民航监视雷达虚拟仿真实验系统

1.系统简介

空中交通管理系统由导航设备、监视设备、通信设备和地面控制中心等组成。航管雷达监视设备是航空管理系统的重要信息源，主要任务是探测飞机并对飞机进行安全飞行引导，监视飞行空域的气象状况，并将气象信息送入空中交通管制系统，在保障飞行安全、提高空域使用效率等方面发挥着重要作用。

目前，民航管制规定可使用的航管雷达监视设备分为一次监视雷达、二次监视雷达和一二次合装雷达等。一次监视雷达通过发射电磁波，并利用接收到的目标反射回波来实现目标的探测。真实的一次监视雷达系统组成结构如图1所示，其主要设备包括天线，雷达收发机、天线控制器，信号处理器和显示终端等。由于监视对象的不同，现有的一次监视雷达主要分为机场监视雷达、航路监视雷达、机场地面探测设备等三类，除了机场本场的雷达设备外，雷达天线及雷达机房多布局在偏远的站点，并通过远程监控的方式实现设备的监控。

图1 一次监视雷达系统组成结构示意图

由于真实的一次监视雷达设备昂贵，其运行需要局方批准，且具有较大的电磁辐射，故不宜在校园内装备真实的一次监视雷达设备。为了填补以往监视类课程实验教学的空白，紧密围绕行业特色及行业需求，利用实验用小型雷达系统和软件处理平台搭建的民航一次监视雷达虚拟仿真实验系统，可用于通信工程专业和电子信息工程专业监视类专业课的实验教学环节，一次雷达仿真实验环境如图2所示。

图2 一次雷达仿真实验环境

该实验系统通过模拟目前民航应用的一次雷达设备，可用于包括一次监视雷达、场面监视雷达、机场多普勒气象雷达、机载气象雷达和监视信息处理等监视类课程所涉及的教学和实验环节。可开展的实验包括：一次雷达（航路监视雷达、终端区监视雷达、场面监视雷达、气象雷达）认知实验、一次雷达基本原理实验、系统演示性实验、交互性实验（各种体制的雷达回波信号产生、脉冲压缩、MTI/MTD）、创新性实验、雷达工作过程的演示实验、天线系统实验、信号和数据处理实验和雷达故障模拟实验等。

 

2.典型实验项目

表1民航一次监视雷达虚拟仿真实验系统可开展的实验项目

序号	实验名称	实验类型
1	脉冲雷达基本原理	基础型
2	雷达方程	基础型
3	调频连续波雷达基本原理	基础型
4	模拟MTI雷达基本原理	基础型
5	雷达PPI显示器模拟	基础型
6	雷达目标检测CFAR	基础型
7	数字MTD雷达基本原理	基础型
8	雷达距离和角度跟踪基本原理	基础型
9	雷达无源和有源干扰	综合型
10	雷达相控阵天线基本原理	基础型
11	雷达天线方向图、目标RCS测量	综合型
12	民航一次监视雷达虚拟仿真实验	综合型
13	合成孔径雷达基本原理	演示型
14	脉冲雷达故障处理（射频模块）	创新型
15	调频连续波雷达故障处理	创新型
16	模拟MTI雷达故障处理	创新型
17	显示处理器故障处理	创新型
18	模拟目标跟踪器故障处理	创新型
19	MTI 雷达系统故障处理	创新型
20	数字 MTD处理器故障处理	创新型