石家庄国际机场二次雷达天线电机监控系统设计及功能实现
Indra二次雷达速度跳变分析处理
研究Technology StudyI G I T C W 技术24DIGITCW2021.040 引言我国民航事业迅猛发展，航班量显著增长。
以云南管制区为例，随着昆明长水国际机场投入运行，旅客及货邮翻倍增加，云南空中管制安全保障压力日益增长。
在巨大的航班量和安全压力下，稳定可靠的雷达监视信号质量对管制部门就至关重要了。
目前，全国有22套西班牙INDRA 公司20 MP/L MODE-S 单脉冲二次雷达应用在空管系统，仅云南管制区就有3套。
对该雷达目标速度相关故障分析及排查，对类似问题排查可提供思路及借鉴。
1 I ndra 二次雷达目标速度跳变情况概述云南某雷达站Indra 二次雷达在S 模式和A/C 模式下均出现部分目标速度跳变情况，该站点切换雷达工作通道故障现象无改善。
雷达目标速度跳变范围从20 Nm/h 至1 200 Nm/h 随机出现，其中，个别雷达目标除航班速度跳变外，还出现目标分裂、位置倒退的情况。
如图1所示。
2 二次雷达目标速度测算原理航迹跟踪是基于天线扫描到扫描之间的航迹和点迹之间的相关处理实现的。
不断测量一个目标的位置，将点迹和航迹文件中的航迹进行相关处理，并进行平滑滤波，才能连成航迹[1]。
继而计算出目标的速度和航向，外推出航迹的未来位置，这一系列的处理称之为跟踪。
能够在天线不断扫描过程中对几十批或更多的目标实行跟踪，是边跟踪边扫描（Tracks-While-Scan ）系统的任务。
完成跟踪后，计算出目标速度。
简单理解为在一个更新周期（4 s ）内前后两个点之间的位移量（距离矢量）与更新周期（4 s ）的比值即为速度。
3 故障排查思路3.1 航迹跟踪处理部分排查根据二次雷达测速原理，首先排查航 迹跟踪处理相Indra 二次雷达速度跳变分析处理徐晓强（民航云南空管分局，云南 昆明 650200）摘要：通过对航管二次雷达速度构成要素入手，分析排除一例Indra 二次雷达速度跳变。
浅谈二次雷达天线原理
• 104•ELECTRONICS WORLD ・探索与观察浅谈二次雷达天线原理民航福建空管分局 陈 翰【摘要】二次雷达通常使用的是垂直大孔径天线，不同设备厂家所提供的雷达天线型号也是不尽相同。
但这些天线在工作原理上都大同小异，掌握其中通用的内容，就可以很快地学习不同厂家的天线。
【关键词】二次雷达；天线；垂直大孔径1.引言航管二次雷达是通过地面的询问机向航空器发射1030MHz 询问信号，安装有应答机的航空器接收到询问后回返回一个1090MHz 应答信号，雷达设备再接收应答信号来检测、识别目标的方位与距离。
2.二次雷达的工作原理二次雷达的信息交换，是通过将上行询问内容和下行应答内容进行脉冲编码来实现的。
按照ICAO 规范，传统空管二次雷达的询问模式共有6种，分别为1、2、3/A 、B 、C 、D 模式。
实际在民用航空中常用的是3/A 、C 两种模式。
这两种模式主要区别在于P1与P3的时间间隔不同。
P1~P3间隔是指P1和P3的0.5电平处脉冲前沿之间的间隔，其中3/A 模式下，间隔为8us ，C 模式下间隔为21us 。
P1、P2、P3的0.5电平脉冲宽度均为0.8us ，脉冲前沿宽度均为0.05~1us ，脉冲后沿均为0.05~0.2us 。
询问时，可以根据需要，只发射单一模式询问信号也可以各种模式交错询问。
3.天线基本理论天线的具体形式繁多，有多种分类方法，但是其中的基本理论，分析方法以及典型天线的工作原理与点特性却是相通的。
3.1 方向性函数天线的方向性函数是描写天线的辐射作用在空间的相对分布的数学表示式，方向图则是相应的图解表示。
场强振幅的归一化方向性函数定义为：式中，为天线在任意方向上的场强；为在最大辐射方向上的场强。
针对定向天线，它的方向图一般都呈现出花瓣状，而且都包含两个甚至多个波瓣：其中辐射方向上最大的瓣称为主瓣，剩余的瓣均被称为旁瓣或副瓣。
我们通常利用主瓣和副瓣的宽度来描写天线辐射处得能量的集中度。
对民航空管二次雷达系统安全运行的电磁环境分析
对民航空管二次雷达系统安全运行的电磁环境分析民航空管二次雷达系统是一种用于航空交通管制的重要工具，它通过向飞机发送无线电波，并接收被飞机反射回来的信号来实现对飞机位置和飞行状态的监测。
在保证民航空管二次雷达系统安全运行的过程中，电磁环境分析具有重要意义。
本文将对民航空管二次雷达系统安全运行的电磁环境进行分析。
民航空管二次雷达系统需要在一定的频率范围内进行工作。
根据国际民航组织（ICAO）的相关规定，民航二次雷达的工作频率一般在1030-1090MHz的范围内。
在电磁环境分析中，需要考虑该频率范围内的干扰源情况。
可能存在的干扰源包括其他交通雷达系统、无线电通信设备、雷达干扰装置等。
这些干扰源可能会影响到民航空管二次雷达系统的正常工作，因此需要对干扰源进行监测和管理，以确保系统的安全运行。
民航空管二次雷达系统在工作过程中还需要考虑雷达信号的传播路径和传播损耗。
雷达信号的传播路径通常是水平传播，但也会受到地面效应和天气条件的影响。
地面效应包括地形、建筑物等因素，可能会导致信号的反射、衍射和散射，从而影响到雷达信号的强度和质量。
天气条件如大气湍流、降水等也会对雷达信号传播产生影响。
在电磁环境分析中，需要考虑地面效应和天气条件对雷达信号传播的影响，并采取相应的措施来抵消传播损耗，以确保雷达信号的可靠性和稳定性。
民航空管二次雷达系统还需要考虑与其他电磁设备的干扰问题。
在雷达系统的工作频率范围内，可能存在其他无线电设备的工作，如通信设备、导航设备等。
这些设备的工作信号可能会对雷达信号产生干扰，从而影响到雷达系统的工作效果。
在电磁环境分析中，需要对周边的电磁设备进行调查和评估，确保雷达系统与其他设备之间的工作协调性，避免干扰问题的发生。
民航空管二次雷达系统还需要考虑电磁环境中的无线电频谱管理问题。
根据相关规定，民航二次雷达系统的频谱使用需要遵守国家和国际的法律法规和标准。
在电磁环境分析中，需要对频谱使用情况进行监测和管理，确保民航二次雷达系统的频谱使用符合规定，并与其他无线电设备的频谱使用协调一致。
AMS SIP-S航管二次监视雷达系统分析
图1雷达头设系统配置图1AMS SIR-S雷达系统概述1.1系统介绍AMS SIR-S雷达系统采用单脉冲技术,使得测角精度大大提高,理论上分析一个雷达回波就可以确定目标的到达角,从而可以大大减少地面站的询问率,使得异步干扰进一步减少。
由于利用OBA信息和更为强大的计算能力,使得雷达录取时抗击假目标和同步干扰目标性能也大大提升,雷达的水平覆盖范围是0.5-256海里,垂直覆盖角度为0.25度—40度,检测概率不小于99%。
AMS SIR-S雷达系统包括天线Science&Technology Vision科技视界101Science &Technology Vision科技视界群,SIR-S 单脉冲二次监视雷达,双雷达头处理器(RHP),雷达维护监视席位,本地控制和监视系统,以及双以太局域网,其连接如图1所示。
1.2发射机单元发射机单元由两个发射机组成:一个为主发射机,也是和通道发射机;一个是辅发射机,也是控制通道发射机。
发射机采用全固态发射机,并且使用了插接式连接。
发射机输出功率衰减分为8个等级,从-12dB,以2dB 为步进,也可以完全关断输出功率。
输出功率可进行方位编程,每周扫描分为128个扇区,相应每个扇区为2.8度。
在每个扇区对P1-P3和P2的输出功率进行控制。
发射机具有BITE(built in test equipment)自检功能,可向RPCM 发送状态报告,并接受RPCM 控制,其检测可到达LRU (least replaceable unit)级别。
发射机的频率为1030MHz+0.01MHz;输出功率大于62dBm。
如图2为发射机单元原理方框图。
1.3接收机单元接收机采用全固态接收机,并且使用了插接式连接。
接收机单元包含三个匹配的对数通道,分别是Σ通道,Δ通道和Ω通道。
另外还包括了相位检测器。
三个通道各向RPCM 送出两路视频信号,向相位检测器送出一路视频信号。
DLD—100C型与DLD—100A型二次雷达的区别
DLD—100C型与DLD—100A型二次雷达的区别作者：郭井波文敏来源：《电子技术与软件工程》2016年第19期摘要2006年，长春龙嘉国际机场安装了我国民航系统使用的首套国产空管二次雷达。
该雷达是南京恩瑞特实业有限公司（中国电科十四所）研制生产DLD-100A型二次雷达，已连续运行10年。
随着长春龙嘉机场的航班成倍增多及空运能力的提高，对二次雷达的最大目标处理能力提出更高的要求，DLD-100A型二次雷达已经难以满足要求。
恩瑞特公司在2011年研制了新一代具有S模式的DLD-100C型二次雷达，并获得中国民航颁发的使用许可证。
针对两代雷达产品，本文着重介绍新一代二次雷达的产品相对上一代产品的优势及特点。
【关键词】DLD-100C型二次雷达功能提升维护便利 DLD-100A型二次雷达南京恩瑞特实业有限公司2011年研制了新一代具有S模式的DLD-100C型二次雷达，并获得中国民航颁发的使用许可证。
该雷达采用的大规模集成电路已经达到当代先进水平，且采用了当代最先进的处理架构，雷达系统的性能得到极大的提升，不仅目标处理能力、接收机灵敏度、在线状态监测等多项技术指标大大提高，而且由于二次雷达S模式的实现，提高了对密集目标的鉴别率和抗混淆能力，对日益增长的航空业务提供了强有力的技术保障。
由于设备集成度的提高，结构设计的改进，系统的可靠性也大大提升，同时设备的可操作性和可维修性得到很大改善。
1 系统指标提高新雷达采用的大规模逻辑器件和当代最先进的处理架构，大大提高了二次雷达系统的整体性能，目标处理能力由每天线转400批提高到每天线转900批，每扇区64批提高到每扇区80批。
新设备采用先进的数字中频接收机，应答信号的采样率由8MHz提高到20MHz，模数转换精度由8位ADC提高到24位ADC，通过数字中频实现了Σ、Δ接收通道幅相一致性的自动补偿，更好的保障了二次雷达单脉冲功能的实现。
2 实现S模式DLD-100C二次雷达实现S模式功能，从全呼方式变为点名呼叫方式，从根本上解决了多目标相互干扰和混淆的问题，大大提高的目标的发现概率，降低了虚警率，实现了二次雷达对空中应答目标的准确定位和跟踪，还实现了地-空-地之间的数据链功能。
民航二次雷达无时标数据时延监控研究
自动化技术0 引言目前，全国范围内仍有一定数量不带NTPS（网络时钟协议服务器）的老旧雷达正在服役，这些雷达输出的目标报告中没有GPS时标。
自动化系统会根据接收到目标报告的时间和间隔判断雷达数据的有效性并参与融合计算。
如果雷达头传输至终端自动化系统间的数据链路出现长时间累计延时，虽然每次接收到的数据延时都在可接受范围内，但是延时在每次接收中均存在，长时间的积累就会将延时放大，超过可接受范围。
最终导致自动化系统多雷达融合出现错误，产生大面积目标分裂或者偏移，影响管制指挥。
因此，需要设计一种监控方案，可对无时标雷达数据的时延情况进行监控，及时上报告警或丢弃不可用的雷达数据。
1 雷达数据时延监控方案分析雷达数据出现劣化，如丢包、延时、抖动过大等产生的原因，可归纳为以下两个方面：（1）传输造成的时延，如在传输接口链路、转发过程、切换环节引起的传输质量问题或运营商链路由于常规维护、频繁割接和本身的故障造成的传输质量问题。
（2）雷达自身的原因，如雷达头本身在录取、编码处理时，造成的正北帧丢失，扇区不连续，数据包缓存过大等。
因此，针对无时标雷达数据时延的监控方案，可以从两个方面实现：一是为雷达数据打上时标，这又可分为对雷达原始数据加时标进行监控和新增一路带时标的雷达基准数据用作比对；二是在雷达数据进入自动化系统前，对其进行质量分析进而触发告警剔除异常数据。
2 监控方案的实现■2.1 方案一：监控加时标的雷达原始数据目前，绝大多数老旧雷达输出ASTERIX和ALENIA MP2格式雷达数据。
标准ASTERIX格式雷达数据具备时间数据项内容，仅需在雷达头将GPS时间按照标准ASTERIX格式要求加入雷达数据中即可。
ALENIA MP2格式雷达数据没有定义时间数据项内容，如果需要增加时间数据项需要转换为ASTERIX格式雷达数据送自动化系统处理；或者保持原数据内容不变在雷达头输出数据中额外增加时间数据项内容，传输至终端判断有效性后，再去除时间信息送自动化系统，如图1所示。
二次雷达接收系统设计及幅相处理
二次雷达接收系统设计及幅相处理作者：郑殷超来源：《现代电子技术》2011年第09期摘要：为了准确判定目标偏离天线轴的方向和消除旁瓣应答信息干扰，二次雷达接收系统采用了三路对数接收机单脉冲比幅体制，将带有目标信息的射频信号变换成对数视频送至应答处理，通过对和、差通道脉冲信号鉴相器处理，判定目标偏离天线轴的方向；运用对和、控制通道脉冲幅度比较的方法，产生接收旁瓣抑制信号以消除应答干扰。
从实验和产品交付后的使用情况来看，接收机设计合理，幅相处理效果满足雷达整机的要求。
关键词：二次雷达; 对数接收机; 鉴相器; 脉冲比幅中图分类号：TN958.96-34文献标识码：A文章编号：1004-373X(2011)09-0013-04Design and Phase Processing of Secondary Radar Receiver SystemZHENG Yin-chao(East China Research Institute of Electronic Engineering, Hefei 230031, China)Abstract： In order to accurately determine the deviation of the target from the boresight line and eliminate side-lobe response interference, the three-route logarithmic receiver and single pulse amplitude comparison system is applied on the secondary radar receiver system. The system can transfer radio-frequency signal with target information into logarithmic video and send to the responding unit, then the recognition and processing of the sum and difference channel impulse signals can determine the deviation of the target from the boresight line, and the sum & control channel pulse amplitude comparison method can generate side-lobe receiving inhibit signal and eliminate response interference. From the experiment and the usage after delivery, the receiver is well-designed, and its amplitude and phase processing can meet the need of the radar.Keywords： secondary radar; logarithmic receiver; phase detector; pulse amplitude comparison0 引言二次雷达也称为航空交通管制雷达信标系统，通过地面站和目标应答器之间的询问和应答，实现对目标的跟踪，接收到的回波中包含了目标的距离和方位信息、气压高度信息，还可以用于对军用和民用目标的识别。
对民航空管二次雷达系统安全运行的电磁环境分析
对民航空管二次雷达系统安全运行的电磁环境分析民航空管二次雷达系统是民航空域管理和航空交通控制的重要组成部分，它通过接收飞机上的二次雷达回波信号来实现飞机的识别和跟踪。
为了保证二次雷达系统的安全运行，需要对其所处的电磁环境进行分析和评估，以确定可能存在的电磁干扰源和应对措施。
对于二次雷达系统而言，最常见的电磁干扰源是来自其他无线电频段的发射设备。
附近的无线电台、电视台和手机基站等都有可能在相邻频段上发射信号，这些信号可能会干扰到二次雷达的接收工作。
需要在设计和选址阶段，确保二次雷达系统远离这些干扰源，或者采取屏蔽和滤波等措施来抵消干扰信号。
二次雷达系统本身也会产生电磁干扰。
雷达发射机产生的高功率脉冲信号可能会对附近的其他电子设备产生干扰。
雷达天线辐射的电磁场也可能对周围的无线电设备产生干扰。
在二次雷达系统的设计和安装过程中，需要合理规划雷达发射机和天线的位置和功率，以减少对其他设备的干扰。
当二次雷达系统工作在接收模式时，可能会受到来自雷电和其他大气电磁干扰的影响。
雷电产生的强电磁场信号可能会对二次雷达系统的接收机产生干扰和损坏。
在设计和安装二次雷达系统时，需要考虑防雷措施，例如设置避雷针和采用合适的防雷设备，以保护系统的安全运行。
对于二次雷达系统而言，还需要考虑电源供应的稳定性和可靠性。
因为二次雷达系统通常需要连续运行，并且对供电的稳定性要求较高，所以需要确保电源供应的可靠性，并且设置备用电源以防止停电和电源故障等情况导致系统瘫痪。
在二次雷达系统的运行过程中，需要进行定期的维护和检查，以确保设备的正常运行和防范潜在的故障和干扰。
定期的天线调校和设备校准可以帮助减少电磁辐射和提高接收精度，从而保证二次雷达系统的准确性和可靠性。
对民航空管二次雷达系统的电磁环境进行分析是保障其安全运行和可靠性的重要环节。
通过合理设计和选址、规划雷达发射机和天线、采取防雷措施、确保电源供应的稳定性以及定期维护和检查等措施，可以最大程度地降低电磁干扰对二次雷达系统的影响，确保系统的正常运行。
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石家庄国际机场二次雷达天线电机监控系统设计及功能实现
前言
二次雷达的天线驱动系统是由交流驱动电机提供旋转动力的，电机经过变速齿轮箱减速为雷达天线提供低速运转，同时另一个交流油泵电机为变速齿轮箱提供足量润滑油保障变速齿轮箱的齿轮稳定运行。
当天线驱动电机和油泵电机其中任何一个出现故障时，都将直接影响二次雷达系统的稳定运行，严重时甚至将直接导致台站关闭。
天线驱动电机和油泵电机的运行状态可以通过电机启动时的声音和电机表面温度来判断，即电机故障时可能会出现声音异常、表面温度升高等现象。
另外当环境温度过高或过低、润滑油不足等情况出现时也会影响电机正常工作。
二次雷达天线电机监控系统在不影响雷达正常工作的情况下，实现对环境温度、电机温度、变速齿轮箱油位、电机或变速齿轮箱运转声音的检测、记录，当环境温度、电机温度超过工作温度时发出报警通知值班员。
一、监控系统设计方案
1.系统主要功能：
交流驱动电机、交流油泵电机、环境温度检测;在不损伤电机基础上，利用表面温度传感器直接感应电机表面温度，并转换为电压的模拟量传送到控制主机。
表面温度传感器是由温度电阻和变送器构成，当温度变化时温度电阻的阻值将发生线性变化，温度电阻的阻值变化转换为0—20mV的电压送入监控报警主机。
变速齿轮箱、交流驱动电机、交流油泵电机声音检测;在电机房安装高保真拾音器，当设备运转异常时，拾音器拾取的声音通过光端机、光缆送入音响，使值班人员可以及时听到设备的运转声音。
实时图像监视;在电机房安装一台高清摄像机，拾取设备运转状态、变速齿轮箱油位，设备漏油情况及整个电机房图象情况。
2.系统原理及框图：
温度温度传感器采集到的温度变化信号送到报警主机后通过光钎收发器、光缆传到值班室的控制电脑上记录和显示温度变化情况，摄像机采集的图象及拾音器采集的声音信号经光端机、光缆传送到值班室的硬盘录像机上记录和显示图象及声音。
系统原理图如下：
图1 二次雷达电机监控系统原理图
图2 塔台及值班机房部分示意图
二、主要设备的功能及参数
1.瑞智先科C2881报警主机
模拟量输入可方便的设置电压或电流型探头，兼容各种模拟信号设备接入; R322/485通讯方式可选;
开关量报警输出;
可方便的查询和导出监控的数据记录;
2.查询工作站（联想R4900V）
CPU：E6600
内存：2G
硬盘驱动器：160G
3.索尼SSC—CB575R摄像机
650线高清图像
1/3英寸960H EXVIEW HAD CCD
焦距2.5mm
日夜功能转换
数字降噪
4.温度传感器
测量范围：温度-20℃～70℃，湿度0～100%rh
测量精度：温度±0.5在25℃时，湿度±3%rh在25℃时
5.快鱼拾音器
监听面积：10～50平方米
频率响应：20HZ～20KHZ
灵敏度：-35db
信噪比：75db
指向特性：全向性
处理电路：数字降噪，AGC声音
6.多功能光端机
传输1路视频信号、1路音频信号、1路电话信号
三、设备安装
为提高系统的防雷和抗干扰能力，信号采用光缆传输，光缆沿塔台电机房到值班机房原有桥架，敷设到值班机房的工作台地板下面，设并用尼龙扎带捆扎。
电机温度传感器分别安装于交流驱动电机、交流油泵电机外壳的工艺孔，环境温、湿度传感器安装与空调同一面墙上，减少空调的影响。
摄像机安装在于变速齿轮箱油位相对应的墙壁上，便于采集油位图像。
拾音器固定在距电机最近的墙壁上。
报警主机固定在塔台电机房墙壁上，光钎收发器、光端机安装在壁挂的控制箱内。
查询工作站、硬盘录像机安装在值班室的工作台上。
摄像机图像显示与查询工作站通过KVM切换，共用一台显示器。
安装示意图如图2所示。
四、系统接线规范
1.RS232端口连接
RS232接口用于连接电脑，和电脑通讯的接口。
RS232接口接线定义如图3所示。
2.开关量输入接口
开关量接口输入，可接烟感、红外、门磁、浸水检测、市电检测等开关量设备。
开关量输入接口接线定义如图4所示。
提示：开关信号（烟感、漏水检测、市电等）接入：DI1、Com1为一组;DI2、Com2为一组;不区分正负。
干接点信号、电平信号接入：DI1、Com1为一组;DI2、Com2为一组;DI接正，Com接负。
3.模拟量接口
模拟量接口输入，可接入温湿度探头，电压、电流互感器等设备，并可通过拨码开关设置其类型（电压/电流型）。
模拟量输入接口接线定义如图5所示。
拨码开关设置：
拨码开关拨至A时，设置对应的设备为电流型;拨码开关拨至V时，设置对应的设备为电压型。
4.输出端口
输出端口用于接开关量设备（如风机等），报警输出及485温湿度探头。
输出接口定义如下（图从左至右）：
序号端口标识功能说明描述
1-2 DO1 开关量1输出接开关量设备（如风机等），可实现远程控制
3-4 DO2 开关量2输出
5-6 DO3 开关量3输出
7-8 DO4 开关量4输出
9 ALARM（+、-）报警信号输出+（12V）接声光报警器
10 报警信号输出-（GND）
11 RS485（A、B）485通讯A 接485温湿度探头、电量变送器
12 485通讯B
13 12V 12V电源输出接485温湿度探头电源
14 GND 12V电源地
五、结束语
石家庄机场二次雷达是石家庄地区唯一的一部二次雷达，肩负着石家庄机场和京广航路的监视任务，伴随着京广航路的日益繁忙和石家庄机场航班量的快速增长，对石家庄机场二次雷达设备安全保障的要求也越来越高。
天线驱动系统作为二次雷达系统的重要组成部分，它的稳定运行直接影响到雷达系统的可靠性。
在以往的设备保障中，二次雷达值班员对雷达塔设备间需要定期巡视，但是做不到24小时不间断的监控，本套系统经过研究论证阶段，安装阶段，目前系统已经安装完毕并进入到试运行阶段。
经过2个星期的试运行，本套系统工作稳定，并良好的实现了设计目的。