一種基于二次拐點(diǎn)法的1090es信號(hào)解同頻交疊方法
【專利摘要】本發(fā)明基于二次拐點(diǎn)法的1090ES信號(hào)解同頻交疊方法中，采用視頻信號(hào)相關(guān)積累，并進(jìn)行兩輪拐點(diǎn)檢測(cè)，提取二次拐點(diǎn)，確定二重交疊脈沖的起始時(shí)間和終止時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)在1090ES信號(hào)交疊的情況下正確解碼的功能。既然同頻交疊脈沖難以從信號(hào)的角度實(shí)現(xiàn)分離，本發(fā)明考慮從交疊信號(hào)包絡(luò)的時(shí)域特征出發(fā)，通過確定兩個(gè)交疊脈沖的起始和終止時(shí)間來恢復(fù)原始信號(hào)的框架。本發(fā)明能夠?qū)ΜF(xiàn)有的1090ES地面監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)提升，實(shí)現(xiàn)在1090ES信號(hào)交疊情況下的正確解碼，提高地面監(jiān)視系統(tǒng)在目標(biāo)較多空域連續(xù)監(jiān)視的能力。
【專利說明】-種基于二次拐點(diǎn)法的1090ES信號(hào)解同頻交疊方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于二次拐點(diǎn)法的1090ES信號(hào)解同頻交疊方法，特別涉及一種 基于二次拐點(diǎn)法的1090ES信號(hào)解同頻交疊方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（ADS-B)系統(tǒng)是目前國際民航系統(tǒng)通用的一種空中交通管 制技術(shù)，是基于GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和空地、空空數(shù)據(jù)鏈通信的航空器運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)。 ADS-B系統(tǒng)通過飛行器主動(dòng)發(fā)送自身相關(guān)信息的方式來實(shí)現(xiàn)地面或空中對(duì)目標(biāo)的監(jiān)視功 能。國際民航組織（ICAO)將其確定為未來監(jiān)視技術(shù)發(fā)展的主要方向，國際航空界正在積極 推進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。與傳統(tǒng)二次雷達(dá)系統(tǒng)相比，ADS-B系統(tǒng)能夠提供實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確的航空 器位置、速度等信息，而且該系統(tǒng)具有建設(shè)投資小，維護(hù)費(fèi)用低，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 1090extended squitter(1090ES)是實(shí)現(xiàn)ADS-B功能的三種數(shù)據(jù)鏈之一，其射頻 工作于1090MHz，與二次雷達(dá)S模式應(yīng)答信號(hào)的格式相同，其一幀信號(hào)由一系列的脈沖組 成，這些脈沖中包含了飛行器的位置、速度、航向、狀態(tài)等重要信息。ICAO已經(jīng)明確到2020 年所有民航飛行器都必須安裝ADS-B機(jī)載設(shè)備用于取代二次雷達(dá)，特別推薦了 1090ES數(shù)據(jù) 鏈。
[0004] 然而，飛行信息的主動(dòng)播報(bào)方式帶來一個(gè)缺點(diǎn)，那就是地面接收設(shè)備無法掌控飛 行器主動(dòng)播報(bào)的時(shí)刻。多批目標(biāo)的廣播報(bào)文可能同時(shí)到達(dá)地面接收設(shè)備，導(dǎo)致多個(gè)射頻脈 沖信號(hào)交疊在一起。由于多重信號(hào)在時(shí)間域交疊，而使用頻率都在1090±IMHz范圍內(nèi)，也 即在頻率域上頻譜也互相交疊，在調(diào)制域又沒有任何脈內(nèi)正交編碼調(diào)制，在極化域也不可 能區(qū)分，因此，難以從信號(hào)的角度分離兩個(gè)交疊脈沖。雖然，1090ES的每個(gè)報(bào)文的持續(xù)時(shí)間 只有120 y s，每個(gè)飛行器平均每秒發(fā)送約4. 7個(gè)報(bào)文，在目標(biāo)數(shù)較少的空域多重信號(hào)交疊 的可能性較小。但在目標(biāo)數(shù)較多的大型樞紐空港附近空域，信號(hào)交疊的概率就大大增加，信 號(hào)交疊將嚴(yán)重影響地面監(jiān)視系統(tǒng)獲取目標(biāo)信息的準(zhǔn)確性和可靠性。目前，國內(nèi)廠商研制的 地面監(jiān)視系統(tǒng)尚未具備1090ES脈沖信號(hào)解同頻交疊能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于二 次拐點(diǎn)法的1090ES信號(hào)解同頻交疊方法。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施步驟如下：
[0007] (I) 1090ES信號(hào)經(jīng)接收機(jī)包絡(luò)檢波，輸出視頻信號(hào)。
[0008] (2)為使信號(hào)的檢測(cè)門限自適應(yīng)的調(diào)整，在無信號(hào)期間，對(duì)接收機(jī)輸出的視頻信號(hào) 進(jìn)行檢測(cè)，利用下式估計(jì)信道底噪聲的方差。

【權(quán)利要求】
1. 一種基于二次拐點(diǎn)法的1090ES信號(hào)解同頻交疊方法，其特征在于，包括步驟如下： 步驟（1) 1090ES信號(hào)經(jīng)接收機(jī)包絡(luò)檢波，輸出視頻信號(hào)； 步驟（2)在無1090ES信號(hào)期間，對(duì)接收機(jī)輸出的視頻信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，用于信號(hào)的檢測(cè) 門限自適應(yīng)的調(diào)整，利用下式滑窗估計(jì)信道底噪聲的方差的估計(jì)值σ:
其中，N是滑窗運(yùn)算的窗長度，即參與滑窗運(yùn)算的連續(xù)采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)，Zi是第i個(gè)采樣 點(diǎn)的噪聲幅度； 步驟（3)，假定視頻信號(hào)服從均值為μ，方差為σ i的瑞麗分布，根據(jù)信道底噪聲的方 差σ，由下式確定信號(hào)的均值、方差以及檢測(cè)門限Vt :
其中，σ由底噪聲的方差的估計(jì)值0·代替，b由虛警率確定； 步驟⑷采用雙門限檢測(cè)法，對(duì)脈沖信號(hào)的起始和結(jié)束時(shí)間進(jìn)行粗估計(jì)：即根據(jù)檢測(cè) 門限，當(dāng)連續(xù)L個(gè)數(shù)據(jù)中有M個(gè)以上的數(shù)據(jù)大于檢測(cè)門限時(shí)，則認(rèn)為有脈沖信號(hào)；反之，當(dāng)連 續(xù)L個(gè)數(shù)據(jù)中有M個(gè)以上的數(shù)據(jù)小于檢測(cè)門限時(shí)，則認(rèn)為脈沖信號(hào)結(jié)束，L>M;將粗估計(jì)的 起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間分別向前、向后推10?99個(gè)點(diǎn)，使得粗估計(jì)界定的數(shù)據(jù)段X (η)中包 含脈沖信號(hào)的上升沿和下降沿； 步驟（5)利用下式對(duì)包含脈沖信號(hào)的數(shù)據(jù)段χ(η)進(jìn)行相關(guān)累加獲得序列g(shù)(n):
其中，x(i)為恒大于等于零的視頻信號(hào)數(shù)據(jù)，序列g(shù)(n)中存在分別對(duì)應(yīng)于脈沖信號(hào)的 起始和終止的拐點(diǎn)，將此階段的兩個(gè)拐點(diǎn)統(tǒng)稱為一次拐點(diǎn)，分別為一次起始拐點(diǎn)和一次終 止拐點(diǎn)； 步驟（6)連接序列g(shù) (η)的首尾兩點(diǎn)構(gòu)造直線序列C1 (η)，并利用下式對(duì)序列g(shù) (η)進(jìn)行 一次差分獲得序列djn)，使得一次拐點(diǎn)在序列Cl1(Ii)中變換成極值點(diǎn)： (I1 (n) = g (n) -C1 (η), 當(dāng)存在脈沖交疊時(shí)，序列(I1 (η)中出現(xiàn)一對(duì)幅度相對(duì)較弱的拐點(diǎn)，將此對(duì)拐點(diǎn)稱之為二 次拐點(diǎn)，為此進(jìn)行第二輪拐點(diǎn)檢測(cè)； 步驟⑵順序連接序列djn)的首點(diǎn)、一次起始拐點(diǎn)、一次終止拐點(diǎn)和尾點(diǎn)，由這四個(gè) 特征點(diǎn)形成3條連續(xù)的線段，構(gòu)造出折線序列C2(n);利用下式對(duì)序列Cl1(Ii)進(jìn)行二次差分 獲得序列d 2 (η)，使得二次拐點(diǎn)在序列d2 (η)中變換成極值點(diǎn)： d2 (n) = (I1 (n) -C2 (η)； 步驟（8)設(shè)定二次拐點(diǎn)的檢測(cè)門限，若極值點(diǎn)的絕對(duì)值大于等于該門限，則判斷存在 脈沖信號(hào)交疊，并記錄一次拐點(diǎn)和二次拐點(diǎn)在時(shí)間軸上的位置，即獲得經(jīng)分離后兩個(gè)脈沖 的起始和終止時(shí)間；反之，則判斷不存在脈沖信號(hào)交疊，僅記錄一次拐點(diǎn)在時(shí)間軸上的位 置，即單個(gè)脈沖的起始和終止時(shí)間； 步驟（9)回到步驟（4)，繼續(xù)檢測(cè)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二次拐點(diǎn)法的1090ES信號(hào)解同頻交疊方法，其特征在 于，在上述步驟（7)中，當(dāng)存在脈沖信號(hào)交疊時(shí)，序列g(shù)(n)呈現(xiàn)多重拐點(diǎn)的時(shí)域特征，進(jìn)行 第二輪拐點(diǎn)檢測(cè)，構(gòu)造折線序列c 2(η)用于二次差分，使得二次拐點(diǎn)變成極值點(diǎn)，提取其起 始時(shí)間和終止時(shí)間。
【文檔編號(hào)】H04L25/03GK104394107SQ201410580145
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】朱棟, 趙春光, 王壽峰, 歐樂慶, 彭思, 成偉明, 章林, 馬浩, 張鐘江, 付乾良 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所