監(jiān)視雷達(dá)交通管理論文

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一、機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)的類(lèi)型

早期機(jī)場(chǎng)使用的監(jiān)視雷達(dá)都運(yùn)用ka波段（24GHz～35GHz），那個(gè)時(shí)期，這種雷達(dá)設(shè)備具有較高的分辨率，但因其覆蓋范圍太小，在惡劣的天氣條件下效果更差。所以，國(guó)際上多數(shù)國(guó)家管理部門(mén)與雷達(dá)生產(chǎn)商開(kāi)始致力于雷達(dá)低頻性能的研究。現(xiàn)階段，世界范圍內(nèi)使用較為廣泛的場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)主要有Ku波段和x波段兩種形式。x波段雷電設(shè)備運(yùn)用開(kāi)槽的波導(dǎo)天線，實(shí)際工作時(shí)處于單頻率狀況，設(shè)置的頻率為10GHz。Ku波段雷達(dá)設(shè)備實(shí)際工作時(shí)處于頻率分集狀態(tài)，運(yùn)用的反射天線和專(zhuān)用電子設(shè)備工作，工作的頻率約為16GHz。根據(jù)雷達(dá)天線仰角波瓣圖可知，x波段開(kāi)槽天線的主要特性為15°仰角波瓣圖。Ku波段反射器的天線當(dāng)做監(jiān)測(cè)雷達(dá)使用時(shí)是3°的仰角波瓣圖。從理論角度來(lái)說(shuō)，運(yùn)用銳仰角的波瓣圖能夠降低雨對(duì)雷達(dá)探測(cè)效果的影響。為了有效抑制雨點(diǎn)反射，使用圓極化方式必不可少。Ku波段運(yùn)用圓極化方式，x波段運(yùn)用線性極化方式，所以這種設(shè)置無(wú)法對(duì)雨點(diǎn)反射起到抑制效果。由方位波瓣圖可知，高分辨率雷達(dá)規(guī)定必須設(shè)計(jì)較窄的脈沖寬度（≤40ns）和方位天線波瓣（≤0.35°）。Ku波段的雷達(dá)系統(tǒng)，多運(yùn)用半徑為4m的反射器天線獲取所有的性能。x波段雷達(dá)雖然應(yīng)用領(lǐng)域比較廣，但因其波段分布比較廣泛這在一定程度增大干擾的風(fēng)險(xiǎn)，主要表現(xiàn)在靠近海岸的機(jī)場(chǎng)。

二、機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)的設(shè)計(jì)方案

1監(jiān)視雷達(dá)的作用從國(guó)際民航組織的相關(guān)規(guī)定可知，機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面設(shè)置監(jiān)視雷達(dá)可以對(duì)機(jī)場(chǎng)活動(dòng)區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)也可以監(jiān)視非活動(dòng)區(qū)域，可以快速精確得出機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面飛機(jī)和車(chē)輛運(yùn)動(dòng)清理。設(shè)置監(jiān)視雷達(dá)可以幫助管制人員及時(shí)清楚的掌握?qǐng)雒孳?chē)輛和飛機(jī)的靜止和運(yùn)動(dòng)狀況，可以判斷飛行跑道是否出現(xiàn)占用，必要時(shí)也能為飛行器、救援車(chē)輛等提供緊急情況的導(dǎo)航信息。

2基本組成機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)是由室外和室內(nèi)兩個(gè)單元組成。室外單元主要有：天線、體現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)、饋線室外部分；室內(nèi)單元主要?jiǎng)澐譃椋菏瞻l(fā)機(jī)柜、配電箱、綜合機(jī)柜、饋線室內(nèi)部分等。除去天饋和伺服系統(tǒng)之外，其他系統(tǒng)都使用雙套熱備份。

3建設(shè)要點(diǎn)運(yùn)用頻率分集、頻率捷變提升目標(biāo)在雜波環(huán)境下的檢測(cè)概率和精度；運(yùn)用圓極化有效改善雨雜波狀態(tài)下的檢測(cè)性能；運(yùn)用寬帶線性調(diào)頻信號(hào)通過(guò)脈沖達(dá)到高距離向分辨力。使用非色散水平窄波束實(shí)現(xiàn)方位的高分辨率。同時(shí)，場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)的實(shí)際探測(cè)效果與雷達(dá)天線的高度有很大關(guān)系，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)表明，天線的架設(shè)高度最合理的范圍是30~60米。過(guò)高或太低都會(huì)帶來(lái)不良影響。為了提升雷達(dá)的分辨率，場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)天線的最遠(yuǎn)區(qū)域不能太大。雷達(dá)的分辨率由徑向分辨率和角分辨率組成。徑向分辨率主要與雷達(dá)設(shè)置的發(fā)射脈沖寬度有關(guān)，對(duì)角分辨率則受到信號(hào)波長(zhǎng)及目標(biāo)距離的影響，對(duì)角分辨率與波長(zhǎng)成正比，與距離成反比例。通常狀況下，x波段的監(jiān)視雷達(dá)在-3dB部位的天線波瓣會(huì)為2000米處的目標(biāo)提供12.6m的精度。由此可知，場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)對(duì)重要監(jiān)測(cè)區(qū)域的距離不要果園，一般不能超過(guò)1500m，從而保障最少達(dá)到15m的角精度。

4設(shè)計(jì)方案根據(jù)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)的主要功能及技術(shù)選取機(jī)械掃描完成3600目標(biāo)監(jiān)視的目的。為了提升該系統(tǒng)的安全性、可靠性設(shè)置開(kāi)關(guān)切換雙機(jī)冗余熱備份架構(gòu)；從機(jī)場(chǎng)的實(shí)際情況設(shè)計(jì)的雷達(dá)監(jiān)控可以劃分為監(jiān)視、引導(dǎo)及控制、操作及顯示三個(gè)模塊。考慮到整個(gè)系統(tǒng)的完整性，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)置管理控制級(jí)（AUPERVISOR）就能達(dá)到維護(hù)、管理系統(tǒng)的目的。因某些特殊任務(wù)的需求，系統(tǒng)還設(shè)置了遠(yuǎn)程顯示模塊。從技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)，監(jiān)視模塊中配備雷達(dá)頭、收發(fā)機(jī)等處理單元，合理指引控制模塊和操作顯示模塊的各項(xiàng)操作。因雷達(dá)頭嚴(yán)重制約著系統(tǒng)的作用范圍、精度，根據(jù)長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)研，獲取以下比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料。下文是以x波段和ku波段的雷達(dá)從技術(shù)性能上展開(kāi)比較。因ku波段的雷達(dá)其垂直波束俯角遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于x波段雷達(dá)，可以得出ku波段的雷達(dá)具有良好的俯視角，能更好的覆蓋較近區(qū)域。對(duì)比兩者的波瓣寬度可知，ku波段的雷達(dá)定位精度明顯高于x波段雷達(dá)。因ku波段和x波段的雷達(dá)兩者的重量分別為762kg、1500kg，ku波段雷達(dá)比后者較輕，又因其尺寸也比x波段雷達(dá)小，這對(duì)正在建筑的站坪沒(méi)有太大的影響。綜合上述因素可知，ku波段雷達(dá)在關(guān)鍵技術(shù)性能方面明顯優(yōu)于x波段雷達(dá)。

三、結(jié)論

綜上所述，民用機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面設(shè)置監(jiān)視雷達(dá)可以對(duì)機(jī)場(chǎng)活動(dòng)區(qū)域內(nèi)的飛機(jī)、服務(wù)車(chē)輛及障礙物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)量結(jié)果會(huì)與機(jī)場(chǎng)的固定設(shè)施展開(kāi)綜合進(jìn)行科學(xué)管理，便于為管制員提供最佳的場(chǎng)面監(jiān)視參考，從而提升機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面管理的效率和能力。

作者：王思韻單位：中國(guó)民用航空中南地區(qū)空中交通管理局運(yùn)行管理中心