一维相控阵二次航管设备标校新方法

【摘要】雷达标校是车载警戒系统数据融合的必要条件，为了提高车载警戒系统数据融合的有效性，提出了一种基于ADS-B标校车载一维相控阵二次航管设备的新方法，并对标校系统进行了设计和有效性分析。该方法已经在某车载二次航管雷达的标校和方位精度检验中成功应用，该标校系统设计简单，适用广泛，可同时为军事和民用车载雷达标校提供极大的方便。还可以推广到其他相关领域。

【关键词】SSR ADS-B；测角精度；标校

1.引言

二次航管设备是车载警戒系统中重要的设备，其录取的飞机方位、距离、高度和呼号，与一次雷达的航迹数据匹配，可以形成完整的空域态势，可以让管制员精确掌握飞机的水平和垂直距离，准确的调配飞机飞行时间间隔。车载警戒系统在交付用户前，要对警戒探测系统的所有雷达的零位一致性进行标校和验证，以消除或减少系统误差。然而，至今车载雷达的标校工作还是比较困难的工作，在静态标校中，传统做法是利用标校塔进行标校。受到天气条件以及标校塔少，特别是二次航管设备标校时，在标校塔上安装二次航管应答机比较困难，标校距离较短，以及多径影响等的限制。

针对现有车载雷达标校方法中存在的上述诸多不便和缺点，基于民航飞机绝大部分都已经安装了ADS－B设备，本文提出并设计实现了一种基于ADS-B定位数据的雷达标校和检验新方法。通过数据分析处理，得到二次航管设备方位和距离数据与ADS-B的数据的偏差，通过设定应答信号延时实现可变距离标校；设定零位偏差，实现与其他警戒探测系统的零位一致性。此方法可以实现全方位角度的标校，能够有效地满足车载警戒系统标校需求，特别适合相控阵雷达的标校。

2.原理

2.1 定义

广播式自动相关监视系统ADS-B（Aut-omatic Dependent SurveillanceBroa-dcast）是一种基于全球卫星定位系统和利用地空、空空数据链通信完成信息传递和交通监视的空管监视新技术，即航空器通过广播模式数据链，自动发送由机载导航设备和定位系统生成的数据包，包括航空器识别、位置（高度、经度、纬度）、速度及意向信息等。地面和其他航空器可以接收此数据包，并用于各种用途。但目前ADS-B在雷达标校中的应用还是很少，本文利用在车上安装高精度差分GPS同步获得本地雷达的定位数据和利用ADS-B接收设备获取目标飞机的定位数据，解算目标真值，与二次航管设备采集的航迹数据按时间和空间位置进行匹配和插值，从而到达标校和检验的目的。

2.2 标校原理

基于ADS-B数据的雷达标校方法实质是一种GPS标校方法，但是又具有其自身的特点，最突出之处是一般的GPS数据标校方法基于标校塔的限制，只能在几个固定的位置进行标校，通过ADS-B数据，可以进行全方位，全距离段，即全空域的标校，可以最大限度的修正系统误差，特别适合相控阵雷达的标校。

如图1所示为标校基本流程图。通过本地ADS-B接收机接收多个空中民航飞机的飞行航迹，与SSR航迹进行关联处理，得到相匹配的航迹。用匹配后的目标飞机的ADS－B定位数据和本地高精度GPS定位数据，解算出目标飞机相对本地二次航管设备的极坐标，作为二次航管设备探测目标飞机的真值。对二次航管设备录取的目标航迹和GPS目标航迹进行时空匹配和插值。最后用二次航管设备航迹数据和匹配真值数据计算系统误差和标准偏差。将多个民航飞机获得的系统误差进行融合，求取一个最优的雷达误差进行校准。

3.标校系统设计

3.1 系统组成

3.2 标校数据采集

标校数据的采集包括本地GPS定位数据，目标飞机GPS定位数据和雷达目标探测航迹数据三方面：

2）目标飞机GPS数据：由ADS-B接收附近空域的各型飞机发送的飞机定位信息。观察显示屏上的飞机分布，比较标校范围内目标的距离和数据发送率，选择一个合适的目标飞机进行跟踪读取数据。ADS-B的数据发送率一般不稳定，发送率通常与目标飞机的航行状态有关。

4）利用仪器（如全站仪）测定相控阵天线中心相对GPS天线中心的位置关系，二者的位置在装备车上必须固定，通过计算可以得到天线中心位置的实时GPS位置信息。

3.3 数据分析与处理

4.结束语

机械扫描天线的雷达标校，利用传统的雷达标校塔标校即可获的很高精度的标校值。相扫天线在各个方位的波束宽度各不相同，测量误差随着扫描角度的增大而增大，利用标校塔标校存在局限型，充分利用二次雷达和ADS－B的数据特性，采用此方法标校，大大减少了对试验条件的要求。标校结果表明，此方法可以满足二次航管的标校要求，可以大大降低试验成本。

参考文献

[1]张尉,徐炎祥.二次雷达原理[M].北京:国防工业出版社,2009.

[2]张驿,王辉,温剑,张云,何海丹.摇摆状态一维相控阵天线波束指向修正[J].电讯技术,2011,51(6).

[3]MH/T 4010-2006,空中交通管制二次监视雷达设备技术规范[S].

作者简介：王谊（1979—），男，四川邛崃人，工程师，主要研究方向：二次雷达。