陳磊 馮侖

【摘 要】大氣擾動(dòng)、閃電、鳥群和昆蟲群會(huì)對(duì)雷達(dá)輻射的電磁波產(chǎn)生反射，以至雷達(dá)產(chǎn)生仙波，仙波無法在信號(hào)處理層濾除，易產(chǎn)生虛假航跡。本文利用仙波目標(biāo)慢速直線同向的特點(diǎn)，在后端數(shù)據(jù)處理層提出了一種基于航向統(tǒng)計(jì)分布的仙波航跡識(shí)別方法，該方法通過多掃描周期的“疑似”，“確認(rèn)”過程，可正確識(shí)別出仙波航跡。

【關(guān)鍵詞】雷達(dá)仙波 航向統(tǒng)計(jì)分布 識(shí)別方法

在利用雷達(dá)探測(cè)空中目標(biāo)時(shí)，人們將那些不存在明顯反射源的回波信號(hào)稱為“仙波”，早期的研究者認(rèn)為這些仙波通常是由飛鳥或昆蟲產(chǎn)生的[1]。但在很多天氣良好的情況下，根據(jù)人們視覺觀察并沒有發(fā)現(xiàn)這些鳥類和昆蟲的存在。張飚等人[2]對(duì)警戒雷達(dá)的仙波特性進(jìn)行了分析，他們認(rèn)為仙波大多出現(xiàn)于春夏兩季的沿海地帶，不僅在白天出現(xiàn)，夜間也大量存在，且很大一部分沿海岸線分布。在臨近地面處，大氣層的溫度、濕度分布不均；另外在海陸交界處，陸地和海水比熱的不同，兩者的升溫速度不一，產(chǎn)生熱對(duì)流的現(xiàn)象，這些都會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)回波增強(qiáng)，因而產(chǎn)生仙波。文獻(xiàn)2同時(shí)指出，仙波與一般真實(shí)目標(biāo)在過門限點(diǎn)數(shù)、相鄰單元時(shí)域相關(guān)性、頻譜特性方面的沒有本質(zhì)差異，所以無法在信號(hào)處理層應(yīng)用MTI對(duì)其進(jìn)行濾除。對(duì)雷達(dá)而言，仙波目標(biāo)一般探測(cè)連續(xù)，與一般運(yùn)動(dòng)目標(biāo)類似，因此會(huì)起始虛假航跡，增加了雷達(dá)系統(tǒng)的“虛警率”，引起情報(bào)誤報(bào)。

本文對(duì)XX雷達(dá)在陣地試驗(yàn)中探測(cè)到的類似虛假目標(biāo)，進(jìn)行了分析。XX雷達(dá)為一二次合裝雷達(dá)，此類虛假目標(biāo)無二次點(diǎn)跡，只有一次點(diǎn)跡，多為慢速直線運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，且同一時(shí)刻出現(xiàn)的仙波運(yùn)動(dòng)方向差別不大。因此，針對(duì)仙波的這個(gè)特點(diǎn)，可在雷達(dá)后端數(shù)據(jù)處理層對(duì)仙波航跡進(jìn)行識(shí)別。本文提出了一種基于航向統(tǒng)計(jì)分布的仙波航識(shí)別方法，正是利用了仙波目標(biāo)慢速同向的特點(diǎn)，并將其應(yīng)用在XX雷達(dá)上，發(fā)現(xiàn)本方法可以有效的識(shí)別出現(xiàn)的仙波虛假航跡。

1基于航向統(tǒng)計(jì)分布的仙波航跡識(shí)別方法

仙波多為慢速直線同向的目標(biāo)，本文從目標(biāo)的航向統(tǒng)計(jì)分布方面考慮對(duì)仙波航跡的識(shí)別抑制。

首先，對(duì)雷達(dá)探測(cè)的整個(gè)360°范圍進(jìn)行方向分組，等分為16或32份扇區(qū)。需要注意的是這里是對(duì)方向的分組，而不是方位分組。方向分組是指航跡運(yùn)動(dòng)的方向（即航向）處于哪個(gè)方向區(qū)間內(nèi)；而方位分組是指更新航跡的點(diǎn)跡的方位坐標(biāo)處于哪個(gè)方位區(qū)間內(nèi)。等分的方向數(shù)，可作為“仙波處理方向分組”參數(shù)，用于后期的優(yōu)化控制。

然后，數(shù)據(jù)處理對(duì)接收到信號(hào)點(diǎn)跡，進(jìn)行起始，相關(guān)，濾波跟蹤，并對(duì)濾波后的穩(wěn)定航跡進(jìn)行速度判別。若航跡平均速度低于某個(gè)速度閾值參數(shù)（“仙波識(shí)別速度”），則記錄該航跡，作為“疑似仙波航跡”，并依據(jù)該航跡的航向，將其分配到對(duì)應(yīng)的方向分組。數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計(jì)每個(gè)天線掃描周期，各方向分組內(nèi)的疑似仙波航跡的分布情況。

下面，以方向16分組為例說明。若將360°等分為16份，則每個(gè)方向扇區(qū)的寬度是22.5°。若在某個(gè)天線掃描周期內(nèi)（即天線從0°開始掃到360°這段時(shí)間內(nèi)），數(shù)據(jù)處理一共檢測(cè)到有20條航跡的平均速度小于仙波識(shí)別速度。這20條疑似仙波航跡的運(yùn)動(dòng)方向分布為：運(yùn)動(dòng)方向扇區(qū)2內(nèi)有2條；運(yùn)動(dòng)方向在扇區(qū)3內(nèi)有3條；運(yùn)動(dòng)方向在扇區(qū)4內(nèi)有2條；運(yùn)動(dòng)方向在扇區(qū)5內(nèi)有1條；運(yùn)動(dòng)方向在扇區(qū)6內(nèi)有1條；運(yùn)動(dòng)方向在扇區(qū)11內(nèi)有3條；運(yùn)動(dòng)方向在扇區(qū)12內(nèi)有5條；運(yùn)動(dòng)方向在扇區(qū)13內(nèi)有2條；運(yùn)動(dòng)方向在扇區(qū)14內(nèi)有1條。由此可見方向扇區(qū)12內(nèi)的疑似仙波航跡的數(shù)量最多，該扇區(qū)所指示的方向區(qū)間（即從247.5°到270°）稱為該天線掃描周期的仙波方向。

若在某個(gè)天線掃描周期，任意一個(gè)方向扇區(qū)內(nèi)所包含的疑似仙波航跡的數(shù)量超過預(yù)設(shè)參數(shù)“疑似仙波狀態(tài)門限”，該掃描周期就成為疑似仙波狀態(tài)掃描周期。此時(shí)，有一個(gè)“疑似仙波狀態(tài)計(jì)數(shù)器”開始計(jì)算并對(duì)記錄的數(shù)值加1。若在下一個(gè)天線掃描周期，所有的方向扇區(qū)所包含的疑似仙波航跡的數(shù)量均不超過“疑似仙波狀態(tài)門限”，則該掃描周期為一個(gè)正常掃描周期，疑似仙波狀態(tài)計(jì)數(shù)器減1，一直減到0為止。

若在天線的某個(gè)掃描周期，疑似仙波狀態(tài)計(jì)數(shù)器的數(shù)值超過預(yù)設(shè)參數(shù)“確認(rèn)仙波狀態(tài)門限”，則該掃描周期就成為“確認(rèn)仙波狀態(tài)掃描周期”。此時(shí)，數(shù)據(jù)處理將該天線掃描周期內(nèi)所有的疑似仙波航跡的航向與該周期的仙波方向進(jìn)行比較并更新“仙波航跡確認(rèn)計(jì)數(shù)器”。每一個(gè)疑似仙波航跡都有一個(gè)計(jì)數(shù)器，這個(gè)計(jì)數(shù)器就是仙波航跡確認(rèn)計(jì)數(shù)器。若在當(dāng)前天線掃描周期內(nèi)，某一個(gè)疑似仙波航跡的航向與當(dāng)前周期的仙波方向之差小于參數(shù)“仙波方向差門限”，則這條疑似仙波航跡的仙波確認(rèn)計(jì)數(shù)器就加1，直到該確認(rèn)計(jì)數(shù)器的數(shù)值超過參數(shù)“仙波航跡確認(rèn)門限”，那么這條疑似仙波航跡就成為確認(rèn)仙波航跡。

通過以上多掃描周期的“疑似”，“確認(rèn)”過程，可以將仙波航跡正確識(shí)別出來。之后，數(shù)據(jù)處理對(duì)識(shí)別出的仙波航跡進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并將其置“不上報(bào)”標(biāo)志，不允許上報(bào)給上級(jí)情報(bào)系統(tǒng)，降低了雷達(dá)系統(tǒng)的“虛警率”。

2結(jié)語

春夏季節(jié)沿海地帶，大氣擾動(dòng)會(huì)增大對(duì)雷達(dá)輻射的回波強(qiáng)度，使雷達(dá)產(chǎn)生仙波。仙波與一般真實(shí)目標(biāo)在過門限點(diǎn)數(shù)、相鄰單元時(shí)域相關(guān)性、頻譜特性方面的沒有本質(zhì)差異，無法在信號(hào)層對(duì)其濾除，易產(chǎn)生虛假航跡。本文利用了仙波目標(biāo)慢速直線同向的特點(diǎn)，在后端數(shù)據(jù)處理層提出了一種基于目標(biāo)航向統(tǒng)計(jì)分布方法，通過多周期的“疑似”，“確認(rèn)”過程，可正確識(shí)別出仙波航跡。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳唯實(shí)，寧煥生，李敬 等.基于鳥類目標(biāo)散射特性分析的雷達(dá)探鳥實(shí)驗(yàn)[J].航空學(xué)報(bào)，2009，30（7）：1312-1318.

[2]張飚，張仕元，竇澤華.警戒雷達(dá)仙波特性分析[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2008，30（6）：65-68.

本論文工作受到以下課題資助：國家科技支撐計(jì)劃課題，機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)（NO. 2011BAH24B05）。