軟件在雷達(dá)掉點(diǎn)分析中的實(shí)例應(yīng)用

俞成

【摘要】隨著無(wú)線設(shè)備的全面應(yīng)用，無(wú)線電干擾逐漸成為無(wú)線電設(shè)備管理部門(mén)的一大難題。民航雷達(dá)部門(mén)關(guān)于目標(biāo)干擾的問(wèn)題主要表現(xiàn)在掉點(diǎn)，一旦目標(biāo)信號(hào)受到干擾將無(wú)法形成有效的目標(biāo)識(shí)別，這便是掉點(diǎn)。如何辨別掉點(diǎn)的原因就需要通過(guò)軟件的幫助，通過(guò)軟件的分析結(jié)果結(jié)合日常的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)累積，問(wèn)題便迎刃而解。本文將通過(guò)幾個(gè)軟件分析實(shí)例，展示軟件分析在日常分析掉點(diǎn)情況中的應(yīng)用，以展示新手段給日常工作帶來(lái)的便捷。

【關(guān)鍵詞】雷達(dá)掉點(diǎn);軟件分析;目標(biāo)干擾

中圖分類號(hào)：TN94 ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1673-0348（2020）016-042-03

Software Application in Radar Missing Point Analysis

Yu Cheng

（East China of Air Traffic Management Bureau， Shanghai 200438， China）

Abstract： With the application of wireless equipment， radio disturbance has gradually become a major problem for radio equipment management departments. The problem of target garbling in Civil Aviation Radar department is mainly manifested in the missing point. Once the target signal is disturbed， it will not be able to form effective target recognition， which is called as the missing point. How to identify the causes of missing points requires the help of software. Through the analysis results of software， combined with daily knowledge and experience accumulation， the problem will be solved easily. This article will show the application of software analysis in the daily analysis of missing points through several software analysis examples， so as to show the convenience of new methods to daily work.

Key words： radar missing point; software analysis; target garbling

1. 概述

浦東THALES雷達(dá)2017年經(jīng)常接到區(qū)管設(shè)備運(yùn)行室通報(bào)在東面航線附近有大片的掉點(diǎn)情況，根據(jù)當(dāng)時(shí)的情況來(lái)觀看雷達(dá)信號(hào)，發(fā)現(xiàn)附近空域確實(shí)存在掉點(diǎn)現(xiàn)象，并觀看浦東雷神雷達(dá)，也存在此類情況。由于兩部雷達(dá)均存在掉點(diǎn)情況，并且掉點(diǎn)的時(shí)間段并非固定，因此判斷雷達(dá)掉點(diǎn)可能為干擾。但如何明確為干擾、干擾源為何物無(wú)法得知。

THALES雷達(dá)每天有固定的錄像文件，并且保存相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，通過(guò)分析每一天的錄像文件來(lái)判斷掉點(diǎn)形成的時(shí)間和分布的狀態(tài)，可以進(jìn)而分析是否干擾以及何種干擾。

2. 分析工具及原理

雷達(dá)的錄像是等同于發(fā)送到區(qū)域管制中心的數(shù)據(jù)包，同為ASTERIX格式的文件，由于浦東雷達(dá)為單二次雷達(dá)不含S模式，因此傳送去青浦的雷達(dá)數(shù)字信號(hào)僅為001和002格式的數(shù)據(jù)信息，001為目標(biāo)信息，002為正北North和扇區(qū)Sector信息。根據(jù)正北信息可以定義每一圈的雷達(dá)數(shù)據(jù)，根據(jù)目標(biāo)信息我們可以得到該圈航空器的方位距離A碼C碼信號(hào)強(qiáng)度等信息。

通過(guò)軟件的方法，可以將錄像文件內(nèi)的所有信息全部解析，從而顯示、統(tǒng)計(jì)及分析（如下圖1所示）。根據(jù)選擇的圈數(shù)或時(shí)間可以定位到任意時(shí)刻的目標(biāo)信息顯示或播放，也可以篩選一定的時(shí)間段來(lái)統(tǒng)計(jì)分析掉點(diǎn)、假目標(biāo)、雷達(dá)信號(hào)強(qiáng)度覆蓋、高度覆蓋等等雷達(dá)重要參數(shù)。

這里主要講述的是掉點(diǎn)的情況，因此先來(lái)判斷一下掉點(diǎn)的原理。在雷達(dá)每一圈的數(shù)據(jù)中，如果存在上一圈有該目標(biāo)，這一圈沒(méi)有，之后的20圈內(nèi)又再次出現(xiàn)該目標(biāo)時(shí)，我們可以判斷該目標(biāo)是掉點(diǎn)。其中航班有Track Number信息，如果雷達(dá)判斷兩個(gè)目標(biāo)為同一個(gè)Track Number，那么說(shuō)明該目標(biāo)為同一個(gè)航跡，當(dāng)然也存在掉點(diǎn)數(shù)量過(guò)多，導(dǎo)致雷達(dá)判斷為一個(gè)新的目標(biāo)，我們將離掉點(diǎn)前位置20海里內(nèi)出現(xiàn)相同二次代碼，高度在10FL內(nèi)的目標(biāo)近似為同一個(gè)目標(biāo)。其中20圈的設(shè)置，是因?yàn)槌^(guò)20圈，可能為已經(jīng)飛出雷達(dá)范圍或已經(jīng)降落，20圈為考慮計(jì)算機(jī)性能的參考參數(shù)，這樣的設(shè)置會(huì)少統(tǒng)計(jì)20圈以上掉點(diǎn)的情況，但能夠提升計(jì)算速度、也能減少20圈后出現(xiàn)同樣二次代碼的起飛航班也被計(jì)算為掉點(diǎn)的情況，而且綜合來(lái)看超過(guò)20圈以上的掉點(diǎn)情況也相對(duì)較少。

通過(guò)一張圖片也很難分析一個(gè)情況的形成過(guò)程，我們將篩選的條件范圍根據(jù)不同的高度、信號(hào)強(qiáng)度、距離、范圍等對(duì)目標(biāo)信息進(jìn)行逐步遞增式統(tǒng)計(jì)分析，并結(jié)合所有正常目標(biāo)觀察相應(yīng)的情況來(lái)分析判斷掉點(diǎn)。

3. 實(shí)例分析

3.1 區(qū)域性干擾：

根據(jù)2017年7月從區(qū)管設(shè)備運(yùn)行室得到的信息，觀察7月上半月的掉點(diǎn)情況。我們可以根據(jù)時(shí)間來(lái)分析掉點(diǎn)，我們以下午1時(shí)掉點(diǎn)情況比較嚴(yán)重的來(lái)看，可以得出每天的同一時(shí)間段的掉點(diǎn)情況并不相同。如圖所示，同一時(shí)間該區(qū)域目標(biāo)航線基本一致，但航跡數(shù)與雷達(dá)掉點(diǎn)無(wú)關(guān)，其中6月30日、7月9日文件（文件名為次日錄像時(shí)的命名，7.10.bin實(shí)為7月9日）的掉點(diǎn)較少，航班較多;7月12日、13日文件的掉點(diǎn)較多，航班較少。

然后根據(jù)同一天時(shí)間來(lái)分析掉點(diǎn)，我們以掉點(diǎn)情況比較嚴(yán)重和較輕的7月9、13日來(lái)看，可以得出每天的掉點(diǎn)情況基本相同。同一天時(shí)間段內(nèi)該區(qū)域目標(biāo)航線基本一致，掉點(diǎn)率也基本一致，其中7月9日下圖上的掉點(diǎn)均較少，航班較多;7月13日的掉點(diǎn)均較多，航班較少。此外，我們還可以發(fā)現(xiàn)一點(diǎn)，7月13日的掉點(diǎn)在5-8點(diǎn)呈現(xiàn)逐步上漲的趨勢(shì)，掉點(diǎn)范圍也在逐步擴(kuò)大。

這樣說(shuō)明掉點(diǎn)基本和時(shí)間有關(guān)，7月9日基本整天都的掉點(diǎn)率都在可接受的范圍內(nèi)，雷達(dá)航跡多，但是掉點(diǎn)少，基本和雷達(dá)角度負(fù)載能力無(wú)關(guān)。然后根據(jù)掉點(diǎn)同一天不同高度來(lái)分析掉點(diǎn)，我們還是以掉點(diǎn)情況比較輕和嚴(yán)重的7月9、13日文件來(lái)看，可以得出每個(gè)高度的掉點(diǎn)情況基本相同。20000-25000及35000-40000基本沒(méi)有目標(biāo)，其余兩個(gè)高度層掉點(diǎn)率基本相似。

我們還可以根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度來(lái)分析掉點(diǎn)，我們可以驚喜得得出一個(gè)規(guī)律，掉點(diǎn)和信號(hào)強(qiáng)度有關(guān)，在-80dBm以上基本不掉點(diǎn)，-80dBm以下掉點(diǎn)基本都是以信號(hào)較差的目標(biāo)造成。除此之外，-80至-75范圍區(qū)間的掉點(diǎn)率較好，而7月13日掉點(diǎn)率過(guò)高，其余正常。

通過(guò)這些數(shù)據(jù)我們可以得到一些結(jié)論：

首先，掉點(diǎn)應(yīng)該與雷達(dá)性能無(wú)關(guān)，因?yàn)閺臅r(shí)間來(lái)看，不同日期雷達(dá)的目標(biāo)掉點(diǎn)概率各不相同，而同一個(gè)各個(gè)時(shí)間段的掉點(diǎn)卻又相同;雷達(dá)航跡多的時(shí)候掉點(diǎn)并不多，各個(gè)高度的掉點(diǎn)也基本相似，信號(hào)好的時(shí)候基本也沒(méi)有掉點(diǎn)。再結(jié)合浦東雷神也存在掉點(diǎn)來(lái)分析，兩部雷達(dá)掉點(diǎn)的情況比較一致，因此判斷為頻率干擾。

其次，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度分析來(lái)看，-80dBm以下的掉點(diǎn)是由于信號(hào)強(qiáng)度過(guò)低造成，每天信號(hào)強(qiáng)度過(guò)低的掉點(diǎn)率都比較一致，信號(hào)不好所造成的掉點(diǎn)屬于常態(tài)，即使該強(qiáng)度范圍內(nèi)掉點(diǎn)率高，也不會(huì)影響整體的掉點(diǎn)率。這樣，我們可以判斷掉點(diǎn)主要影響可以去除這個(gè)信號(hào)強(qiáng)度范圍，統(tǒng)計(jì)問(wèn)題也可以拋開(kāi)-80dBm以下的掉點(diǎn)情況來(lái)分分析會(huì)更明確。我們?cè)儆^察-80dBm以上掉點(diǎn)的情況。根據(jù)一連串的數(shù)據(jù)對(duì)比可以得知，掉點(diǎn)區(qū)域根據(jù)每小時(shí)呈逐步上漲和降落的狀態(tài)，和黃色的掉點(diǎn)范圍也隨著時(shí)間呈現(xiàn)擴(kuò)大以及縮小的態(tài)勢(shì)。該區(qū)域?yàn)橹腥枕n三國(guó)交界區(qū)域，電磁環(huán)境復(fù)雜。

3.2 建筑物遮擋：

圖2為7月10日北京時(shí)間8：00至10：00第四象限的掉點(diǎn)情況（距離圈為50Nm），可以明顯看到在345至360度方向有明顯的掉點(diǎn)情況，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，掉點(diǎn)數(shù)1369個(gè)，相對(duì)比較嚴(yán)重，其中200Nm附近掉點(diǎn)最為嚴(yán)重，此距離掉點(diǎn)多由高度過(guò)低所致，大多目標(biāo)高度均低于350FL即35000ft，很明顯可以觀察到其他方位幾乎不存在掉點(diǎn)。

根據(jù)實(shí)際勘測(cè)及測(cè)量，遮擋的建筑物位置離浦東雷神雷達(dá)0.2km，方位345-355度間，高度和雷達(dá)高度近似。根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)三角公式計(jì)算，由于雷達(dá)和障礙物高度相似，可以近似看成水平方位以下全遮擋，200海里范圍造成的高度影響為10758米，相當(dāng)于35295英尺，以下高度主波束全被該建筑物遮擋

4. 總結(jié)

通過(guò)軟件對(duì)于目標(biāo)掉點(diǎn)的分析主要應(yīng)用在分析雷達(dá)周邊環(huán)境的工作中，一般可以通過(guò)軟件并結(jié)合常規(guī)的雷達(dá)原理和無(wú)線電知識(shí)進(jìn)行判斷。專業(yè)人員可以通過(guò)軟件了解雷達(dá)在什么區(qū)域容易受到干擾，從而根據(jù)區(qū)域特性判斷干擾源所在的位置，并聯(lián)系無(wú)線電委員會(huì)進(jìn)行解決;還能夠通過(guò)軟件查找掉點(diǎn)目標(biāo)是否成一直線的規(guī)律，判斷是否存在遮擋或反射的情況，從而抬高一定的天線角度，或者在未來(lái)雷達(dá)建設(shè)布局中通過(guò)多重覆蓋的方式彌補(bǔ)現(xiàn)有的缺陷。

通過(guò)軟件的幫助，大大改善了原先盲目的查找干擾源的方式，增多了在設(shè)計(jì)階段的判斷方法，對(duì)日常工作帶來(lái)了增益。