[发明专利]基于干涉仪体制的航管二次雷达应答信号测向方法

说明书

技术领域        

本发明涉及无线电监测技术领域，尤其涉及一种基于干涉仪体制的航管二次雷达（以下简称二次雷达）应答信号测向方法。

背景技术

二次雷达由地面询问机和机载应答机组成，二次雷达系统是实现空中交通管制的重要手段。地面询问机以1030MHz信号对机载应答机进行定向询问，包括A、C模式，机载应答机收到有效询问信号后以对应模式1090MHz信号全向应答，地面询问机检测到对应应答信号就实现了对载机的探测定位和信息获取。机载应答机同时可接收机载防撞系统ACAS发起的询问信号，包括A、C、S模式，并以对应模式进行全向应答。

二次雷达相对一次雷达具有许多优点：发射功率小、抗地物杂波干扰能力强、能够获取飞机批号和高度信息等。但也存在不足：为了获取高的测角精度，二次雷达地面询问天线采用窄波束设计，方位面3dB波束宽度一般不超过10度，通过机械扫描实现宽空域覆盖；地面询问机需主动发射询问信号，因此系统复杂、功耗大、造价高。二次雷达地面询问机主要布设在机场和一些重要航路节点，在其覆盖范围之外的区域，目前还缺乏有效的对空监视手段和设备。我国陆地和海洋边界线长而曲折，为了对进入我国领空的民航飞机进行有效监视，亟需提出一种新的探测方法，并要求新方法具有系统简单、设备造价低、能高精度测量飞机方位等特点。

无源测向通过无源接收目标信号来对目标进行测向，不需要发射机，因此从降低设备成本来说是合适的。针对A、C模式，通过信号无源接收可对载机平台进行测向，同时解算信息；针对S模式，除可对载机平台进行测向外，通过对报文信息解析提取经度、纬度、高度数据还可对载机平台进行无源定位。二次雷达机载应答机可以全向接收询问信号，特别是在二次雷达地面询问机覆盖范围之外的区域可接收机载防撞系统ACAS发起的询问信号，并进行全向应答，而随着航空运输业的发展，在今后民航飞机均会强制要求安装和使用ACAS，因此无论从技术实现上，还是从外部条件上来说对二次雷达应答信号进行无源接收和测向都是可行的。

相位干涉仪测向技术具有测向精度高、瞬时测向范围宽、测向速度快、能被动测向等优点，被广泛用于电子侦察领域的测向设备中。为了提高测向精度，就要求大的基线尺寸；而基线尺寸增大到一定长度时会引起相位测量模糊。工程上围绕如何解相位模糊提出了很多方法，其中较简单的要算长短基线法，长基线用于保证测向精度，短基线用于解相位模糊。相位干涉仪测向技术还有一个很大的缺陷：在越靠近天线基线方向的区域测向误差越大，在天线基线方向上测向误差为无穷大以致不能测向。

二次雷达地面询问系统功耗大、造价高、覆盖范围有限。怎样通过一种低成本、功能满足要求、性能优越的方法来对二次雷达地面询问系统作用范围外的空中飞机进行有效监视，提升对空监视范围，是空管监视领域亟需解决的问题。

发明内容

    本发明针对二次雷达地面询问系统的不足，空管监视领域提升对空监视范围的需求，以及单基线相位干涉仪测向方法的固有缺陷提出了一种基于干涉仪体制的航管二次雷达应答信号测向方法。

 

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：基于干涉仪体制的航管二次雷达应答信号测向方法，该方法基于二次雷达应答信号地面测向系统，所述系统由3个定向天线单元构成测向天线阵，其特征在于：增加1个宽波束天线单元，用于接收旁瓣抑制和控制最大瞬时测向范围，还包括以下步骤：

步骤1：自动幅相校准；

    步骤2：接收信号；

步骤3：参数测量；完成各接收通道信号频率、幅度、相位的参数测量；

步骤4：接收旁瓣抑制；通过旁瓣抑制控制最大瞬时测向范围；

步骤5：相位差计算及解相位模糊，通过基于穷举的长短基线法实现解相位模糊；

步骤6：通过相位方位映射完成方位解算。

优选方案：步骤1中通过控制幅相校准电路，产生幅相校准信号，经过等功分后分别耦合进入甲、乙、丙、丁共4路接收通道，在各接收通道输出端分别测量幅度、相位数据，找到由通道失配带来的固有相位误差、幅度误差。

优选方案：步骤2中4个天线单元根据来波信号形成4路接收信号，4路射频通道分别对各自射频信号进行预选、低噪声放大、滤波等信号调理，然后进行同步射频数字化。