置角?；鶞?zhǔn)軸偏置角的作用是通過(guò)偏置角的調(diào)整得到飛行目標(biāo)相對(duì)雷達(dá)的準(zhǔn)確方位角。

基準(zhǔn)軸偏置角OBA表是由一系列由和差比數(shù)值SDR （Sum/Difference Ratio）與天線瞄準(zhǔn)軸之間的偏差得到的表格數(shù)據(jù)。通過(guò)處理接收到的∑波束與△波束進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到和差比SDR，再通過(guò)查找OBA表得到偏離瞄準(zhǔn)軸角度的數(shù)值。所以目標(biāo)方位實(shí)際是由單脈沖基準(zhǔn)軸偏置角加上當(dāng)前天線瞄準(zhǔn)軸方位的角度？茲。

4 正北校準(zhǔn)的原理及操作方法

4.1雷神雷達(dá)通過(guò)視頻時(shí)鐘板進(jìn)行正北校準(zhǔn)的原理

（1）先通過(guò)進(jìn)入雷達(dá)系統(tǒng)的透明模式輸入相應(yīng)指令可以查看雷達(dá)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置的應(yīng)答機(jī)方位偏置角角度。

（2）將視頻時(shí)鐘板的跳線開(kāi)關(guān)重置為零，之后測(cè)試目標(biāo)在顯示屏上應(yīng)答機(jī)的方位角度為初始角度。

（3）兩個(gè)角度之間的差值就是設(shè)置視頻時(shí)鐘板的跳線開(kāi)關(guān)所對(duì)應(yīng)的角度。按一個(gè)圓周有360°，對(duì)應(yīng)的方位脈沖計(jì)數(shù)值為16384。再按等比關(guān)系，算出兩個(gè)角度之間的差值對(duì)應(yīng)的方位脈沖的計(jì)數(shù)值。

（4）對(duì)這個(gè)所得的數(shù)值進(jìn)行二進(jìn)制的轉(zhuǎn)化后得到一個(gè)14位的二進(jìn)制數(shù)字串，參照設(shè)備維修技術(shù)手冊(cè)，對(duì)應(yīng)視頻時(shí)鐘板的14個(gè)跳線開(kāi)關(guān)LK30-LK43。按短路為0，開(kāi)路為1的設(shè)置規(guī)則對(duì)跳線開(kāi)關(guān)進(jìn)行相應(yīng)的短接處理。

（5）將視頻時(shí)鐘板插回詢(xún)問(wèn)機(jī)卡槽位置，開(kāi)啟雷達(dá)詢(xún)問(wèn)機(jī)后在目標(biāo)顯示屏觀察應(yīng)答機(jī)目標(biāo)方位是否校準(zhǔn)完成，即觀察雷達(dá)目標(biāo)的航跡是否均勻分布在地圖航線上。

（6）對(duì)另一通道的視頻時(shí)鐘板的跳線開(kāi)關(guān)執(zhí)行同樣的操作，再插回詢(xún)問(wèn)機(jī)卡槽后開(kāi)啟詢(xún)問(wèn)機(jī)通道觀察應(yīng)答目標(biāo)方位是否正常。

4.2 雷神雷達(dá)通過(guò)視頻時(shí)鐘板進(jìn)行正北校準(zhǔn)的操作

（1）先在之前標(biāo)志放置應(yīng)答機(jī)（Site Monitor）的地方放置應(yīng)答機(jī)天線并開(kāi)機(jī)應(yīng)答機(jī)（Site Monitor），設(shè)置四字代碼為7777，延時(shí)為2800us。

（2）以雷神雷達(dá)A通道為例，在雷神雷達(dá)的CMS上點(diǎn)擊登錄框后以控制者身份登錄系統(tǒng)，在A通道單擊詢(xún)問(wèn)機(jī)框選擇進(jìn)入透明模式后（Transparent Mode），在keyboard對(duì)話框選擇enable輸入，輸入DDP 20 06指令可以查看之前雷達(dá)應(yīng)答機(jī)方位的方位偏置角（Site Azimuth）設(shè)置值A(chǔ)為224.53°。

（3）關(guān)閉詢(xún)問(wèn)機(jī)機(jī)柜電源，從機(jī)柜抽出視頻時(shí)鐘板

（Video and Timing Board）板卡，戴好防靜電手環(huán)將視頻時(shí)鐘板（Video and Timing Board）上的LK30-LK43跳線全部短接使得偏置值置零。其中設(shè)置規(guī)則是短路為0，開(kāi)路為1。

（4）插好視頻時(shí)鐘板（Video and Timing Board）板卡至相應(yīng)槽位，合上詢(xún)問(wèn)機(jī)電源開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟詢(xún)問(wèn)機(jī)，在雷神RMM上測(cè)量現(xiàn)在所得的應(yīng)答機(jī)（Site Monitor）目標(biāo)代碼7777的方位角度B為246.25°。

（5）將方位角B減去方位角A得到偏差?yuàn)A角C為21.72°，利用360°減去夾角C，然后算得偏置角D為338.28°。

（6）通過(guò)查找詢(xún)問(wèn)機(jī)設(shè)備維護(hù)手冊(cè)資料，按一個(gè)周期360°存在有16384個(gè)ACPs方位脈沖，將所得的偏置角D代入換算算得對(duì)應(yīng)的ACPs方位計(jì)數(shù)脈沖值（Azimuth Count Pulse）=15398.4987，取整為15398，轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)：11 1100 0010 0110（補(bǔ)齊至14位，若不夠14位，在前面補(bǔ)0；此處已經(jīng)滿足14位，則不需要再補(bǔ)0）。此處14位二進(jìn)制數(shù)字對(duì)應(yīng)14個(gè)跳線開(kāi)關(guān)的連接方式。

（7）關(guān)閉詢(xún)問(wèn)機(jī)，從機(jī)柜抽出視頻時(shí)鐘板（Video and Timing Board），將視頻時(shí)鐘板（Video and Timing Board）的LK30-LK43的跳線按11 1100 0010 0110順序接好，其中的規(guī)則是短路為0，開(kāi)路為1。

（8）之后插好視頻時(shí)鐘板（Video and Timing Board）至母板對(duì)應(yīng)的卡槽位置，開(kāi)啟詢(xún)問(wèn)機(jī)，在雷達(dá)維護(hù)監(jiān)控顯示器RMM上查看目標(biāo)航跡正確分布在地圖的航路上。

（9）同樣的，對(duì)另一個(gè)通道的詢(xún)問(wèn)機(jī)的視頻時(shí)鐘板（Video and Timing Board）進(jìn)行同樣等值的偏置角設(shè)置，切換至另一通道在線工作并在RMM上切換通道觀察目標(biāo)航跡分布情況。至此整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。

4.3 雷神雷達(dá)視頻時(shí)鐘板跳線的分工意義

雷神雷達(dá)的視頻時(shí)鐘板可以實(shí)現(xiàn)的功能還有很多，其中LK18、LK19可以共同設(shè)置同步方位旋轉(zhuǎn)速度，其中00代表7.5rpm，10代表10rpm，01代表15rpm，11代表20rpm。LK23-LK27共同設(shè)置天線旋轉(zhuǎn)速度。LK45允許合成目標(biāo)數(shù)據(jù)在應(yīng)答解碼板直接接入系統(tǒng)。LK49-LK56共同設(shè)置空白視頻延遲時(shí)間。LK57-LK63共同設(shè)置空白視頻脈沖寬度間隔。另外，可以看到，如果需要調(diào)整設(shè)置雷達(dá)天線的轉(zhuǎn)速，除了要在逆變器單元（Inverter Unit）設(shè)置調(diào)節(jié)天線的轉(zhuǎn)速，還需要在視頻時(shí)鐘板（Video and Timing Boar

d）使用跳線改變LK18、LK19的連接方式才可以正常的投入使用。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)此次雷神雷達(dá)的方位調(diào)整，即正北校準(zhǔn)的操作在設(shè)備維護(hù)手冊(cè)里并沒(méi)有詳細(xì)的操作指引，通過(guò)大家對(duì)維護(hù)手冊(cè)的研讀，在手冊(cè)里查找到有效的信息并把其中的邏輯關(guān)系組織起來(lái)。綜合來(lái)看，雷神雷達(dá)的運(yùn)行相對(duì)其它雷達(dá)來(lái)說(shuō)還是比較穩(wěn)定的，已經(jīng)走到了設(shè)備生命周期的后半階段，我們前期理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和積累將可能會(huì)在未來(lái)的五年內(nèi)經(jīng)受考驗(yàn)。在之后的工作時(shí)間，可以更多的利用時(shí)間學(xué)習(xí)這些維護(hù)手冊(cè)的知識(shí)，慢慢的有效積累才可以在將來(lái)更多的承擔(dān)維護(hù)任務(wù)。我們更多的參考應(yīng)該是故障的維修過(guò)程中解決困難的思路，我們處理問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)應(yīng)該朝著更方便我們解決問(wèn)題的方向出發(fā)。同時(shí)，拓寬思路，從新的角度去看待問(wèn)題，從而能解決問(wèn)題，這樣的方法也可以應(yīng)用到其它雷達(dá)的方向校準(zhǔn)維護(hù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Equipment Manual for Condor MSSR Interrogator 808136/008[Z].

[2]嚴(yán)浩.二次雷達(dá)與測(cè)試應(yīng)答機(jī)相對(duì)位置的計(jì)算方法[J].空中交通，2015（5）：20-22.