韩一帆

摘 要：提出一种基于Python语言的空管雷达覆盖软件，在面对单个雷达信号质量差需要调整雷达上下线以及参数问题上，该软件通过数据模拟，推荐出最稳定的雷达上线数量、调整方案，从而避免出现扫描盲区，并且方便应急措施方案的制定与调整。

关键词：雷达；空中交通管制；Python；雷达数据

中图分类号：TN957 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）13-0026-02

当前，雷达在空中交通管制工作中有着不可替代的关键作用，其提供的雷达数据将直接传到空管自动化系统中，起到发现目标、测量目标和跟踪目标等重要作用。雷达通过发射无线电波扫描到目标，经过接收机接收返回信号，确定目标的位置。目前大部分空管自动化系统中采用的都是多雷达融合处理，但是单雷达信号质量仍旧会影响整个自动化系统的输出信号质量，因此如何对雷达进行合理的参数调整以及上下线调整一直是保障部门的研究热点。本文提出一个雷达信号覆盖软件，该软件通过Python进行设计与实现。

1 雷达情况

目前，在空中交通管制中使用的雷达按工作方式可分为一次监视雷达、二次监视雷达。

一次监视雷达是一种依靠发射机产生电磁信号，由天线发射出去，然后通过接收机检测电磁波的反射回波来获得目标位置的电子系统，属于独立非协调监视雷达。根据电磁波在空间中以光速沿直线传播这一物理理论，一次监视雷达通过计算发射信号与接收回波的时间差来获取目标角度，通过天线波束的方向性来获取目标角度。

二次监视雷达是一种需要机载应答机配合工作的协同监视雷达，发射机通过二次雷达天线发射频率为1030MHZ的询问编码，机载应答机接收到这组讯问后会根据收到的编码内容回复一组1090MHZ的应答编码。

2 软件的设计

本文将以北京区域管制中心为例展开软件的设计与实现。

北京区域管制中心目前接入31部雷达。所有引接的雷达信号能够有效地覆盖管制人员进行空中交通管制的华北地区所有空域，大部分区域能够做到3重覆盖甚至更多重覆盖。在引接雷达信号丢失或质量差时，可能会出现假信号、丢信号等问，会影响管制员正常交通管制。引发这些问题原因可能是多方面的，可能是雷达源的问题，也可能是传输设备的问题，也可能是系统融合处理与外界干扰的问题。

目前，由于有较多的保障和备份手段，在只有一路或少量的外地雷达信号丢失或无法提供正常数据时，可以由附近其它可重复覆盖的雷达提供信号给管制员使用，基本能够通过各种备份手段保证正常管制。当前，华北地区空域内大部分区域能够做到3重覆盖甚至更多重，但是仍旧有一些边界区域是单雷达覆盖或者是双重覆盖。比如在苏尼特雷达的北部国境点附近，虽然呼和雷达可以扫描到P110这个点，但是在实际管制指挥中，这个位置主要还是依靠苏尼特雷达。在遇到苏尼特雷达停机时，这个位置只有呼和雷达可以覆盖，在遇到航班流量大地时候，就有风险出现丢信号等雷达信号问题。因此在遇到一些雷达停机的问题上，本软件可以直接清楚地告诉技术人员雷达信号覆盖强弱，在雷达上下线时间问题上提供帮助。

此外，虽然大部分地区是3重覆盖，且单部雷达信号质量差时，由于系统采用多雷达融合处理，可以由附近其他可重复覆盖的雷达提供使用。但是仍然有些雷达会影响整个系统的信号输出，例如武汉（WHU）雷达。由于该部雷达参数设置问题，导致系统进行多雷达处理融合时，会产生矢量线摆动，影响管制正常使用。由于华北地区空域武汉雷达覆盖范围内有襄樊和周口雷达覆盖，因此将武汉雷达处于长期下线状态。面对襄樊雷达或者周口停机时，此片区域又变成了单雷达覆盖。

除此之外，面对雷达老化导致信号质量差时，往往会调整雷达覆盖半径缩小影响范围，因而如何调整才雷达覆盖半径不会产生雷达盲区也是一个关键问题。以及新建机场建设雷达引接覆盖以及新接雷达位置覆盖问题都可以通过本软件得到直观的建议和方案。

将北京31部雷达的经度纬度覆盖半径、各个扇区的坐标划分以及华北空域边界点输入，得到图1。

图1中，红色框内代表华北地区空域，黄色切割线代表各个扇区。在图1中可以看到很多蓝色椭圆重叠在一起，即为雷达覆盖区域。颜色深的区域至少三雷达覆以上，颜色浅的区域最多双重覆盖。通过图1，可以清晰地看出华北地区空域各个地方雷达信号覆盖强弱情况，在面对上述的问题中，可以通过调整输入值从而得到新的雷达信号覆盖图。

3 软件原理

雷达信号覆盖软件分为3部分。第一部分将雷达坐标、扇区划分、以及华北空域的空域范围定义输入。通过以下代码实现THALES系统内显示的经度纬度值与为平面坐标的转换：

lat（self，latlng）：

lat=float（latlng[0：2]）+float（latlng[2：4]）/60+float（latlng[4：6]）/（60*60）+float（latlng[6：8]）/（60*60*60）

return lat

lng（self，latlng）：

lng=float（latlng[9：12]）+float（latlng[12：14]）/60+float（latlng[14：16]）/（60*60）+float（latlng[16：18]）/（60*60*60）

return lng

第二部分将雷达具体经度、纬度以及扫描范围参数输入，实现雷达信号覆盖范围图像。通过以下代码将雷达扫描半径即雷达扫描范围转换为平面坐标里面的椭圆形长半径和短半径：

#self.range=range/110.94/match.cos（math.radians（self.lat））

self.range=range

self.rangew=range/111.32/math.cos（math.radians（self.lat））*2

self.rangeh=range/110.574*2

第三部分為将第一部分第二部分内容画图出来。从而形成图1最终效果图。

4 软件的实现与案例分析

在管制区域内尽可能保证三重覆盖和雷达信号的更新。包括对一部雷达顶空盲区或设置的抑制区的三重覆盖。对雷达作用半径进行的调整要符合三重覆盖的要求。

如图2所示，这是对LUY洛阳雷达和XZH徐州雷达半径进行调整之前的覆盖示意图。颜色深浅可以看出几重覆盖情况。如果现在因为减少XZH对东北部扇区的影响而减少XZH雷达的半径。类似的，减少LUY雷达对西部扇区可能的影响缩减LUY雷达的半径。

如图3所示，在两部雷达各自因为东部和西部扇区的原因而缩减作用半径后，对中部扇区就会造成覆盖不足的情况。所以区管范围内的雷达覆盖调整需要整体思考和调整。

5 结语

本软件提供一种基于Python语言的雷达信号覆盖软件，本软件界面简洁，操作简易，以及鲜明的颜色对比突出。雷达信号覆盖软件的设计与实现，能方便技术人员对于雷达信号出现的问题做出合理调整，避免出现雷达盲区等问题。目前该软件仅在北京区域管制中心试运行，根据雷达信号覆盖软件的可靠性和适用性和通用性，也能进行推广使用。

参考文献

[1]陈明.华东地区THALES自动化系统雷达信号传输及其效果[J].空中交通管理，2007，（3）：14-15.

[2]荣思远.管制员的“眼睛”-空管雷达[J].空中交通，2012，（5）：31-32.