吳勝前 傅竑

摘? ?要：對于民航監(jiān)視二次雷達(dá)的覆蓋范圍，一般只有其理論模擬的覆蓋性能，通過飛行校驗(yàn)可以得到部分航線和高度層的覆蓋性能，無法反映雷達(dá)覆蓋的整體真實(shí)情況。本文中通過對二次雷達(dá)記錄的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)飛行航班的目標(biāo)報(bào)告數(shù)量，對比離散化后覆蓋區(qū)內(nèi)的航線，得到實(shí)際工作中的雷達(dá)覆蓋性能。分析結(jié)果表明，該方法可以比較準(zhǔn)確地反映雷達(dá)實(shí)際工作中的覆蓋范圍。

關(guān)鍵詞：空管? 二次雷達(dá)? 覆蓋范圍? 飛行校驗(yàn)

在民航監(jiān)視系統(tǒng)中，航管二次雷達(dá)對空域的監(jiān)視發(fā)揮著極其重要的作用，它所報(bào)告的飛機(jī)位置等信息是空管自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)。雷達(dá)覆蓋范圍就是在一定技術(shù)條件下對空域的可檢測范圍。

1? 理論雷達(dá)覆蓋范圍的計(jì)算

二次雷達(dá)和應(yīng)答機(jī)工作在詢問-應(yīng)答模式時，在理想空間470km范圍內(nèi)，詢問-應(yīng)答信號強(qiáng)度均會超過檢測門限要求。本文為了簡化分析，忽略掉信號傳播中信號強(qiáng)度衰減因素，僅考慮電波傳播。詢問應(yīng)答信號頻率分別為1030MHz、1090MHz，在頻譜中位于微波L波段，此時雷達(dá)作用距離主要受地球曲率的影響，其作用距離由下式?jīng)Q定：

其中R表示雷達(dá)探測距離，ha表示雷達(dá)天線塔高度，H表示飛行器高度。按一般雷達(dá)塔建設(shè)高度20m，飛機(jī)飛行高度10000m計(jì)算，雷達(dá)最大作用距離為430km，其覆蓋范圍是一個以雷達(dá)站為圓心，半徑430km的圓。

2? 雷達(dá)覆蓋范圍的模擬

現(xiàn)實(shí)中不可能存在理想地理情況，因此需要引入數(shù)字高程模型DEM（Digital Elevation Model），對雷達(dá)的覆蓋范圍進(jìn)行理論模擬。Global Mapper是一個簡單易用的地理信息系統(tǒng)軟件（GIS），利用該軟件提供的視距分析工具，導(dǎo)入雷達(dá)站的坐標(biāo)和該區(qū)域的數(shù)字高程模型DEM數(shù)據(jù)，設(shè)定好雷達(dá)站天線高度和需要分析的覆蓋高度層，就可以對雷達(dá)站的覆蓋進(jìn)行理論模擬。為了簡化分析，選取一個建設(shè)在較為平坦的地勢的雷達(dá)站，高度層只取10000m作為分析樣本。從覆蓋分析圖（圖1）可以看到，該雷達(dá)最大作用距離469km（99°方向），最小作用距離373km（193°方向）。

3? 雷達(dá)覆蓋區(qū)內(nèi)航線的分布處理

雷達(dá)覆蓋區(qū)的航線一般都是由多線段組成（圖2），為了獲得覆蓋區(qū)范圍內(nèi)的航線分布情況，把覆蓋區(qū)內(nèi)的航線每200m采樣一個點(diǎn)，然后對這些離散的點(diǎn)進(jìn)行計(jì)數(shù)，取得航線長度信息，把這些空間分布的航線點(diǎn)數(shù)量按照雷達(dá)方位角排列就可得到航線分析曲線（圖3），可以看出，在5°和196°方向航線采樣得到的點(diǎn)較多，相應(yīng)的航線距離比較長。在目標(biāo)密度分布均勻的情況下，該方向上出現(xiàn)的目標(biāo)應(yīng)該較多。

4? 利用雷達(dá)歷史數(shù)據(jù)對覆蓋區(qū)進(jìn)行分析

雷達(dá)歷史數(shù)據(jù)一般為固定格式的記錄文件，最常見的格式為Euro Control的Asterix和ALENIA的MP2。通過數(shù)據(jù)分析軟件可以解析出目標(biāo)的方位和高度信息，把這些信息匯總在一起，投影到雷達(dá)覆蓋區(qū)內(nèi)，則可以得到雷達(dá)覆蓋的目標(biāo)分布的直觀信息（參見圖7）。為了和覆蓋區(qū)內(nèi)航線分析的結(jié)果進(jìn)行對比，仍然按照雷達(dá)方位角的順序?qū)走_(dá)目標(biāo)進(jìn)行計(jì)數(shù)，則可得到雷達(dá)各方向的目標(biāo)數(shù)量分布情況（圖4）。從圖4可以看出，最多目標(biāo)在62°和197°方向，表示在此方向上目標(biāo)較為集中。

將覆蓋區(qū)內(nèi)航線采樣點(diǎn)和目標(biāo)計(jì)數(shù)分布情況兩者疊加，可以看到探測目標(biāo)和航線距離分布基本相符，但在249～270°范圍內(nèi)，目標(biāo)探測計(jì)數(shù)接近零，而航線分析表明此區(qū)域有航線存在，表明此區(qū)域雷達(dá)幾乎沒有探測到目標(biāo)（見圖6）。

通過以上分析，判斷該部雷達(dá)在其覆蓋區(qū)內(nèi)249～270°范圍存在盲區(qū)，其真實(shí)的覆蓋范圍應(yīng)該如圖7所示。原因可能是此方向有高大建筑物遮擋或者雷達(dá)在此方位上詢問功率不足。

5? 結(jié)語

通過對雷達(dá)歷史數(shù)據(jù)和覆蓋區(qū)內(nèi)的航線對比分析，可以得到比較全面的雷達(dá)覆蓋信息，以彌補(bǔ)飛行校驗(yàn)的不足。

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