淺析STAR 2000一次雷達(dá)點(diǎn)跡門(mén)限調(diào)整功能

劉淇

摘要：一次雷達(dá)與二次雷達(dá)相比較，其工作機(jī)制更為復(fù)雜，對(duì)于環(huán)境的狀況的響應(yīng)較為敏感，所以在一次雷達(dá)系統(tǒng)中，對(duì)于回波形成點(diǎn)跡以及點(diǎn)跡、航跡的生成和濾除等的調(diào)整功能要更為豐富。文章從點(diǎn)跡的輸出和濾除門(mén)限進(jìn)行探究，詳細(xì)闡述STAR2000一次雷達(dá)的點(diǎn)跡門(mén)限調(diào)整功能，對(duì)今后該型號(hào)一次雷達(dá)在運(yùn)行環(huán)境改變等情況下的信號(hào)優(yōu)化以及虛假目標(biāo)問(wèn)題的解決具有實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：一次雷達(dá);點(diǎn)跡門(mén)限調(diào)整;信號(hào)優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TN958 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）02-0229-02

0 引言

首都機(jī)場(chǎng)蘇莊雷達(dá)站內(nèi)使用THALES STAR2000一次雷達(dá)，于2008年運(yùn)行至今信號(hào)質(zhì)量良好，系統(tǒng)成熟穩(wěn)定，各項(xiàng)錄取功能對(duì)于仙波、地物雜波等的抑制效果良好。

STAR2000一次雷達(dá)在處理階段，除去基本的增益調(diào)整、時(shí)間靈敏度控制、恒虛警調(diào)整等功能外，還具備有跨周期回波抑制、不合格回波存在抑制、積極干擾點(diǎn)跡抑制、點(diǎn)跡門(mén)限、航跡優(yōu)化等等方式用于提高信號(hào)質(zhì)量，本文將著重講述點(diǎn)跡門(mén)限調(diào)整功能：其核心就是雷達(dá)通過(guò)檢測(cè)某方位距離單元內(nèi)點(diǎn)跡的密度，自動(dòng)的調(diào)整各類(lèi)點(diǎn)跡性能的門(mén)限，選出質(zhì)量最優(yōu)的點(diǎn)跡輸出到航跡處理。

1 方位距離單元的劃分及活動(dòng)區(qū)域的設(shè)置

方位距離單元的劃分決定了雷達(dá)使用點(diǎn)跡門(mén)限功能的范圍，而在這些方位距離單元內(nèi)設(shè)置不同的活動(dòng)區(qū)域，目的是在這些區(qū)域內(nèi)使用專(zhuān)用參數(shù)進(jìn)行門(mén)限調(diào)整，其他未選擇活動(dòng)區(qū)域的部分則使用常規(guī)參數(shù)進(jìn)行門(mén)限調(diào)整。

與劃分方位距離單元有關(guān)的參數(shù)有四個(gè)，分別是：

（1）單元寬度（plot threshold sector width）。表示一個(gè)方位距離單元，其寬度是多少度。雷達(dá)提供了3個(gè)可選擇的寬度，分別是45度（1/8scan），22.5度（1/16scan）和11.25度（1/32scan）。（2）最大作用距離（plot threshold max range）。表示點(diǎn)跡門(mén)限調(diào)整的最大作用范圍，即在該范圍以?xún)?nèi)，使用點(diǎn)跡門(mén)限調(diào)整功能，超出該范圍不使用點(diǎn)跡門(mén)限調(diào)整功能。（3）窄脈沖區(qū)域內(nèi)環(huán)數(shù)（active ring number table type（SR））。表示將窄脈沖作用區(qū)域等分成幾個(gè)圓環(huán)。（4）寬脈沖區(qū)域內(nèi)環(huán)數(shù)（active ring number table type（LR））。表示將寬脈沖作用區(qū)域等分成幾個(gè)圓環(huán)。

例如：假設(shè)雷達(dá)窄脈沖作用距離為16.7海里，雷達(dá)最大作用距離256海里，然后設(shè)置：?jiǎn)卧獙挾?1/8scan;門(mén)限最大作用距離=100海里;窄脈沖區(qū)域內(nèi)環(huán)數(shù)=2;寬脈沖區(qū)域內(nèi)環(huán)數(shù)=5，則效果如圖1所示，其中黃色區(qū)域?yàn)檎}沖區(qū)域。

在圖2中，方位距離單元范圍內(nèi)共設(shè)置了4個(gè)活動(dòng)區(qū)域。標(biāo)號(hào)為1、2、3、4，，在這些活動(dòng)區(qū)域內(nèi)使用它們各自的專(zhuān)用參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。在不帶有標(biāo)號(hào)的范圍距離單元內(nèi)（即圖中的空白區(qū)），使用通用參數(shù)進(jìn)行點(diǎn)跡門(mén)限調(diào)整。

2 方位距離單元內(nèi)的點(diǎn)跡密度和點(diǎn)跡門(mén)限調(diào)整功能的開(kāi)啟

在確定了方位距離單元及活動(dòng)區(qū)域后，雷達(dá)會(huì)自動(dòng)計(jì)算各個(gè)方位距離單元內(nèi)的點(diǎn)跡密度，其在時(shí)間上是以天線(xiàn)掃描周期為單位的，即天線(xiàn)每掃描一圈，雷達(dá)對(duì)點(diǎn)跡門(mén)限調(diào)整功能作用范圍內(nèi)的各個(gè)方位距離單元上的剩余點(diǎn)跡數(shù)量進(jìn)行一次統(tǒng)計(jì)。在下一個(gè)天線(xiàn)掃描周期內(nèi)，再進(jìn)行一次統(tǒng)計(jì)，以此類(lèi)推。

點(diǎn)跡密度的計(jì)算采用迭代方法進(jìn)行計(jì)算，其公式如下：

Dn：當(dāng)前天線(xiàn)掃描周期，方位距離單元內(nèi)的點(diǎn)跡密度。

Dn-1：上一天線(xiàn)掃描周期，該方位距離單元內(nèi)的點(diǎn)跡密度。

K：點(diǎn)跡密度累加系數(shù)（density integration coefficient）。

Nn：當(dāng)前天線(xiàn)掃描周期，方位距離單元內(nèi)的點(diǎn)跡數(shù)量。

系數(shù)K代表了當(dāng)前天線(xiàn)掃描周期單元內(nèi)點(diǎn)跡密度與上一個(gè)掃描周期單元內(nèi)點(diǎn)跡密度的依賴(lài)程度。K越接近于0，依賴(lài)程度越小。當(dāng)K等于0時(shí)，就是只計(jì)算當(dāng)天線(xiàn)掃描周期單元內(nèi)的點(diǎn)跡數(shù)量，不考慮其他掃描周期。K通常取值為0.8。

點(diǎn)跡密度的第一個(gè)作用，就是用于判斷在這些方位單元內(nèi)的點(diǎn)跡是否足夠開(kāi)啟門(mén)限調(diào)整功能。將點(diǎn)跡密度與參數(shù)Dense area min/max threshold設(shè)置的最大和最小值進(jìn)行比較來(lái)決定，例如當(dāng)設(shè)置Max dense為3，Min dense為1，那么當(dāng)該單元內(nèi)的點(diǎn)跡密度大于3時(shí)，該區(qū)域開(kāi)啟點(diǎn)跡調(diào)整功能，當(dāng)該區(qū)域的點(diǎn)跡密度降為1以下時(shí)，關(guān)閉點(diǎn)跡調(diào)整功能。

3 點(diǎn)跡特性的門(mén)限空間與子空間及區(qū)域的劃分

每個(gè)點(diǎn)跡都有三個(gè)特性，即點(diǎn)跡回波數(shù)、點(diǎn)跡原始幅度和點(diǎn)跡寬度。每一個(gè)特性都需要設(shè)置五個(gè)門(mén)限區(qū)間，當(dāng)三個(gè)特性同時(shí)使用時(shí)，其門(mén)限空間就會(huì)組成如下圖3所示的點(diǎn)跡特性空間。

對(duì)該點(diǎn)跡特性空間進(jìn)行五個(gè)子空間的劃分：第一子空間包含所有處在第一門(mén)限區(qū)間的點(diǎn)跡;第二子空間包含所有處在第二門(mén)限區(qū)間的點(diǎn)跡;第三子空間包含所有處在第三門(mén)限區(qū)間的點(diǎn)跡;第四子空間包含所有處在第四門(mén)限區(qū)間的點(diǎn)跡;第五子空間包含所有處在第五門(mén)限區(qū)間的點(diǎn)跡，如圖4所示。

在每個(gè)子空間內(nèi)，再進(jìn)行區(qū)域劃分：以第一子空間為例，如圖5所示，區(qū)域A為點(diǎn)跡三個(gè)特性均在第一門(mén)限區(qū)間，區(qū)域B為點(diǎn)跡回波數(shù)與點(diǎn)跡原始幅度在第一門(mén)限區(qū)間，區(qū)域C為點(diǎn)跡原始幅度與點(diǎn)跡寬度在第一門(mén)限區(qū)間內(nèi)，區(qū)域D為點(diǎn)跡回波數(shù)與點(diǎn)跡寬度在第一門(mén)限區(qū)間內(nèi)，區(qū)域E為點(diǎn)跡原始幅度在第一門(mén)限區(qū)間內(nèi)，區(qū)域F為點(diǎn)跡回波數(shù)在第一門(mén)限區(qū)間內(nèi)，區(qū)域G為點(diǎn)跡寬度在第一門(mén)限區(qū)間內(nèi)。五個(gè)子空間的區(qū)域劃分方法一致。

4 方位距離單元的活動(dòng)等級(jí)與點(diǎn)跡濾除規(guī)則

對(duì)于每個(gè)方位距離單元，依據(jù)其點(diǎn)跡密度，一共有13個(gè)活動(dòng)等級(jí)，如圖6所示。

針對(duì)不同的活動(dòng)等級(jí)，雷達(dá)濾除不同層級(jí)的點(diǎn)跡，濾除規(guī)則如圖7所示。

活動(dòng)等級(jí)為0時(shí)，雷達(dá)不開(kāi)啟點(diǎn)跡調(diào)整功能，活動(dòng)等級(jí)為1、2、3時(shí)，雷達(dá)刪除第一子空間的A區(qū)、BCD區(qū)、EFG區(qū)點(diǎn)跡，活動(dòng)等級(jí)為4、5、6時(shí)，雷達(dá)刪除第一、二子空間的A區(qū)、BCD區(qū)、EFG區(qū)點(diǎn)跡，活動(dòng)等級(jí)為7、8、9時(shí)，雷達(dá)刪除第一、二、三子空間的A區(qū)、BCD區(qū)、EFG區(qū)點(diǎn)跡，活動(dòng)等級(jí)為10、11、12時(shí)，雷達(dá)刪除第一、二、三、四子空間的A區(qū)、BCD區(qū)、EFG區(qū)點(diǎn)跡（此時(shí)只剩第五空間點(diǎn)跡，也是最優(yōu)點(diǎn)跡）。

點(diǎn)跡密度第二個(gè)作用就是決定單元的初始活動(dòng)等級(jí)，注意并非是最終的活動(dòng)等級(jí)，一個(gè)方位距離單元其初始活動(dòng)等級(jí)得到確定后，雷達(dá)進(jìn)行相應(yīng)的點(diǎn)跡刪除，刪除后區(qū)域內(nèi)剩余的點(diǎn)跡，雷達(dá)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行剩余點(diǎn)跡密度計(jì)算，剩余點(diǎn)跡密度的計(jì)算也采用迭代的方法，在時(shí)間上是以天線(xiàn)掃描周期為單位的。

剩余點(diǎn)跡密度的計(jì)算公式如下：

D‘n：當(dāng)前天線(xiàn)掃描周期，方位距離單元內(nèi)的剩余點(diǎn)跡密度。

D‘n-1：上一天線(xiàn)掃描周期，該方位距離單元內(nèi)的剩余點(diǎn)跡密度。

K：剩余點(diǎn)跡密度累加系數(shù)（activation integration coefficient）。此處也取0.8。

N‘n：當(dāng)前天線(xiàn)掃描周期，方位距離單元內(nèi)的點(diǎn)跡數(shù)量。

剩余點(diǎn)跡密度計(jì)算完成后將其與剩余點(diǎn)跡密度最高門(mén)限和最低門(mén)限這兩個(gè)值（具體數(shù)值可以人工進(jìn)行設(shè)置）進(jìn)行比較，如果該方位距離單元內(nèi)的剩余點(diǎn)跡密度大于剩余點(diǎn)跡密度最高門(mén)限時(shí)，雷達(dá)根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則，將該方位距離單元的活動(dòng)等級(jí)升高1至3級(jí)，直到其剩余點(diǎn)跡密度低于最高門(mén)限或者升至12級(jí)為止;如果該方位距離單元內(nèi)的剩余點(diǎn)跡密度小于剩余點(diǎn)跡密度最低門(mén)限時(shí)，雷達(dá)根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則，將該方位距離單元的活動(dòng)等級(jí)降低1至3級(jí)，直到其剩余點(diǎn)跡密度高于最低門(mén)限或一直降低到0級(jí)為止，規(guī)則如圖8所示。

當(dāng)采用三個(gè)點(diǎn)跡特性進(jìn)行點(diǎn)跡門(mén)限調(diào)整時(shí)，升高或降低步進(jìn)為1級(jí);當(dāng)采用兩個(gè)點(diǎn)跡特性進(jìn)行點(diǎn)跡門(mén)限調(diào)整時(shí)，升高或降低步進(jìn)為2級(jí);當(dāng)采用一個(gè)點(diǎn)跡特性進(jìn)行點(diǎn)跡門(mén)限調(diào)整時(shí)，升高或降低步進(jìn)為3級(jí)。

根據(jù)最終確定的活動(dòng)等級(jí)，雷達(dá)刪除相應(yīng)的點(diǎn)跡后將最終剩余的點(diǎn)跡輸出至后端進(jìn)行航跡的生成與處理，點(diǎn)跡門(mén)限調(diào)整功能結(jié)束。

5 結(jié)語(yǔ)

以上就是STAR2000一次雷達(dá)點(diǎn)跡門(mén)限調(diào)整功能的原理，點(diǎn)跡調(diào)整作為輸入到航跡處理器的前端功能對(duì)于信號(hào)質(zhì)量的改善有著重要的作用，了解其原理對(duì)于一次雷達(dá)的信號(hào)優(yōu)化有著積極的意義。

Brief analysis of STAR 2000 Primary Radar Point Trace Threshold Adjustment Function

LIU Qi

（China Civil Aviation North China Regional Air Traffic Administration， Beijing 100621）

Abstract：Compared with the secondary radar， the primary radar has a more complex working mechanism and is more sensitive to the response of environmental conditions. Therefore， in the primary radar system， the adjustment functions of the echo formation， the generation and filtering of the trace are more abundant. This paper explores the point trace output and filtering threshold， and elaborates the point trace threshold adjustment function of STAR2000 primary radar in detail， which is of practical significance for the signal optimization of this type of primary radar and the solution of the problem of false target in the future when the operating environment changes.

Key words：primary radar;point trace threshold adjustment; the signal optimization