專利名稱：航管應答機旁瓣抑制時間檢測工作方式的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種航管應答機旁瓣抑制時間檢測工作方式。
背景技術：
目前，國際航管二次雷達領域為了防止空中處于詢問主波束以外的應答機產生回答信號，導致地面雷達無法分清飛機目標所在的方位和距離，系統(tǒng)采用了旁瓣抑制技術。航管二次雷達詢問機發(fā)射的詢問信號采用三脈沖抑制方式，即除了由詢問機具有較強方向性的、可360°旋轉的天線主波束發(fā)射大功率的Pl和P3脈沖之外，另外由全向天線在Pl脈沖前沿之后2μ8以后較小功率發(fā)射Ρ2旁瓣抑制脈沖作為旁瓣抑制(SLS)。航管二次雷達詢問機天線方向圖如下圖所示，包括詢問主波束、旁波瓣和控制波束。Pl和Ρ3詢問脈沖對間隔分別為8μ8 (模式Α)和2 μ8 (模式C)，它由詢問主波束發(fā)射出去。Ρ2是旁瓣抑制脈沖，它由控制波束發(fā)射出去，其方向圖為一個圓；Ρ2脈沖輻射功率電平比詢問主波束額定峰值功率電平小ISdB以上。所以，當飛機處于主波束方位時，航管應答機接收到Pl和Ρ3詢問脈沖幅度遠遠大于Ρ2脈沖幅度；反之，當飛機處于旁瓣方位時， 航管應答機接收到Ρ2脈沖幅度大于Pl和Ρ3詢問脈沖幅度；應答機通過比較Pl和Ρ2的相對幅度來判斷接收到的信號是來自旁瓣(Ρ2>Ρ1)還是主瓣(Ρ1>Ρ2)。如果強度上Pl比Ρ2 高9dB，就必須對詢問信號進行應答；如果Pl比P2小，應答機不能應答；如果Pl比P2的差值在OdB到9dB之間，應答機可以應答也可以不應答，旁瓣抑制系統(tǒng)脈沖幅度關系如下圖所示。當應答機接收到滿足要求的P2旁瓣抑制脈沖時，將立即啟動抑制功能，對所有詢問進行抑制，旁瓣抑制保持時間為35士 10μ8。國內外對于航管應答機的檢測儀器儀表很多，但大多數的檢測儀器儀表沒有對航管應答機旁瓣抑制時間參數檢測的功能或能力；同時，要通過無線手段檢測出該參數也存在一定難度。航管應答機旁瓣抑制時間檢測技術就是針對旁瓣抑制時間參數進行快速檢測，能夠快速、準確獲取其參數值，以檢驗應答機設備該項參數是否滿足ICAO的要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是為航管應答機提供一種對旁瓣抑制時間參數的檢測手段，能夠快速、準確獲取其旁瓣抑制時間。本發(fā)明利用二次雷達詢問一應答工作原理，首先向航管應答機發(fā)射檢測編碼信號，觸發(fā)應答機產生回答信號，再對應答信號進行檢測。通過統(tǒng)計和計算檢測編碼信號的變化規(guī)律獲取應答機的旁瓣抑制時間。航管應答機旁瓣抑制時間檢測系統(tǒng)包括電源、發(fā)射機、接收機、信號處理單元(包括FPGA (現場可編程門陣列)和DSP (高速數字信號處理器))、控制計算機、接口電路等組成，完成對航管應答機旁瓣抑制時間的快速檢測和顯示。系統(tǒng)中電源是為各組成部分提供所需的電壓。其輸入為交流220V/50HZ，輸出即為各分機或模塊所需的直流工作電壓，并保證每組電壓的輸出功耗；同時，對于發(fā)射機所需的低壓和高壓電源，采用了延遲設計，即高壓電源較低壓電源延遲啟動約2秒，從而保護發(fā)射機功率放大電路。發(fā)射機主要是將旁瓣抑制時間檢測編碼信號進行調制、放大輸出。本發(fā)射機工作頻率為1030MHz 士 0. 5MHz，發(fā)射功率滿足距離要求。工作時，首先將編碼信號進行ASK調制， 調制中心頻率為1030MHz ；再將完成調制的編碼信號通過功率放大電路進行功率放大，最后通濾波后輸出。同時，發(fā)射機具有對輸出信號檢波的功能，可以直觀檢測發(fā)射機輸出信號是否正確。接收機主要用于對應答機回答的編碼信號進行接收、濾波、解調，輸出應答編碼信號。本接收機接收頻率范圍為1087MHz 1093MHz，接收動態(tài)范圍為50dB，接收靈敏度優(yōu)于-72dBm。本系統(tǒng)中的接收機采用了射頻數字化技術，工作時，首先進行濾波、放大和選頻， 然后進行了高頻A/D，最后通過高速數字信號處理，完成數字解調，輸出TTL編碼信號；同時，接收機具有自檢能力，通過自檢命令完成接收機自檢，并輸出自檢結果。控制計算機主要是對系統(tǒng)進行控制和結果數據顯示。系統(tǒng)工作時，通過控制計算機顯示控制軟件對系統(tǒng)進行控制，啟動旁瓣抑制時間檢測功能后，接收檢測結果數據，并將結果數據顯示、存儲。接口電路是為接收、發(fā)射、信號處理、顯示控制功能進行信號格式、數據轉換，完成系統(tǒng)各組成部分的信號連接。本發(fā)明的重點在于旁瓣抑制時間參數檢測算法的實現
檢測系統(tǒng)核心處理和檢測算法由信號處理單元完成，而信號處理單元主要包括FPGA 禾口 DSP0設計輸入是接收機處理后的應答信號(TTL信號)，設計輸出是上傳計算機的旁瓣抑制時間參數數據。利用本技術實現對航管各模式詢問編碼，通過發(fā)射機調制放大發(fā)射后， 等待接收應答信號；對接收到的應答信號進行譯碼，得到參數數據后，上傳至計算機終端顯示和保存。DSP主要完成通信處理和數據緩存，FPGA主要完成各模式詢問編碼、應答信號譯碼，參數記錄與存放。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中 圖1是本發(fā)明的軟硬件的關系圖。圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)工作流程圖。圖3是本發(fā)明的目標確認檢測說明圖。圖4是本發(fā)明的旁瓣抑制時間檢測算法說明圖。圖5是本發(fā)明的旁瓣抑制時間檢測算法流程框圖。圖6是本發(fā)明的譯碼相關處理原理框圖。
具體實施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。1軟硬件的關系圖
系統(tǒng)主要由電源、發(fā)射機、接收機、信號處理單元(包括FPGA(現場可編程門陣列)和DSP (高速數字信號處理器))、控制計算機、接口電路等組成，如圖1所示。系統(tǒng)中電源是為各組成部分提供所需的電壓。發(fā)射機主要是將旁瓣抑制時間檢測編碼信號進行調制、放大輸出。接收機主要用于對應答機回答的編碼信號進行接收、濾波、 解調，輸出應答編碼信號?？刂朴嬎銠C主要是對系統(tǒng)進行控制和結果數據顯示。接口電路是為接收、發(fā)射、信號處理、顯示控制功能進行信號格式、數據轉換，完成系統(tǒng)各組成部分的信號連接。信號處理單元實現檢測系統(tǒng)核心處理和檢測算法。2系統(tǒng)工作流程
系統(tǒng)工作流程圖如圖2所示。顯控計算機下發(fā)指令，信號處理單元接收指令。判斷是旁瓣抑制參數檢測命令后，上報當前為參數檢測工作狀態(tài)信息給計算機，并開始進行目標確認檢測，如果目標確認不成功，則進行下一種模式的目標確認檢測，直到目標確認成功后， 開始進行旁瓣抑制時間檢測，成功檢測后，將得到的數據保存，等待計算機讀取，并開始另外的目標確認檢測；判斷是數據上傳命令后，將保存的旁瓣抑制時間數據上報給顯控計算機，交由計算機處理和保存；如果為待機指令，則響應待機，并回傳當前工作狀態(tài)。3目標確認檢測
進行旁瓣抑制時間檢測，首先要進行對目標的確認。DSP接收到參數檢測命令后，FPGA 首先發(fā)送3組詢問編碼，每組之間間隔時間(第一組第一個脈沖的前沿與下一組第一個脈沖的前沿的間隔時間)為ans，在此過程中，接收到第一組相應的應答信號后，記錄該應答信號的應答代碼和應答時延t (此應答代碼和應答延時將應用于旁瓣抑制時間檢測的譯碼相關程序)，并開始進行旁瓣抑制時間檢測。如果在這3組詢問后，沒有一組應答信號出現，則進行其它模式的目標確認檢測。目標確認檢測說明圖如圖3所示。4旁瓣抑制時間檢測算法
確認目標的工作狀態(tài)后，利用確認目標所發(fā)射的信號格式，進行旁瓣抑制時間檢測。如圖所示，先發(fā)射兩組詢問編碼，兩組編碼的第一組編碼帶有旁瓣抑制脈沖，第二組編碼則是正常詢問編碼，兩組編碼間隔時間因工作模式的不同而不同，間隔時間比詢問編碼長度略長即可，以一種工作模式為例，兩組編碼間隔時間為25 μ S。等待接收應答數據，如果沒有接收到相應的一組應答信號(應答信號要作譯碼相關處理，即信號符合目標確認檢測所確定的應答代碼與應答延時t)，則繼續(xù)發(fā)射兩組詢問編碼，這兩組編碼間隔時間比上次間隔時間增加1 μ s,時間間隔這樣依次累加，直到接收到相應的一組應答信號。這時記錄下間隔時間η μ S，這即是應答旁瓣抑制時間。并開始進行其它模式的檢測。旁瓣抑制時間檢測算法說明圖如圖4所示。注η < 300，如果時間間隔累加到300 μ s，仍然沒有兩組應答，不記錄此次的η 值，進行其它狀態(tài)的檢測。 5旁瓣抑制時間檢測算法流程當信號處理模塊接收到工作指令后，判斷是否為檢測指令，如果是，則進行目標檢測， 如果沒有確認目標，則轉換模式進行新的目標確認，直到目標確認成功。然后，開始旁瓣抑制時間檢測，成功檢測到旁瓣抑制時間后，保存數據，判斷是否對所有模式都進行了檢測， 如果沒有對所有模式進行檢測，則進行下一工作模式的檢測，如果完成了所有檢測，則退出檢測程序。旁瓣抑制時間檢測算法流程圖如圖5所示。6譯碼相關處理
譯碼相關處理部分是旁瓣抑制參數檢測技術的基礎，它主要完成對應答信號的譯碼。 其原理框圖見圖6所示。通過詢問信號與應答延時數據，計算出有效應答信號出現的時間， 與接收到的應答信號進行時域相關，過濾出在該時域接收到的應答信號，然后送到應答譯碼模塊進行譯碼，得到應答代碼，把得到的應答代碼與代碼數據MM中的數據進行比對，得出應答信號是否有效，有效則輸出譯碼標志。本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式
。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權利要求
1.一種航管應答機旁瓣抑制參數檢測系統(tǒng)，其特征在于其硬件系統(tǒng)包括電源、發(fā)射機、接收機、包含FPGA和DSP的核心處理單元、顯控計算機、接口電路；用于為所述航管應答機提供一種對旁瓣抑制時間參數的檢測手段，能夠獲取其旁瓣抑制時間參數，以檢驗前述應答機設備的旁瓣抑制時間參數是否滿足ICAO的要求。
2.根據權利要求1所述的航管應答機旁瓣抑制參數檢測系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)的核心部分是所述核心處理單元，通過核心處理板上的DSP和FPGA之間配合，有效地完成信號處理的功能；DSP完成對控制指令的接收、數據上傳等通信處理以及工作狀態(tài)的回傳，并控制FPGA進行工作；FPGA完成對詢問信號編碼、應答信號譯碼、目標確認檢測、旁瓣抑制時間參數的檢測、譯碼相關處理、數據保存等。
3.根據權利要求1或2所述的航管應答機旁瓣抑制參數檢測系統(tǒng)，其特征在于所述旁瓣抑制時間參數的檢測的具體工作過程是首先要進行對目標的確認，DSP接收到參數檢測命令后，FPGA首先發(fā)送3組詢問編碼，每組之間間隔時間為2ms，在此過程中，接收到第一組相應的應答信號后，記錄該應答信號的應答代碼和應答時延t，并開始進行旁瓣抑制時間檢測；如果在這3組詢問后，沒有一組應答信號出現，則進行其它模式的目標確認檢測。
4.根據權利要求1或2所述的航管應答機旁瓣抑制參數檢測系統(tǒng)，其特征在于所述旁瓣抑制時間參數的檢測確認目標的工作狀態(tài)后，利用確認目標所發(fā)射的信號格式，進行檢測；先發(fā)射兩組詢問編碼，兩組編碼的第一組編碼帶有旁瓣抑制脈沖，第二組編碼則是正常詢問編碼，等待接收應答數據，如果沒有接收到相應的一組應答信號，則繼續(xù)發(fā)射兩組詢問編碼，這兩組編碼間隔時間比上次間隔時間增加1 μ s,時間間隔這樣依次累加，直到接收到相應的一組應答信號；這時記錄下間隔時間，這即是應答旁瓣抑制時間；并開始進行其它模式的檢測。
全文摘要
本發(fā)明航管應答機旁瓣抑制參數檢測技術屬于二次雷達領域。它提供一種檢測航管應答機旁瓣抑制時間參數的思想和方法。本說明書介紹了實現該技術的系統(tǒng)組成，詳細闡述了數字信號處理部分的工作原理和工作流程。這一技術具有良好的應用效果和前景。能夠快速、準確獲取其旁瓣抑制時間。本發(fā)明利用二次雷達詢問－應答工作原理，首先向航管應答機發(fā)射檢測編碼信號，觸發(fā)應答機產生回答信號，再對應答信號進行檢測。通過統(tǒng)計和計算檢測編碼信號的變化規(guī)律獲取應答機的旁瓣抑制時間。
文檔編號G01S7/40GK102175997SQ20101056839
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權日2010年12月1日
發(fā)明者李洪鑫, 譚源泉, 鄧興, 顏伏虎 申請人:四川九洲電器集團有限責任公司