一種多點定位相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)的到達(dá)時間測量方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及航空管制監(jiān)視系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種適用于多點定位相關(guān)監(jiān)視系 統(tǒng)的到達(dá)時間測量方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 多點定位相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)是繼廣播式自動相關(guān)監(jiān)視（AutomaticD巧endent Surveillance化oadcast，ADS-B)系統(tǒng)之后，國際民航組織大力推廣的新型航管監(jiān)視技術(shù) 之一。多點定位相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)不僅兼容了ADS-B的全部功能，而且還能夠?qū)H裝備普通A/ C/S模式應(yīng)答機的飛機進(jìn)行實時精確定位，其基本原理是通過采用多個接收單元接收目標(biāo) 的應(yīng)答信號并測量出同一目標(biāo)應(yīng)答的到達(dá)時間，從而求出多個接收單元之間的到達(dá)時間差 (TimeDifferenceOfArrival,TD0A)，并通過相關(guān)的數(shù)學(xué)運算確定目標(biāo)位置的一種無源 定位系統(tǒng)。由于多點定位相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)可W充分利用現(xiàn)有的機載標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)答機，而無需加載 其他機載導(dǎo)航設(shè)備，因而其硬件成本較低，能滿足多點定位系統(tǒng)較二次雷達(dá)"物美價廉"的 特性要求，從而被廣泛應(yīng)用于機場場面、航路及進(jìn)近區(qū)域、高度監(jiān)視化ei曲tMonitoring Unit,HMU)、平行跑道監(jiān)視（ParallelRunwayMonitoring,PRM)、ADS-B性能驗證等領(lǐng)域。
[0003] 多點定位相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)的各個傳感器在統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)下，接收目標(biāo)應(yīng)答信號后 測量出到達(dá)時間，再將到達(dá)時間傳送到系統(tǒng)的中屯、處理單元，經(jīng)過相關(guān)處理算出目標(biāo)的位 置。因此到達(dá)時間的測量精度是決定多點定位相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)定位精度的關(guān)鍵技術(shù)之一。傳 統(tǒng)的多點定位相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)到達(dá)時間測量方法為脈沖上升沿檢測方法，該方法是根據(jù)簡單 的幾何關(guān)系推導(dǎo)的，并非最優(yōu)估計方法，因而在對目標(biāo)應(yīng)答信號的到達(dá)時間進(jìn)行測量時會 帶來一定的時間誤差。此外由于噪聲、串?dāng)_、反射等原因會引起脈沖上升沿抖動，到達(dá)時間 的測量也會帶來相應(yīng)的時間誤差。到達(dá)時間測量的是多點定位相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行精確定位 的前提，數(shù)個納秒的測量誤差會隨著系統(tǒng)逐級運行而逐步放大，由此帶來的整個系統(tǒng)的時 間誤差對系統(tǒng)的定位精度帶來極大的影響。若想提高到達(dá)時間的測量精度，必須給系統(tǒng)提 供高穩(wěn)定的同步時鐘，并減少由于系統(tǒng)逐級放大所帶來的時間誤差，此時雖然可W滿足到 達(dá)時間測量的時間精度要求，但卻依然存在著設(shè)備成本增加、時間的測量誤差大、定位精度 不高等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種時間誤差更低，同步時鐘更穩(wěn)定，到達(dá)時間 測量精度更高的多點定位相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)的到達(dá)時間測量方法及系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種多點定位相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)的到達(dá)時間測量方法， 具體方法為：
[0006] 步驟一、在多點定位相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)提供的系統(tǒng)基準(zhǔn)時鐘下，對于接收到的目標(biāo)應(yīng) 答信號進(jìn)行A/D采樣量化；
[0007] 步驟二、對A/D采樣量化后的數(shù)字信號進(jìn)行差分匹配濾波；
[000引步驟=、對差分匹配濾波后的信號進(jìn)過零點檢測，在檢測口限內(nèi)采用過零點檢測 技術(shù)獲得目標(biāo)應(yīng)答信號的達(dá)到時間。
[0009] 進(jìn)一步的，所述步驟二和步驟=的具體方法為：通過差分匹配濾波器后得到判斷 值0地，然后根據(jù)過零點檢測口限，判斷出目標(biāo)應(yīng)答脈沖信號上升沿和下降沿，在系統(tǒng)基準(zhǔn) 時間內(nèi)應(yīng)答脈沖信號上升沿的位置即為應(yīng)答信號的到達(dá)時間。
[0010] 進(jìn)一步的，所述過零點檢測口限為（-6地，6地）。
[0011] 進(jìn)一步的，所述步驟還包括；步驟四、將測定的達(dá)到時間與目標(biāo)身份識別信息打 包，并輸出到多點定位相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)的中屯、服務(wù)器進(jìn)行后續(xù)的定位處理。
[0012] 進(jìn)一步的，所述步驟一中，所述系統(tǒng)基準(zhǔn)時鐘為恒溫晶振所提供的基準(zhǔn)時鐘。
[0013] 一種多點定位相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)的到達(dá)時間測量系統(tǒng)，其特征在于：包括依次相連的 A/D采樣量化模塊、差分匹配濾波模塊和零點檢測模塊；所述A/D采樣量化模塊對于接收到 的目標(biāo)應(yīng)答信號進(jìn)行A/D采樣量化；所述差分匹配濾波模塊對A/D采樣量化后的數(shù)字信號 進(jìn)行差分匹配濾波；所述零點檢測模塊對差分匹配濾波后的信號進(jìn)過零點檢測，在檢測口 限內(nèi)采用過零點檢測技術(shù)獲得目標(biāo)應(yīng)答信號的達(dá)到時間。
[0014] 進(jìn)一步的，還包括信息打包模塊和中屯、服務(wù)器；所述信息打包模塊將測定的達(dá)到 時間與目標(biāo)身份識別信息打包；所述中屯、服務(wù)器接收所述打包信息并進(jìn)行后續(xù)的定位處 理。
[0015] 進(jìn)一步的，還包括基準(zhǔn)時鐘模塊，為恒溫晶振。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是；時間誤差更低，同步時鐘更穩(wěn)定，到達(dá)時 間測量精度更高。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明其中一具體實施例應(yīng)答信號高速A/D采樣量化后的結(jié)果。
[0018] 圖2為圖1所示實施例中的差分匹配濾波器。
[0019] 圖3為圖1所示實施例中的差分匹配濾波器匹配濾波后的波形圖。
[0020] 圖4為圖1所示實施例的TOA估計均方根誤差隨信噪比變化曲線圖。
[0021] 圖5為現(xiàn)有技術(shù)中上升沿檢測法的TOA估計均方根誤差隨信噪比變化曲線圖。
【具體實施方式】
[0022] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用W解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[0023] 本說明書（包括摘要和附圖）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效 或者具有類似目的的替代特征加W替換。目P，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。
[0024] 一種多點定位相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)的到達(dá)時間測量系統(tǒng)及方法，包括依次相連的A/D采 樣量化模塊、差分匹配濾波模塊和零點檢測模塊；具體測量方法為：
[0025] 步驟一、在多點定位相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)提供的系統(tǒng)基準(zhǔn)時鐘下，對于接收到的目標(biāo)應(yīng) 答信號進(jìn)行A/D采樣量化；
[0026] 步驟二、對A/D采樣量化的數(shù)字信號進(jìn)行差分匹配濾波；
[0027] 步驟S、對差分匹配濾波后的信號進(jìn)過零點檢測，在檢測口限內(nèi)采用過零點檢測 技術(shù)獲得目標(biāo)應(yīng)答信號的達(dá)到時間。
[002引在有效提高多點定位相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)的定位精度及降低硬件成本要求的前提下，達(dá) 到提高到達(dá)時間的估精度、減少測量時間誤差的目的。
[0029] 在本具體實施例中，應(yīng)答信號脈沖寬度為0. 5US，采樣頻率為lOOMHz，量化位數(shù)為 16位。當(dāng)應(yīng)答信號到達(dá)多點定位相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)的每一個接收單元時，先利用高速A/D采樣 電路進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣并量化處理，其中采