雷达信号处理基础-基本流程

下面仅给出了一个常见的信号处理流程，主要包括现象，信号的调节与干扰抑制，成像，检测和后处理。

雷达的时间尺度

FMCW雷达系统中对应的快时间与慢时间

在这里主要分为两类，一类是单个脉冲的处理，另一类则是对多个脉冲的处理。其中在对单个脉冲进行处理的时候，对应的时间尺度往往都极短。因此在进行雷达信号处理的时候，我们通常定义单个脉冲对应的时间尺度为快时间。在快核搏时间上，会进行脉冲压缩和匹配滤波等 *** 作。

对于多个脉冲的处理，考虑到脉冲的重复间隔PRI，对比单个脉冲的采样时间，此时的采样较慢，因此通常定义对多个脉冲的 *** 作隐盯和处理是在慢时间维进行的。快时间上的处理一般包括多普勒处理，以及一些空时自适应处理，成像等等。

现象学

在进行信号处理之前，首先要对所要处理信号的特性进行了解。 现象即指雷达接收到的信号特性 。这些特性主要有：功率，频率，极化，到达角，信号随时间的变化，随机性等。这些现象即与发射回波的特性决定，也和雷达自身的特性决定，如发射波形，极化，天线增益等。

信号调节和干扰抑制

信号的调节主要是为了提高数据的SIR，便于后续的参数估计，检测成像等处理。通常包括一些波束形成，脉冲压缩，杂波滤除和一些多普勒处理等。

成像

大多数人对雷达的了解都是屏幕上不断闪烁的光点，实际中的检测和跟踪雷达系统的确有可能是这样子的。雷达在成像中相比于光学成像，它的分辨率和图像的质量是不能比较的，但是雷达所采用的射频波长具有一个显著的特点，穿透性，这就使得雷达在恶劣天气下工作的可靠性，而光学成像在这种恶劣天气下则是失效的。

检测

雷达信号处理的目的就是希望判知回波中是否有我们感兴趣的目标，这个时间就需要到检测，大多数情况下，采用门限检测的方法可以获得最佳的检测性能。此时的信号已经经过了前面一系列的信号调节和干扰抑制等处理，通过将信号的幅度和门限进行比较，判断该回波中是否存在目标。

当然这种处改携祥理方法也存在着一定的错误概率，有可能出现的干扰强过我们认为的目标信号，导致检测到虚假目标，雷达信号处理中将其定义为“虚警”，在实际中，我们往往是通过估计接收回波数据本身的统计特性进行门限计算，这一过程即为“恒虚警率CFAR”检测。

其他处理

在进行检测处理后，即为数据处理的部分，一般在经过检测处理，我们可以得到目标信号，然后根据得到的目标信号，可以估计出其相应的参数，比如距离，速度，角度等等。给出目标的这些参数，主要用于后面的数据处理，数据处理中一般主要实现跟踪轨迹等功能。

题图：organization-chart-geralt，来自网络

在提供雷达管制服务之前，应建立和保持对航空器雷达识别(Radar Identification)，直到雷达服务终止。雷达识别是指将某一特定的雷达目标或雷达位置符号与某特定航空器相关联的过程。如果此后丢失雷达识别应该立刻重新识别航空器或者终止雷达服务，并且相应地通知飞行员，在适当时发布指令。雷达识别必须通过下面至少一种方法建立。

（一数则盯）一次监视雷达识别程序(PSR)

（二） 二次监视雷达识别程序(SSR)

一、一次监视雷达识别程序(PSR)

一次雷达可以分成三类：

机场监视雷达（ASR：Airport Surveillance Radar），它的作用距离为100海里，主要是塔台管制员或进近管制员使用。

航路监视雷达（ARSR:Air Route Surveillance Radar），设置在航管控制中心或相应的航路点上。它的探测范围在250海里以上，高度可达13000米。它的功率比机场监视雷达大，在航路上的各部雷达把整个航路覆盖，这样管制员就可以对航路飞行的飞机实施雷达间隔。

机场地面探测设备（ASD），它的功率小，作用距离一般为1英里，主要用于特别繁忙机场的地面监控，它可以监控在机场地面上运动的飞机和各种车辆，塔台管制员用来控制地面车辆和起降飞机的地面运行，保证安全。它主要的作用是在能见度低的时候提供飞机和车辆的位置信息，由于它的价格较高，机场通常没有这种设备。

使用一次监视雷达时，可以通过下列程序识别航空器：

a.航空器起飞后，其雷达目标在起飞跑道端2千米以内被发现；

b.当观察到仅有一个雷达目标，与雷达视频图上某点的相对位置与航空器的报告位置一致，其显示的航迹与航空器报告的航迹或计划航迹相符。

c.观察到仅有一个雷达目标，按照指示做不小于3 0度的识别转弯；（注：使用此识别时应注意避免航空器转弯时脱离管制区或雷达覆盖区，或使航空器低于最低安全高度，或最低引导高度）

d.通过雷达识别移交。

二、二次监视雷达识别程序(SSR)

二次雷达也叫做空管雷达信标系统（ATCRBS：Air Traffic Control Radar Beacon System）。它最初是在空战中为了使雷达分辨出敌我双方的飞机而发展的敌我识别系统，当把这个系统的基本原理和部件经过发展后用于民航的空中交通管制后，就成了二次雷达系统。

管制员从二次雷达上很容易知道飞机的编号、高度、方向等参数，使雷达由监视的工具变为空中管制的手段，二次雷达的出现是空中交通管制的最重大的技术进展，二次雷达要和一次薯和雷达一起工作，它的主天线安装在一次雷达的上方，和一次雷达同步旋转。二次雷达发射的脉冲是成对的，它的频率是1030MHz，每一对脉冲之间的时间间隔是固定的，这个间隔决定了二次雷达的模式。目前民航使用的是两种模式，一种间隔为8毫秒，称为A模式；另一种间隔21毫秒，称为C模式。

二次雷达系统的另一重要组成部分是飞机上装的应答机，应答机是一个在接受到相应的信号后能发出不同形式编码信号的无线电收发机，应答机在接收到地面二次雷达发出的询问信号后，进行相应回答。这些信号被地面的二次雷达天线接收，经过译码，就在一次雷达屏幕出现的显示这架飞机的亮点旁边显示出飞机的识别号码和高度，管制员就会很容易地了解飞机的位置和代号。为了使管制员在询问飞机的初期就能很快地把屏幕上的光点和所对应的飞机联系起来，机上应答机还具有识别功能，驾驶员在管制员要求时可以按下“识别”键，这时应答机发出一个特别位置识别脉冲（SPI），这个脉冲使地面站屏幕上的亮点变宽，以区别于屏幕上的其他亮点。使用二次监视雷达的，可以通过下盯橡列程序识别航空器：

a.观察到雷达显示有航空器按指示调定的应答机编码；

b.观察到仅有一个雷达目标，显示有航空器按指示使用特殊位置识别功能的信息；

c. 对于设定某一指定编码的航空器，观察其遵守指令的情况；

d.通过雷达识别移交。

三、PSR与SSR主要性能比较 在下列情况下，管制员应当向航空器通报其位置：

（一）航空器第一次被识别时；

（二）航空器驾驶员要求提供服务时；

（三）航空器报告的位置与雷达管制员根据雷达观察到的位置有显著差别时；

（四）雷达引导后，如果现行指令使航空器偏离其原规定的航路，指示航空器恢复自主领航时；

（五）结束雷达服务前，如果观察到航空器偏离原规定的航路时。实施雷达管制（可能雷达引导、雷达间隔或者进行速度控制）

通过下列方式进行雷达识别的可不用通报航空器位置：

（一）根据航空器的位置报或起飞识别；

（二）通过使用指定的二次雷达编码或S模式，并且观察到航空器显示位置与其现行飞行计划一致；

（三）通过雷达识别的移交。

提供给航空器的位置情报，可以采用下列方式之一：

（一）相对于一个显著的地理位置；

（二）到一个重要点、航线上一个导航设备的方位和距离；

（三）距一个已知位置的方向和距离；

（二） 作最后进近的航空器距接地点的距离。 为提供不间断的雷达服务，应实施雷达管制移交。只有当认为航空器在接受管制员的雷达覆盖区内时，一名管制员才能试图将雷达识别移交个另一名雷达管制员。进行航空器雷达识别移交的方法如下:

a.两个雷达管制席相邻或者使用同一显示器时，移交方直接在接受方显示器上指出雷达位置指示符的名称；

b.两个雷达显示屏上都标有同一地理位置或导航设备，利用通信设备说明航空器距上述位置的相对方位和距离，必要时，应当指明航空器的航向；

c.利用自动化手段指定雷达位置指示符的名称；

d.当S模式覆盖有效时，将装有S模式航空器识别功能的航空器通知接受方；

f.移交方雷达管制员指示航空器变换编码或用特殊位置识别，接受方雷达管制员予以证实。 当雷达管制员要把某架航空器的管制权移交给非雷达管制员时，实施移交前，要确保该航空器与任何其它受管制航空器之间具有非雷达间隔。雷达管制服务中断或终止时应当立即通知航空器，但在下列情况可不必通报：

a.航空器改为目视飞行；

b.航空器已经着陆,或已经按指令转换到其他频率上；

c.航空器已经结束精密雷达进近。

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