二次雷達(dá)系統(tǒng)在民航監(jiān)視中的應(yīng)用

二次雷達(dá)系統(tǒng)在民航監(jiān)視中的應(yīng)用摘要：隨著低空空域的深入利用，不斷有新技術(shù)應(yīng)用于空域監(jiān)視當(dāng)中，這在一定程度上促進(jìn)了民航系統(tǒng)的快速發(fā)展，本文就主要結(jié)合民航監(jiān)視的實(shí)際特點(diǎn)，從我國(guó)民航的現(xiàn)狀和監(jiān)視技術(shù)發(fā)展出發(fā)，分析二次雷達(dá)系統(tǒng)在民航監(jiān)視中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：二次雷達(dá)系統(tǒng)；民航監(jiān)視；應(yīng)用我國(guó)通用航空服務(wù)保障體系的建設(shè)相對(duì)滯后，特別是對(duì)于大范圍的低空監(jiān)視服務(wù)，目前難以滿足民航的快速發(fā)展。為了增強(qiáng)民航監(jiān)測(cè)服務(wù)能力，逐步建立和完善我國(guó)低空監(jiān)測(cè)服務(wù)保障體系，本文詳細(xì)介紹了二次雷達(dá)在我國(guó)民航體系中的運(yùn)用。一、 民航飛機(jī)飛行安全的發(fā)展現(xiàn)狀飛機(jī)的飛行安全是我國(guó)最為關(guān)注的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)民航安全的具體研究，發(fā)現(xiàn)風(fēng)切變、湍流和鳥(niǎo)擊危險(xiǎn)嚴(yán)重影響了飛行安全。民航業(yè)作為我國(guó)當(dāng)前航空業(yè)務(wù)中不可或缺的一部分，只有增強(qiáng)民航的安全性，才能夠從根本上保證我國(guó)整體航空業(yè)務(wù)的穩(wěn)定發(fā)展。而雷達(dá)可以有效地檢測(cè)飛行中的潛在危險(xiǎn)，從而避免飛行事故發(fā)生。但國(guó)內(nèi)對(duì)雷達(dá)的研究起步較晚，部分雷達(dá)的具體應(yīng)用尚未真正實(shí)現(xiàn)。要把發(fā)展民航運(yùn)輸和國(guó)家物聯(lián)網(wǎng)科技結(jié)合起來(lái)，建立新的雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)，加強(qiáng)民航雷達(dá)的發(fā)展。二、 監(jiān)視技術(shù)的分類(lèi)1、 一次監(jiān)視雷達(dá)一次監(jiān)視雷達(dá)是通過(guò)雷達(dá)自動(dòng)輻射電磁波，探測(cè)來(lái)自飛機(jī)的電磁波反射信號(hào)，對(duì)飛機(jī)進(jìn)行定位和跟蹤的雷達(dá)系統(tǒng)?？展鼙O(jiān)視雷達(dá)包括短程空管主監(jiān)視雷達(dá)、遠(yuǎn)程空管主監(jiān)視雷達(dá)和地面監(jiān)視雷達(dá)。2、 二次監(jiān)視雷達(dá)二次監(jiān)視雷達(dá)是一個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)，它通過(guò)安裝在地面基站上的詢(xún)問(wèn)發(fā)射機(jī)和機(jī)載應(yīng)答器響應(yīng)信號(hào)來(lái)定位和跟蹤裝有機(jī)載應(yīng)答器的飛機(jī)（見(jiàn)圖1）?？展芏伪O(jiān)視雷達(dá)主要包括S模式空管二次監(jiān)視雷達(dá)和A/C模式空管二次監(jiān)視雷達(dá)。圖1二次雷達(dá)原理3、 多點(diǎn)定位系統(tǒng)MLAT是一種利用多個(gè)地面基站接收飛機(jī)發(fā)出的相同響應(yīng)信號(hào)，并通過(guò)各種算法計(jì)算各基站接收到的時(shí)間差，以實(shí)現(xiàn)飛機(jī)定位和跟蹤的系統(tǒng)。當(dāng)多點(diǎn)定位技術(shù)應(yīng)用于終端區(qū)域監(jiān)控時(shí)，稱(chēng)為廣域多點(diǎn)定位。4、 廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視ADS-B是一種監(jiān)控技術(shù)，它能夠在廣播模式下通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路自動(dòng)發(fā)送或接收信息，如身份、位置和其他有效數(shù)據(jù)。這些信息可以用于車(chē)輛，機(jī)場(chǎng)活動(dòng)區(qū)的飛機(jī)和其他物體。目前ADS-B技術(shù)可選的數(shù)據(jù)鏈路技術(shù)主要有4VHF數(shù)據(jù)鏈路、S模式1090MHz擴(kuò)展報(bào)文和通用接入收發(fā)器。三、 二次雷達(dá)系統(tǒng)在使用過(guò)程中存在的干擾問(wèn)題1、竄擾問(wèn)題二次雷達(dá)的工作主要是在相互配合的過(guò)程中為詢(xún)問(wèn)器和應(yīng)答器提供相應(yīng)的信息。當(dāng)有特殊需要時(shí)，為空中目標(biāo)設(shè)置應(yīng)答機(jī)，然后增加查詢(xún)機(jī)的數(shù)量，并根據(jù)安排的各種查詢(xún)?nèi)蝿?wù)進(jìn)行詢(xún)問(wèn)［1］。而它在工作中最經(jīng)常遇到的問(wèn)題就是信號(hào)干擾，其會(huì)導(dǎo)致本應(yīng)傳輸?shù)男畔o(wú)法到達(dá)，最終造成嚴(yán)重影響。2、繞環(huán)現(xiàn)象雷達(dá)天線的輻射信號(hào)可以顯示不同方向的能量強(qiáng)度，這些不同的能量強(qiáng)度形成了雷達(dá)天線在分布方向上的波瓣圖。如果位于旁瓣，它將偏向于強(qiáng)功率查詢(xún)信息，以相反的方式觸發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)器響應(yīng)查詢(xún)信號(hào)，并且雷達(dá)在接收過(guò)程中可能會(huì)受到這些錯(cuò)誤目標(biāo)的干擾。這些誤差目標(biāo)主要分布在雷達(dá)附近和雷達(dá)中心環(huán)上。這種現(xiàn)象被稱(chēng)為繞環(huán)現(xiàn)象，它對(duì)雷達(dá)的分辨率或位置的精確確定具有促進(jìn)作用。四、 二次雷達(dá)系統(tǒng)問(wèn)題的解決措施1、 竄擾問(wèn)題的解決方法輔助雷達(dá)系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中產(chǎn)生的的干擾主要是由電磁信號(hào)導(dǎo)致的。因此，在使用輔助雷達(dá)系統(tǒng)時(shí)，有必要處理這種干擾?？梢越柚嗬走_(dá)數(shù)據(jù)融合方法，對(duì)應(yīng)答器摻雜的干擾信息或直接響應(yīng)信息進(jìn)行采集和處理，觀察者可以一次接收到更清晰的信號(hào)。從這里可以看出，多雷達(dá)數(shù)據(jù)融合方法能夠有效解決二次雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中產(chǎn)生的竄擾問(wèn)題。2、 環(huán)繞現(xiàn)象的解決方法為了解決旁瓣的影響，需要不斷改進(jìn)雷達(dá)設(shè)計(jì)，利用傳輸信道的方法對(duì)兩個(gè)信道的功率進(jìn)行比較。例如a信道主要產(chǎn)生P1-P3的發(fā)射功率，Q信道主要產(chǎn)生P2發(fā)射功率。在傳輸?shù)娇罩械倪^(guò)程中，信號(hào)可以通過(guò)射頻設(shè)備傳輸?shù)竭@兩個(gè)通道。其中，Q產(chǎn)生的信號(hào)缺乏方向性，各方向的功率大多相似。所以，轉(zhuǎn)發(fā)器必須通過(guò)比較兩個(gè)信道產(chǎn)生的功率來(lái)更準(zhǔn)確地識(shí)別主瓣信號(hào)和旁瓣信號(hào)。最終形成旁瓣抑制功能。五、 雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)的應(yīng)用1、 雷達(dá)對(duì)空中鳥(niǎo)情的探測(cè)應(yīng)用飛機(jī)在空中飛行過(guò)程中，會(huì)遇到許多飛行障礙。事實(shí)上，飛機(jī)的飛行階段是飛機(jī)最脆弱的時(shí)刻。任何空中障礙都可能導(dǎo)致飛機(jī)墜毀，從而嚴(yán)重威脅飛機(jī)的安全。飛行鳥(niǎo)類(lèi)是飛機(jī)飛行的最大威脅之一。由于鳥(niǎo)類(lèi)的特殊性，航空航天業(yè)將鳥(niǎo)類(lèi)撞擊危害定義為A類(lèi)航空危害。雷達(dá)技術(shù)可以探測(cè)到飛機(jī)飛行區(qū)域的鳥(niǎo)類(lèi)，進(jìn)一步幫助飛機(jī)避開(kāi)鳥(niǎo)類(lèi)，減少鳥(niǎo)類(lèi)撞擊飛機(jī)的危害。然而，通用雷達(dá)在探索鳥(niǎo)類(lèi)方面仍然存在一些問(wèn)題。民航企業(yè)在雷達(dá)探測(cè)的基礎(chǔ)上，建立了雷達(dá)預(yù)警系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)特定鳥(niǎo)類(lèi)活動(dòng)的探測(cè)，形成了鳥(niǎo)類(lèi)探測(cè)雷達(dá)。這種特殊的雷達(dá)根據(jù)鳥(niǎo)類(lèi)的不同體型反饋給飛機(jī)。使不同頻段的飛行員可以操控飛機(jī)有效地避開(kāi)鳥(niǎo)類(lèi)安全飛行。此外，可以在整個(gè)航空系統(tǒng)中有效利用氣象雷達(dá)建立相應(yīng)的鳥(niǎo)撞危害防護(hù)系統(tǒng)，幫助飛機(jī)快速解決空中遇到的鳥(niǎo)撞危害［2］。2、 雷達(dá)對(duì)于大氣流的探測(cè)應(yīng)用大氣湍流是大氣在天空中快速不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)。這種不規(guī)則的大氣湍流不僅造成飛機(jī)飛行困難，還加大了局部降雨的可能性，進(jìn)一步增加飛行障礙，對(duì)內(nèi)部乘客的人身安全造成很大威脅。在天氣雷達(dá)的探測(cè)過(guò)程中，主要利用多普勒技術(shù)回波模型顯示湍流。雷達(dá)將湍流解析為粒子速度不規(guī)則、偏差較大的氣象活動(dòng)。在探測(cè)過(guò)程中，雷達(dá)將這種速度偏差反映為頻譜，而對(duì)湍流變化的檢測(cè)則會(huì)形成頻譜變化。技術(shù)人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)頻譜寬度，從而保證飛機(jī)飛行的安全。普通雷達(dá)通過(guò)間接探測(cè)和區(qū)分大氣湍流以及降雨產(chǎn)生的回波形狀來(lái)測(cè)量大氣湍流的運(yùn)動(dòng)，但普通雷達(dá)不能快速有效地得到正確結(jié)果。為了確保飛行安全，各航空企業(yè)使用國(guó)外湍流探測(cè)器，大大提高了雷達(dá)監(jiān)測(cè)湍流區(qū)域的能力。通過(guò)詳細(xì)顯示頻譜模型的高頻回波形狀，可以快速、準(zhǔn)確地得到飛行軌跡中的湍流區(qū)，從而獲得明顯的特定性能，最大限度地提高民航飛機(jī)的飛行安全性。結(jié)語(yǔ)二次雷達(dá)能很好地保證民航飛機(jī)的飛行安全，有效地避開(kāi)空中飛鳥(niǎo)，清晰地探測(cè)到大氣湍流，這對(duì)我國(guó)民航