航管二次雷达测量精度的改善方法
摘 要 结合当前航管二次雷达系统的发展现状，从二次雷达测角、测距精度的影响因素进行分析，在此基础上，分别提出了测角精度改善与测距精度改善的措施，希望对于今后的航管二次雷达测量技术发展具有一定帮助。
【关键词】航管二次雷达 测距精度 测角精度 误差分析 改善措施
单脉冲二次监视雷达在空中交通管制中具有重要作用，能够保证目标的距离、方位、高度以及识别码进行辨别。经过大量的实践应用，航管二次雷达能够满足当前的空中管制要求，具备信息量大、测量精度高以及探测距离远的优势，能够为交通管制的发展提供必要的决策依据。诚然，现在航空技术的发展，随着飞行密度的呈现几何式的增长，这给航管二次雷达测量精度带来了很大挑战。
1 测量精度分析
针对雷达系统整体性能进行分析，雷达测量精度则是主要一个方面，这里结合工程实践经验，探讨了二次雷达测角、测距精度的因素方面问题，以及存在的误差问题。
1.1 影响二次雷达测角精度的主要因素分析与思考
（1）在传动与伺服系统误差方面，可以看出，天线每圈扫描具有非相关性，其直接影响到目标航迹抖动问题，一般来说，方位测量量化误差则是由角编码器的最小量化刻度所决定。
（2）在机载应答机频率漂移中，根据国际民用航空组织规定，机载应答机发射频率符合1090MHz±3MHz范围内，在此过程中，可能存在频率漂移问题，会出现天线接收方向图的不一致性存在，具有一定的测角误差。针对机载应答机发射的应答信号来说，带通滤波器往往呈现出1090MHz±3MHz范围，对于带宽范围来说，则存在±0.3dB的浮动。在这样情况下，会造成符合天线波束范围内，飞机应答频率存在不一致性，就会出现频率漂移造成的方位误差问题，难以进行修正处理。
（3）在接收系统热噪声引起的误差方面，根据相关的文献资料，得到如下的系统热噪声下的单脉冲测角误差：
（4）在A/D量化误差方面，针对单脉冲二次雷达接收机的特点，以及所使用的对数中频放大器来说，其数值与差通道信号比值则为和差对数视频信号的差值。这样情况下，由于对数响应的微小偏离的影响，难以避免出现方位测量误差问题。
（5）在角敏函数表量化误差方面，一般来说，都是结合二次雷达采用单脉冲测角，这样就应该通过OBA（目标偏离瞄准轴角度对应表）进行查表处理。由于OBA表存在最小增量带，这样就会造成测角的误差出现。
结合实际工况参数要求，考虑上述因素存在的测角误差，此类型的二次雷达的测角精度能达到0. 060b。
1.2 影响二次雷达测距精度的因素分析与思考
（1）在大气折射方面，考虑到大体密度在地标分布的不均匀性的特点，这样就会导致传播中的电波射线出现折射问题，在距离测量中造成误差问题。
（2）在机载应答机延时抖动方面，根据ICAO标准要求，当时间基准选择为询问脉冲P3前沿时，第一应答脉冲前沿则是处于3μs±0.5μs范围内，会出现的延迟抖动为±0.1μs，在这样情况下，则会造成测距误差的出现。
（3）在接收系统热噪声引起的误差方面，结合文献的研究报告，可以看出这方面的测距误差计算公式如下：
（4）在应答处理器时钟采样频率方面，结合工况要求，应答处理器进行回波采样，相应的时钟频率则会直接使得测距精度受到影响。
（5）在视频采样误差方面，针对所产生的PSV信号来说，应该保证实现三次以上的采样，在基础上，进行目标中的前沿、后沿的确定，保证实现PSV。
利用上述分析结果，针对某二次雷达参数的要求，进行测距误差的计算和分析，从结果分析，其测距精度（均方根值）可达15. 9 m。
通过上述分析和思考，在二次雷达的测距、测觉精度方面，以及误差分析中，存在以上的种种因素，应该结合实际工况和硬件条件要求，特别是应该考虑标准报文格式、机载应答设备等进行思考。这里结合工程实践经验，论述了如何有效进行二次雷达数据处理，涉及到相关的提升雷达测量精度方法如下。
2 测角精度改善方法
2.1 OBA表自校准技术
在航管二次雷达系统中，往往都是采用和差单脉冲测角。二次雷达具有信噪比高的接收信号，同时，幅相信息都在每个应答脉冲中，这样能够保证精度要求。对于单脉冲测角来说，则是主要利用OBA表的准确性来控制精度方面的要求。从实际情况来看，考虑到雷达阵地中的天馈系统性能差异、电磁环境影响等，在内部环境中进行标定处理的OBA往往无法满足实际需求。一般情况下，都是利用自动校准技术来获得精度高的OBA表数据，实现单脉冲测角精度要求。
在具体的实现中，固定应答机在地面进行架设，结合不同的偏轴角下的和差通道幅度比值，进行相关的信号的实时统计。针对统计值，利用统计平均的方法，拟合高阶曲线方法，得到符合实际需求的OBA曲线，在分别进行离散化处理，满足实现SDR值与目标偏轴角的对应。
2.2 最小二乘法测角
航管二次雷达中，常采用单脉冲比幅测角方法。如果在雷达接收通道幅漂移情况下，或者目标距离远信噪比低的问题，这样就会严重影响到单脉冲测角性能。从精度角度考虑，为了解决上述问题，应该对于测角方法进行适時变换处理。进出波束测角法、最大幅度测角法则是常用的替代方式。所谓的进出波束测角法，就是将目标方位定位于目标进出波束角度的均值；所谓的最大幅度测角法，目标方位则是目标回波幅度最大时的波束指向。
上述方法较为只用于工程领域中，能够方便实现操作。经过数据统计分析，部分的目标回波幅度最大值附近表现为较为平坦情况，且存在随机起伏特点，部分还存在不完全对称情况，这些都会造成测角精度下降。
3 测距精度改善方法
针对大气中传播的折射影响进行分析，容易出现测距误差问题。在利用雷达数据处理软件中，应该重点考虑折射误差修正问题。由于在实际工作中，存在不确定的大气折射强度问题，这样难以寸照合适的折射修正模型。这样情况下，则应该结合指数模型的基础上，参考多次飞行的经验数据，进行拟合得到误差修正曲线。利用数学统计方法，进行折射误差修正处理，在测距精度方面，能将误差控制在10m内。
4 结束语
利用上述分析的方法和措施，结合新型的航管二次雷达实践应用，经过飞行数据测试与检验，嫩巩固将雷达测距精度控制在20m范围，测角精度在0. 06b范围。当前，我国的离散寻址信标系统正在不断完善过程中，二次雷达具备S模式功能，能够利用双向数据链路来实现飞机的气压高度、维度、精度方面的数据，利用坐标转换，便可以得到精确定位的要求。利用上述方式，能够保证二次雷达的测量精度的提升，获得更加丰富的信息。
参考文献
[1]张虹.单脉冲二次监视雷达精度的提高[J].现代雷达，2008（12）.
作者单位
中国电子科技集团公司第十研究所 四川省成都市 610000
