场面监视雷达介绍

场面监视雷达系统概述2010年8月内容提纲雷达原理上海机场场面监视雷达简介雷达头部分概述自动化系统部分概述雷达原理RADAR(雷达)一词是RadioDetectionAndRanging的缩写，意思是以无线电波探测及测距。它利用电磁波探测目标的电子设备，发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至雷达的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。雷达发现目标的过程是：雷达发射机向空间发射电磁波，电磁波遇到空中目标的反射后，一小部分能量被反射回接收机，地面雷达站接收到从目标反射回来的回波信号，如果它超过一定的门限电压值，那就称为探测到了或是发现了目标，通过雷达接收机将这部分回波加以放大后将射频信息转化为视频或数字信号，经信号处理和数据处理后，最终显示出所需要的目标信息。雷达主要组成脉冲调制雷达的主要组成包括发射机、脉冲调制器、收发开关、天线、接收机、显示器和定时器等部分。雷达主要组成发射机它可以是一个磁控管振荡器。这是微波雷达发射机早期的方式，简单的雷达仍在沿用。现代的高性能雷达要求有相干信号和高的频率稳定度。因此就需要用晶体振荡器作为稳定频率源，并通过倍频功率放大链得到所需的相干性、稳定度和功率。脉冲调制器它产生供发射机开关用的调制脉冲。它必须具有发射高频脉冲所需要的脉冲宽度，并提供开关发射管所需的调制能量。收发开关它在发射脉冲时切断接收支路，尽量减少漏入接收支路的发射脉冲能量；当发射脉冲结束时断开发射支路，由天线接收的回波信号经收发开关全部进入接收支路。天线雷达要有很高的目标定向精度，这就要求天线具有窄的波束。搜索目标时，天线波束对一定的空域进行扫描。雷达主要组成接收机一般采用超外差式。在接收机的前端有一个低噪声高频放大级。放大后的载频信号和本振信号混频成中频信号。模拟式信号处理（如脉冲压缩和动目标显示等）在中频放大级进行，然后检波并将目标信号输至显示器。显示器显示器除了可以直接显示由雷达接收机输出的原始视频外，还可以显示经过处理的信息。由自动检测和跟踪设备先将收到的原始视频信号（接收机或信号处理机输出）按距离和方位分辨单元后分别积累，而后经门限检测，取出较强的回波信号而消去大部分噪声，对门限检测后的每个目标建立航迹跟踪，最后，按照需要，将经过上述处理的回波信号加到终端显示器去。上海机场场面监视雷达简介场面监视系统简介场面监视雷达设备概述场面监视系统的主要功能和用途场面监视系统简介浦东和虹桥的这两套场监雷达都是从荷兰引进的设备，该系统是由荷兰交通技术研究所HITT开发生产的新一代机场场坪区域雷达管制系统，这两套系统在天线以及雷达头部分差别比较大，而在终端结构以及信号处理流程上大致相同。场面监视雷达的使用为机场提供了安全服务，使机场通航能力增强，同时也有效减少了机场的拥挤，提高效率，在国际大型机场中场面监视雷达得到了广泛的应用。场面监视系统简介场面监视系统是空中交通管制系统的重要组成部分之一，它把计算机、雷达、通信设备等先进的电子设备综合利用到空中交通管制方面的一个复杂的电子系统。该系统以计算机为核心、实现了对雷达、飞行计划、气象、人－机对话等信息的自动化处理，为管制员提供了及时、准确的飞行情报和管制参数，从而大大提高了空域的利用率，增强了空中飞行安全，减轻了管制人员的工作负担。此系统有两大主要功能，分别是监视和控制。场面监视雷达设备概述天线部分：浦东：Easat圆极化天线，天线是抛物面反射天线，长5.5米，宽0.5米，天线离地面高度105米，天线盲区范围250米。虹桥：21英尺（6.56米）圆极化反余割平方37dB裂缝式天线。东场监天线位于华东空管局培训中心西侧。西场监天线位于西区综合业务楼楼顶。雷达头部分：浦东：TermaXBAND双频冗余雷达头：雷达由两部收发机构成，同时工作在不同的载波频率上，分别是9170兆赫、9438兆赫，都为x-band，电磁波发射元件是磁控管，脉冲重复频率是8kHz，脉冲峰值功率25-30kW，脉冲平均功率8－10W。虹桥：TermaXBAND双频双冗余雷达头，带有频率分级功能，东场监西场监各一套。雷达头分成两个独立的通道，分别为RXTX#1与RXTX#2，每个通道由两部收发机构成，同时工作在不同的载波频率上，分别是9170兆赫、9438兆赫，都为x-band，当一个通道在工作状态时，另一个通道处于热备份状态，与浦东的雷达头设备相比，相当于多了一倍的冗余，而且硬件更加模块化，在接下来的介绍中会详细阐述。场面监视雷达设备概述双频冗余雷达头双频双冗余雷达头场面监视雷达设备概述雷达终端部分：浦东：HITT雷达终端处理系统：CMSP监视控制系统（2台）、CTP中央处理系统（2台）、DP席位显示处理系统（塔台3台，站坪楼1台，机房内1台共5台）、RDP雷达数据处理系统（2台）、RRP数据回放系统（2台）、IP接口处理系统（2台）。虹桥：HITT雷达终端处理系统：CMSP监视控制系统（2台）、CTP综合航迹处理系统（2台）、DP席位显示处理系统（塔台5台，站坪楼1台，机房内2台，ACC区域管制中心1台（现放在塔台机房内），塔台11楼1台，北面THALES雷达机房内1台，总共11台）、RDP雷达数据处理系统（4台，东西场监各两台）、RRP数据回放系统（2台）、IP接口处理系统（2台）。场面监视系统的主要功能和用途向管制人员提供跑道、机坪、滑行道、停机桥位等需要监视关心的区域中的飞机、车辆等物体的位置、大小、速度等信息。对于跑道（滑行道）上的飞机、车辆等物体可以预判有无碰撞发声，并向管制员发出告警能够对系统中的飞机、车辆进行自动识别，自动挂上识别标牌。可以提供全天候昼夜连续的场面情况监视。场面监视系统可以引接的信号有场面监视雷达、空域监视雷达、飞行计划信息、车载应答器系统、停机坪桥位信息系统等，并将收到的信息与目标作统一的融合处理。雷达头部分概述系统组成频率分级收发机部分设备概述天线控制和开关单元系统组成场面监视雷达的雷达头部分主要由天线系统和收发机系统组成。两套独立并且都带有频率分级功能的收发机，提供了一个全冗余的收发机子系统。频率分集分集接收就是采用两种或两种以上的不同的方法接收同一信号，以减少衰减带来的影响，是一种有效的抗衰落的措施。其基本思想是将接收到的信号分成多路的独立不相关信号，然后将这些不同能量的信号按不同的规则合并起来。频率分集是指在两个不同频率上的顺序传送。采用频率分集处理技术可以处理幅度衰落，减少了目标的不连续性和垂直波束的影响,对目标形状的显示和稳定性也是非常好的。采用频率分集所获得的性能改善是非常显著的,并且,场面监视雷达运行在频率分集方式比运行在单频率方式具有更好的探测性能。频率分集TERMA系统使用了“真频率分集”，这表示：在每个脉冲重复周期内，目标被两个脉冲同时发射到。在交互频率下，这个概念比接收或者发射一个频率更为优良。接收机有着足够的动态范围，处理来自各类大小目标的不同信号。在各种天气因素下，能够提供清晰的雷达图像，避免了脉冲的延伸，改善了对杂波的分辨度，将需要的目标和杂波区分开。雷达的灵敏度与实际的杂波等级相匹配，在所有范围及方向上提供最合适的监测。在合理的运算法则下，各种速度的目标被最优化，避免丢失快速目标。收发机部分设备概述收发机主要技术指标：工作频率：9.17GHz——9.44GHz峰值功率：25OR30KW波段：X-BAND脉冲宽度：40ns+/-10%重复频率PRF：8000HzA1A2/A3A4A12A13A15A17A20A21A22A23A24A25浦东场监雷达头转至虹桥场监雷达头部分集成低噪声接收机（A1）接收目标信号回波，信号从环行器出来经过到3级固态限幅器，再送至2级低噪声放大，然后跟由自动频率控制的本振频率混频后送到带通滤波器，产生两路视频和一路100MHz的噪声。调制器组合（A2/A4）和脉冲分析组件（A3）通过各触发信号控制充放电过程；通过脉冲形成网络PFN的充放电过程，得到一个-8KV/8A的电压送到磁控管。噪声因子及功率计（A12）机内计量监控：正向功率；反射功率；噪声因子。内部接口组件（A13）产生STC曲线的输出；AFC延时的调节；各触发信号的缓冲作用。分集控制器（A15）本机的LIN/LOG视频一路送至另一收发通道，另一路经A/D转换，/4Retimer处理后和另一通道的视频（同样也经过A/D转换，/4Retimer处理后）送至分集结合器处理。一路经D/A转换，还原成模拟视频；另一路和B触发（T0经触发产生器产生的）结合成一个8位数字视频+B触发；T0触发经触发产生器产生的B触发直接送到底板。雷达信号分配板（A17）分配3路触发，视频和方位增量；选择视频，取决于其他内部功能；选择触发，取决于其他内部功能的范围；方位校正是通过调整调谐信息，例如正北信号；扇区发射控制。定时组件（A20）产生各种内部和外部的触发；由板内同步信号或一个外部触发来控制；提供本地BITE功能；通过底板串行通信线和控制组件（A21）相连接。控制器组件（A21）是收发机功能流程的主要控制器，提供内部（主/辅）通道通信和外部通信；提供本地用户接口（BITE/SERVICE）面板；电源电压为+5V。天线接口2型（A22）天线接口控制天线马达，双路系统中波导开关的位置，和天线的极化。当天线接口板接收到热敏电阻传来的天线马达过热的信号时，天线马达受到温度过热保护。所有的输入和输出都连接到板上的微控制器。设置在天线接口上，通过串行通信线从主用的CPU连接到天线接口板上的微控制器。电源模块（A23/A24/A25）230Vac主电源经A25变压后产生两个340Vdc的电压：DC-P以及DC-N送至脉冲分析组件（A3）；A25经A24变压调制出+26V，-15V，-5V的电压；最后送至A23产生+5Vpolot（供板子），+5V-S（供温度测试板），+15V，以及灯丝电压。虹桥场监雷达头转至天线控制和开关单元接收机接收目标信号回波，并实现以下功能：首次回波信号的放大，限幅器以及STC曲线功能；射频→中频→视频的转化；正向功率的测量。调制器（Modulator）相当于整合了浦东场监A2A4和A3模块，得到一个-8KV/8A的电压送到磁控管。主电源分配单元（MainsDistributionUnit）通过电源控制开关，为主板供电，进而为内部的各个模块（诸如VP3TC3）等供电。同时，该模块还为天线马达供电。主板（Motherboard）为各单元提供直流电源；产生系统触发；提供各单元（包括收发机，RSD）内部接口；安全环路控制；提供两个收发机柜、收发机与维护显示器（ServiceDisplay）、收发机与RDP（雷达数据处理器）内部接口。雷达信号分配板（RadarSignalDistribution）将处理完的雷达视频信号分配到各个后续设备。提供收发机柜到外部设备接口；ACP（方位计数脉冲）控制；提供数字/模拟混合视频；多视频、触发以及方位角信息输出。VP3（VideoProcessor3）两路收发机处理过的原始视频输入（不同频率），经过VP卡的A/D转换，噪声过滤，FTC处理，以及频率分集融合处理（Diversity）输出3路视频到RSD（雷达信号分配板）。3路视频分别是数字视频、模拟视频以及数字模拟混合视频。TC3（TransceiverController3）收发机控制模块，实现以下功能：对收发机实施监控；修改收发机各模块参数；从在运行的RAM导入参数到内部模块；提供本地BITE功能。天线控制和开关单元天线控制和开关单元的功能是转换来自收发机单元的雷达信号（视频，触发和方位增量）。其主要功能有：1）启动/关闭天线辐射2）天线和收发机单元的安全环路：连接至外部安全开关的接口；天线马达保护输入。3）切换两路收发机单元的功能：选择来自主用收发机单元上的触发、视频、方位增量信号。自动化系统部分概述系统组成各服务器功能介绍场监