巫文俊 陳偉 鄒亮

（四川九洲空管科技有限責(zé)任公司 四川省綿陽市 621000）

針對單脈沖二次雷達，測角是利用主波束駐留時間內(nèi)和/差波束先確定每一個接收到應(yīng)答脈沖的方位，并對其進行處理，再對所有應(yīng)答脈沖的方位進行方位凝聚。如果應(yīng)答脈沖受到干擾，將會影響目標方位的準確性，從而影響二次雷達的探測精度。

為了使脈沖受到干擾時以后依然能保證探測精度，本文提出一種二次雷達數(shù)據(jù)處理中目標方位修正的方法，可以在方位凝聚時，通過算法識別出當前測角的置信度，通過后續(xù)的航跡處理對測角進行修正，從而提高二次雷達的探測精度。

1 單脈沖二次雷達的測角原理

單脈沖測角是一種精確測試信號方位角的技術(shù)，由一個應(yīng)答脈沖就可以確定目標方位角，單脈沖測角名字由此得來。

單脈沖二次雷達測角通過對飛機的應(yīng)答脈沖進行和差通道處理后，得到脈沖的和幅度SumScop、差幅度DeltaScop，從而計算出此次目標偏離掃描主軸信息(OBA)：

oba=SumScop-DeltaScop

通過和的相位差，可以得到目標偏離掃描準軸的符號信息（Sign）,掃描準軸方位信息(Acp)由方位編碼器給出.綜合以上信息，可以解算出此次應(yīng)答脈沖的方位信息。

二次雷達詢問主波束掃過飛機時，飛機會產(chǎn)生一系列應(yīng)答脈沖，如圖1所示，從而會得到一組飛機的方位值ω1、ω2...ωn，最終飛機的方位值為：

測角對二次雷達探測性能的影響：

二次雷達數(shù)據(jù)處理主要分為點跡凝聚和航跡處理，點跡凝聚只對當前周期的應(yīng)答信號進行處理，當應(yīng)答信號受到干擾時，直接影響最后點跡的方位精度。航跡處理包括航跡建立、航跡更新、航跡外推、航跡濾波以及航跡平滑，其中航跡濾波會根據(jù)歷史周期的方位信息，與當前周期的點跡測量方位進行加權(quán)處理，得到最終的航跡方位信息。假設(shè)航跡濾波使用α-β 濾波，飛機做勻速直線飛行，當測角發(fā)生偏差θ 時，經(jīng)過航跡濾波后，探測的方位精度偏差為：

其中ω 為飛機真實方位

2 一種二次雷達數(shù)據(jù)處理中目標方位修正的方法

本文所提出的修正方法包含以下3 個步驟：

2.1 完成原始應(yīng)答信號的采集

每個應(yīng)答脈沖經(jīng)過和差通道處理，得到脈沖的和幅度、差幅度以及符號位，并存儲在和幅度數(shù)組SumScop[n]、差幅度數(shù)組DeltaScop[n]以及對應(yīng)的符號位數(shù)組Sign[n]，同時記錄對應(yīng)的轉(zhuǎn)臺方位Acp[n]，數(shù)組下標對應(yīng)每一次應(yīng)答。

2.2 完成應(yīng)答信號質(zhì)量分析

圖1：飛機應(yīng)答信號圖

圖2：應(yīng)答信號和差幅度曲線圖

以轉(zhuǎn)臺方位Acp[n]為橫坐標、和幅度數(shù)組SumScop[n]為縱坐標得到應(yīng)答脈沖的和幅度曲線；

以轉(zhuǎn)臺方位Acp[n]為橫坐標、差幅度數(shù)組DeltaScop[n]為縱坐標得到應(yīng)答脈沖的和幅度曲線；

以轉(zhuǎn)臺方位Acp[n]為橫坐標、符號位數(shù)組Sign[n]為縱坐標得到應(yīng)答脈沖的符號位變化曲線；

正常應(yīng)答信號的和差幅度以及符號位曲線如圖2所示。

其中符號位曲線滿足如下規(guī)律：

（1）符號位在和幅度最大值、差幅度最小值處，發(fā)生翻轉(zhuǎn)；

（2）符號位翻轉(zhuǎn)有且僅有一次翻轉(zhuǎn)。

和幅度曲線滿足如下規(guī)律：

有且僅有一個波峰，波峰左側(cè)，呈單調(diào)遞增趨勢，波峰右側(cè)，呈單調(diào)遞減趨勢。

表1：點跡方位準確度打分策略

表2：分值與濾波系數(shù)的對應(yīng)關(guān)系表

圖3：未進行方位修正的航跡效果圖

圖4：進行方位修正后的航跡效果圖

差幅度曲線滿足如下規(guī)律：

有且僅有一個波谷，波谷左側(cè)，呈單調(diào)遞減趨勢，波谷右側(cè)，呈單調(diào)遞增趨勢。

根據(jù)原始應(yīng)答脈沖的和差應(yīng)答方位ω1、ω2...ωn，點跡凝聚的方位為ω，因此可以得到應(yīng)答方位的方差為：

D 代表點跡原始應(yīng)答脈沖方位的離散程度，可以一定程度反應(yīng)最終點跡方位的準確性。

通過對原始應(yīng)答脈沖群的符號位曲線、和幅度曲線、差幅度曲線進行分析，在進行點跡凝聚時，對當前周期的點跡方位的準確度進行打分，初始分值0 分，分數(shù)越高，點跡方位的準確度越高，滿分100 分。打分策略見表1。

2.3 完成目標方位修正

根據(jù)步驟（2）中得到的點跡方位的分值以及點跡應(yīng)答脈沖群方位的方差D，實時調(diào)整航跡濾波時的濾波系數(shù)。分值與濾波系數(shù)的對應(yīng)關(guān)系見表。

航跡濾波后方位T 的計算方法為：

其中α 為點跡測量方位占比，ω 為點跡測量方位，T'為航跡預(yù)測方位。當點跡應(yīng)答脈沖群方位的方差D 小于0.4 度時，α 取固定系數(shù)0.5，即點跡測量方位和航跡預(yù)測方位權(quán)重相同；當點跡應(yīng)答脈沖群方位的方差D 大于等于0.4 度時α 按表2 進行取值。

3 方位修正方法的實現(xiàn)和效果分析

由于應(yīng)答脈沖在傳輸過程中可能會受到環(huán)境因素以及采樣的影響，導(dǎo)致單脈沖測角出現(xiàn)偏差，但是這種偏差是偶發(fā)性的，在二次雷達后端數(shù)據(jù)處理的航跡處理中，會對目標角度進行濾波處理，假設(shè)使用α-β 濾波進行航跡濾波，一般情況下α 值為0.5，表示測量方位占比0.5，預(yù)測方位占比0.5。當測角發(fā)生偏差時，會導(dǎo)致最后的航跡精度出現(xiàn)偏差，航跡不平滑。如圖3所示。

按照本文提出的方法對目標方位進行修正后，形成的航跡精度有所提高，航跡平滑度提高。如圖4所示。

4 結(jié)論

現(xiàn)在的二次雷達普遍為單脈沖二次雷達，單脈沖測角技術(shù)在二次雷達中應(yīng)用越來越廣泛，由于空域的環(huán)境復(fù)雜性，以及二次雷達前端信號處理采樣的誤差，可能會導(dǎo)致應(yīng)答脈沖受到干擾，將直接影響單脈沖二次雷達的測角精度。本文通過對應(yīng)答脈沖群的統(tǒng)計分析，推算出此次測角精度的準確性，并根據(jù)信號處理后得到的和、差幅度以及符號位的變化趨勢，對方位的準確性進行打分，同時通過計算原始應(yīng)答脈沖群方位的方差，一定程度上可以反應(yīng)應(yīng)答脈沖的信號質(zhì)量。后續(xù)航跡處理進行航跡濾波時，根據(jù)方位分值以及原始應(yīng)答脈沖群方位方差實時調(diào)整濾波系數(shù)，再結(jié)合航跡當前的運動趨勢，對目標航跡方位進行了修正，相比于修正前的目標方位，修正后的方位更加接近于目標的真實方位。

根據(jù)分析比較，本文中的方位修正方法能一定程度修正目標的方位值，改善目標的態(tài)勢效果。此方法基于目標歷史運動軌跡的準確性，在測量方位發(fā)生偏差時，使用預(yù)測方位修正測量方位，如果歷史方位存在較大誤差，將降低本方法的改善效果。因此要改善二次雷達的測角精度，還是要在雷達前端中降低信號噪聲，提高信號質(zhì)量。