浅谈航管二次雷达航迹形成的原理及流程

摘要：航管二次雷达航迹形成可分为点迹生成、航迹初始化、点迹和航迹相关、航迹的过滤和预测、航迹终止和虚假目标处理等过程。

关键词：二次雷达，点迹，航迹

0 引言

[1]20世纪50年代中期，由于敌我识别雷达技术在空中交通管制领域中的应用，出现了SSR（Secondary Surveillance Radar二次监视雷达，简称二次雷达）系统，管制员可以从雷达屏幕上看到飞机的代码、空间位置、速度、上升下降等参数。随着飞机性能的迅速提高和空中交通的日趋繁忙，要求进一步缩小飞行的间隔，常规的SSR由于精度有限和不能处理靠得很近的飞机（混淆目标）， 因此难以满足此要求。英国COSSOR公司于80年代初率先推出了单脉冲二次监视雷达（MSSR），提高了精度，实现了混淆目标的鉴别，使飞机的飞行间隔时间可缩短到一分钟。现在MSSR已成为当今空中交通管制系统中二次监视雷达的主流设备。

1 二次雷达航迹形成的原理及流程

在二次雷达的工作流程中，航迹形成是非常重要的步骤，可分为点迹生成、航迹初始化、点迹和航迹相关、航迹的过滤和预测、航迹终止和虚假目标处理等过程。

雷达在一次天线扫描中，检测到目标回波，判定目标的存在。通过信号处理器对目标回波计算并录取目标的距离、角度、速度等信息，将一次天线扫描中目标的多个应答（应答群）相关并解码得到的应答报告称为点迹。

对获得的点迹（二次点迹：含有位置和代码信息）和跟踪中的稳定航迹和建立中的暂时航迹进行相关处理，未相关上的点迹（即自由点迹）可形成暂时航迹用于航迹初始化。

在点迹和航迹的相关处理中，二次雷达基于过去测量的点迹位置信息，对目标下一个位置进行预测。以预测位置的中心设置航迹波门（波门一般由目标的高度、距离、速度等确定，波门设置要求真实目标以较大概率能落入波门，同时又要求无关的点迹尽可能少进入波门），再根据获得的点迹是否落在波门内，如果落在稳定航迹或者暂时航迹的波门内，且该点迹的S模式地址码和A码与航迹一致，则该点迹与对应航迹相关。如图1航迹波门所示。

需要注意的是，[2]对于A/C 模式目标的航迹生成应至少经过三次相关判决；对S模式目标至少检测到一个选呼应答，并由选呼应答确认后生成一个新的航迹；或接收到由协同监视数据（SCN）发起的选呼而直接生成一个新的航迹。

对相关上的点迹送相应航迹做进一步处理，即对航迹进行滤波、更新和预测。具体是：二次雷达使用卡尔曼滤波算法对航迹进行过滤并更新，使得航迹更加平滑和更贴近目标的真实航迹，并基于过去测量的点迹位置信息，对目标下一个位置进行预测，并当此预测位置的雷达收到的点迹送来后，再对预测值加以修正并输出。如果没有飞机应答报告与该航迹相关，那么雷达就会根据之前的航迹数据（速度、航向和加速度等）进行预测（外推）。

对于AC模式来说，连续外推三次且该目标未处于顶空盲区时，应能对该目标进行航迹终止； 未收到 S 模式的目标应答且没有收到协同监视数据中关于该目标的相关信息时，应能对该目标进行航迹外推，连续外推三次且该目标未处于顶空盲区时，应能对该目标进行航迹终止。

此外在航迹的处理中，雷达应具备虚假目标处理能力。包括反射应答目标、异步干扰应答目标、分裂目标、环绕目标，并应具备重复航空器地址码目标处理功能。

最后二次雷达内部形成报告，报告信息包括距离、方位、代码、高度、目标描述（常规模式或者s模式全呼或者选呼）、FS、CA和comm-B数据等。并后续封装成ASTERIX CAT01/048报文上报给空管自动化系统使用。其中A/C 模式二次雷达的目标数据往往使用 CAT001 报文格式进行封装，S 模式二次雷达的目标数据往往使用CAT048报文格式进行封装。

2总结

航迹形成可分为点迹生成、航迹初始化、点迹和航迹相关、航迹的过滤和预测、航迹终止和虚假目标处理等过程。当航迹生成后形成报告，并封装成ASTERIX CAT01/048报文上报给空管自动化系统使用。

参考文献：

[1]张蔚 二次雷达原理[M].北京：国防工业出版社，2007.11

[2]霍振飞、张德等 空中交通管制二次监视雷达系统技术规范[S].北京：中国民用民航局，2024.3