范 毅 朱超猛
中国民用航空新疆空中交通管理局 新疆 乌鲁木齐 830000
摘要：随着低空空域的深入利用，不断有新技术应用于空域监视当中，这在一定程度上促进了民航系统的快速发展，本文就主要结合民航监视的实际特点，从我国民航的现状和监视技术发展出发，分析二次雷达系统在民航监视中的应用。
关键词：二次雷达系统；民航监视；应用
我国通用航空服务保障体系的建设相对滞后，特别是对于大范围的低空监视服务，目前难以满足民航的快速发展。为了增强民航监测服务能力，逐步建立和完善我国低空监测服务保障体系，本文详细介绍了二次雷达在我国民航体系中的运用。
一、民航飞机飞行安全的发展现状
飞机的飞行安全是我国最为关注的问题。通过对民航安全的具体研究，发现风切变、湍流和鸟击危险严重影响了飞行安全。民航业作为我国当前航空业务中不可或缺的一部分，只有增强民航的安全性，才能够从根本上保证我国整体航空业务的稳定发展。而雷达可以有效地检测飞行中的潜在危险，从而避免飞行事故发生。但国内对雷达的研究起步较晚，部分雷达的具体应用尚未真正实现。要把发展民航运输和国家物联网科技结合起来，建立新的雷达探测系统，加强民航雷达的发展。
二、监视技术的分类
1、一次监视雷达
一次监视雷达是通过雷达自动辐射电磁波，探测来自飞机的电磁波反射信号，对飞机进行定位和跟踪的雷达系统。空管监视雷达包括短程空管主监视雷达、远程空管主监视雷达和地面监视雷达。
2、二次监视雷达
二次监视雷达是一个雷达系统，它通过安装在地面基站上的询问发射机和机载应答器响应信号来定位和跟踪装有机载应答器的飞机 (见图1)。空管二次监视雷达主要包括S模式空管二次监视雷达和A/C模式空管二次监视雷达。
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图1 二次雷达原理
3、多点定位系统
MLAT是一种利用多个地面基站接收飞机发出的相同响应信号，并通过各种算法计算各基站接收到的时间差，以实现飞机定位和跟踪的系统。当多点定位技术应用于终端区域监控时，称为广域多点定位。
4、广播式自动相关监视
ADS-B是一种监控技术，它能够在广播模式下通过数据链路自动发送或接收信息，如身份、位置和其他有效数据。这些信息可以用于车辆，机场活动区的飞机和其他物体。目前ADS-B技术可选的数据链路技术主要有4 VHF数据链路、S模式 1090 MHz扩展报文和通用接入收发器。
三、二次雷达系统在使用过程中存在的干扰问题
1、窜扰问题
二次雷达的工作主要是在相互配合的过程中为询问器和应答器提供相应的信息。当有特殊需要时，为空中目标设置应答机，然后增加查询机的数量，并根据安排的各种查询任务进行询问 [1]。而它在工作中最经常遇到的问题就是信号干扰，其会导致本应传输的信息无法到达，最终造成严重影响。
2、绕环现象
雷达天线的辐射信号可以显示不同方向的能量强度，这些不同的能量强度形成了雷达天线在分布方向上的波瓣图。如果位于旁瓣，它将偏向于强功率查询信息，以相反的方式触发转发器响应查询信号，并且雷达在接收过程中可能会受到这些错误目标的干扰。这些误差目标主要分布在雷达附近和雷达中心环上。这种现象被称为绕环现象，它对雷达的分辨率或位置的精确确定具有促进作用。
四、二次雷达系统问题的解决措施
1、窜扰问题的解决方法
辅助雷达系统在应用过程中产生的的干扰主要是由电磁信号导致的。因此，在使用辅助雷达系统时，有必要处理这种干扰。可以借助多雷达数据融合方法，对应答器掺杂的干扰信息或直接响应信息进行采集和处理，观察者可以一次接收到更清晰的信号。从这里可以看出，多雷达数据融合方法能够有效解决二次雷达系统应用过程中产生的窜扰问题。
2、环绕现象的解决方法
为了解决旁瓣的影响，需要不断改进雷达设计，利用传输信道的方法对两个信道的功率进行比较。例如α信道主要产生P1-P3的发射功率，Ω信道主要产生P2 发射功率。在传输到空中的过程中，信号可以通过射频设备传输到这两个通道。其中，Ω产生的信号缺乏方向性，各方向的功率大多相似。所以，转发器必须通过比较两个信道产生的功率来更准确地识别主瓣信号和旁瓣信号。最终形成旁瓣抑制功能。
五、雷达监视系统的应用
1、雷达对空中鸟情的探测应用
飞机在空中飞行过程中，会遇到许多飞行障碍。事实上，飞机的飞行阶段是飞机最脆弱的时刻。任何空中障碍都可能导致飞机坠毁，从而严重威胁飞机的安全。飞行鸟类是飞机飞行的最大威胁之一。由于鸟类的特殊性，航空航天业将鸟类撞击危害定义为A类航空危害。雷达技术可以探测到飞机飞行区域的鸟类，进一步帮助飞机避开鸟类，减少鸟类撞击飞机的危害。然而，通用雷达在探索鸟类方面仍然存在一些问题。民航企业在雷达探测的基础上，建立了雷达预警系统，加强对特定鸟类活动的探测，形成了鸟类探测雷达。这种特殊的雷达根据鸟类的不同体型反馈给飞机。使不同频段的飞行员可以操控飞机有效地避开鸟类安全飞行。此外，可以在整个航空系统中有效利用气象雷达建立相应的鸟撞危害防护系统，帮助飞机快速解决空中遇到的鸟撞危害 [2]。
2、雷达对于大气流的探测应用
大气湍流是大气在天空中快速不规则运动的表现。这种不规则的大气湍流不仅造成飞机飞行困难，还加大了局部降雨的可能性，进一步增加飞行障碍，对内部乘客的人身安全造成很大威胁。在天气雷达的探测过程中，主要利用多普勒技术回波模型显示湍流。雷达将湍流解析为粒子速度不规则、偏差较大的气象活动。在探测过程中，雷达将这种速度偏差反映为频谱，而对湍流变化的检测则会形成频谱变化。技术人员可以实时监测频谱宽度，从而保证飞机飞行的安全。普通雷达通过间接探测和区分大气湍流以及降雨产生的回波形状来测量大气湍流的运动，但普通雷达不能快速有效地得到正确结果。为了确保飞行安全，各航空企业使用国外湍流探测器，大大提高了雷达监测湍流区域的能力。通过详细显示频谱模型的高频回波形状，可以快速、准确地得到飞行轨迹中的湍流区，从而获得明显的特定性能，最大限度地提高民航飞机的飞行安全性。
结语
二次雷达能很好地保证民航飞机的飞行安全，有效地避开空中飞鸟，清晰地探测到大气湍流，这对我国民航飞机的发展大有裨益。为了中国未来的航天之旅，有必要广泛推广二次雷达。
参考文献
[1] 刘松义.二次雷达系统干扰等问题的解决方法 [J].电子测试，2019(23):124-126.
[2] 陈华芝.监控技术对提高民航运行效率的作用研究 [J].科技创新，2020(04):41-42.