专利名称：一种基于二次雷达的询问应答方法
技术领域：
本发明属于航空交通管制(以下简称空管)技术领域，涉及空管二次雷达(以下简称二次雷达)，特别涉及一种基于二次雷达的询问应答方法。
背景技术：
空管二次雷达主要包含地面的空管雷达站(以下简称雷达站)和机载的空管应答机(以下简称应答机)，雷达站主要包含询问机及接收处理机，雷达站主动发出询问信号；应答机收到询问信号从中获取上行信息，并把下行信息放在应答信号里发出；雷达站收到应答信号从中获取下行信息。一个雷达站可以掌控其波束范围内的多个应答机，在每个应答机的配合下，雷达站可得知其波束范围内每个飞机目标的目标代码、目标高度等信息。
空管二次雷达的工作模式包括I模式、2模式、3/A模式、4模式、B模式、C模式、D模式、S (Selective)模式；1模式和2模式的功能都是提供目标代码，用于目标的识别，是军事用途；3/A模式的功能是提供目标代码，军民两用；4模式提供军用加密的目标代码；B模式的功能是提供目标代码，是民事用途；C模式的功能是提供目标高度，是民事用途山模式的功能未指定，用途备用^模式具有地面与空中的数据链接能力，能传输比目标代码和目标高度更多的信息。S模式是指可选择的目标地址；在S模式，雷达站能对应答机进行点名呼叫，名即地址，只有符合地址的应答机才会应答；在S模式，上行信息和下行信息中有数据信息，还有24位地址信息，每个应答机的地址在出厂时已固定且唯一。一些随飞机而定的信息码，比如飞机的身份标志码等信息，在每次飞机起飞前由飞行员通过应答机的数据接口和/或面板按键给应答机输入；S模式具备了其它工作模式所不具备的数据通信功能，因此S模式已成为空管二次雷达的主流工作模式。雷达站I次询问发出I个询问信号，应答机I次应答发出I个应答信号；S模式空管二次雷达的询问类型主要包括4种全呼叫询问、监视询问、通信-A询问、通信-C询问；S模式空管二次雷达的应答类型主要包括4种全呼叫应答、监视应答、通信-B应答、通信-D应答；全呼叫询问与全呼叫应答的作用是雷达站与多个应答机一对多地获取全体应答机的地址；监视询问与监视应答、通信-A询问与通信-B应答、通信-C询问与通信-D应答的作用是雷达站与单个应答机一对一地点名呼叫进行数据通信；雷达站I次全呼叫询问触发全体应答机的I次全呼叫应答；雷达站I次监视询问触发单个应答机的I次监视应答；雷达站I次通信-A询问触发单个应答机的I次通信-B应答；雷达站I次通信-C询问触发单个应答机的I次通信-D应答。雷达站在开机后由于不知道其波束范围内存在的应答机的数量以及每个应答机的地址，在雷达站对某应答机进行点名呼叫之前，必须先发出全呼叫询问，则雷达站波束范围内的全体应答机都发出全呼叫应答，雷达站从应答信号的数量得知其波束范围内的应答机数量，并从每个应答信号里获知每个应答机的24位地址。询问信号的信号格式包含在前的2个短脉冲、在后的I个询问信号数据块长脉冲(以下简称询问信号数据块)，询问信号数据块承载的上行数据信息包含56位信息或112位信息，56位信息是短格式，112位信息是长格式,56位信息或112位信息包括在前的32位信息或88位信息是I帧上行数据信息，在后的24位信息是合并的奇偶校验与地址信息(以下简称24位地址信息)。全呼叫询问、监视询问、通信-A询问、通信-C询问的上行数据信息均包含询问类型的类型代码位段、预定义位段、用户使用位段。应答信号的信号格式包含在前的4个短脉冲、在后的I个应答信号数据块长脉冲(以下简称应答信号数据块)，应答信号数据块承载的下行信息包含56位信息或112位信息，56位信息是短格式，112位信息是长格式,56位信息或112位信息包括在前的32位信息或88位信息是I帧下行数据信息，在后的24位信息是24位地址信息，应答信号数据块中的I位信息时长I μ s，I个应答信号数据块时长56 μ s或112 μ S。全呼叫应答、监视应答、通信-B应答、通信-D应答的下行数据信息均包含应答类型的类型代码位段、预定义位段、用户使用位段；除了全呼叫应答的用户使用位段里是应答机的24位地址信息，其它应答类 型的用户使用位段里是数据信息。全呼叫阶段I :在全呼叫阶段I，询问类型与应答类型是全呼叫询问与全呼叫应答；当雷达站的波束范围内存在应答机No. I、…、应答机No. K、…、应答机No. N共计N个应答机，其中N彡I且N SKS I ;在雷达站和其波束范围内的N个应答机加电后，雷达站发射询问，N个应答机都发射应答；雷达站的I次全呼叫询问会触发N个应答机都回复I次全呼叫应答，如此一问多答，雷达站可能需要多次全呼叫询问来掌握全体应答机的数量和每个应答机的地址，然后进入点名呼叫阶段II。点名呼叫阶段II :在点名呼叫阶段II，询问类型与应答类型分别是监视询问与监视应答、通信-A询问与通信-B应答、通信-C询问与通信-D应答；当雷达站欲选择与某个应答机进行数据通信，雷达站把上行数据和被选应答机的24位地址都放置在询问信号里发出I次询问，被选应答机把下行数据和自己的24位地址都放置在应答信号里发出I次应答，如此一问一答地进行数据通信；然后雷达站与其它应答机同理也进行数据通信，直至与全体应答机都完成数据通信后，雷达站重新返回全呼叫阶段I，周而复始运作。 现有的询问信号的信号格式和应答信号的信号格式及内容存在如下缺点在询问信号数据块和应答信号数据块中的信息均是56位或112位，其中的前32位或88位是数据信息，后24位是24位地址信息；数据信息仅占传输信息的32 + 56=57. 1%或88+ 112=78. 6%，24位地址信息占传输信息的24 + 56=42. 9%或24+112=21. 4%，地址信息占用了传输信道的资源，且占用比例较高。全呼叫应答的应答信号数据块的信息位数固定是56位，全呼叫应答的有用信息主要是应答机的24位地址；冗余信息是56-24=32位、时长32 μ s，会起到负面的影响。现有的询问与应答的工作阶段存在如下缺点在全呼叫阶段I，当雷达站波束范围内的各个应答机与雷达站的距离越小，则到达雷达站的天线的全呼叫应答的各个应答信号的间距越近，以至于各个应答信号相互交叠，直接导致雷达站对应答信号的检测率降低，则雷达站获知的应答机数量少于应答机真实存在的数量，自然无法获知全体应答机的地址。全呼叫应答的应答信号数据块固定是56位信息、时长56μ s，各个应答机与雷达站的距离之差必须大于8400m时，即cXt + 2=(3X108) X (56X10 — 6)+2=8400m，各个应答信号才不会交叠，雷达站才能准确地得知全体应答机的数量和地址；但8400m的距离不能满足目前空域内飞机的密度，现有的询问应答方式对此问题的应对方法是在全呼叫询问的询问信号数据块里的预定义位段有表示应答概率的位段，雷达站可将应答概率设置为O. 0625或O. 125或O. 25或O. 5或1，当应答概率为O. 0625或O. 125或O. 25或O. 5时，每个应答机每次被询问则各自产生一个O I之间的随机数，当某个应答机产生的随机数小于应答概率则应答，否则不应答；例如，若应答概率为O. 25时，当某个应答机产生的随机数小于O. 25则应答。当应答概率为I时，每个应答机每次被问则答；雷达站先设置应答概率小于1，然后从小到大地提高，直到应答概率等于1，因此雷达站需要持续发出多次全呼叫询问直到获得全体应答机的地址为止；现有的询问应答方式所期望的是各个应答信号此起彼伏地出现，如此可以降低各个应答机同时应答的概率，就可能避免各 个应答信号的相互交叠，但需要发出多次全呼叫询问以确保每个应答机的应答信号都能完整无交叠地出现至少I次。综上所述，当各个应答机与雷达站的距离小于8400m且应答概率为I时，各个应答信号定然交叠；当各个应答机与雷达站的距离小于8400m且应答概率小于I时，各个应答信号可能此起彼伏地出现，同理可能同起同伏地出现，即各个应答信号可能不交叠、也可能交叠或不出现，如此雷达站不一定能准确得知全体应答机的数量和地址。由于雷达站不能预知其波束范围内应答机的真实数量，也不能预知各个应答机与雷达站的距离，因此雷达站不能预先确知全呼叫询问的次数，即使雷达站发出很多次的全呼叫询问，仍不一定能准确获知全体应答机的数量和地址。在点名呼叫阶段II，当雷达站与单个应答机进行数据通信的信息量越大，即信息帧数越多，询问信号数据块里的24位地址信息和应答信号数据块里的24位地址信息所耗费的传输信道资源就越多；当雷达站的波束范围内的应答机数量越多，则雷达站与全体应答机都完成数据通信总共耗费的传输信道资源就越多。在点名呼叫阶段II，询问信号和应答信号里都有地址信息，若某个询问信号或某个应答信号被监听器获得，监听器可根据信号里的地址信息获知信号里的数据信息的目的地或来源地，数据信息的安全传输存在一定隐患。

发明内容
为弥补上述缺陷，本发明提出基于二次雷达的询问应答方法。采用本发明，雷达站的波束范围的各个应答机与雷达站的距离在8400m 150m范围里时，雷达站定能准确获知应答机的数量和地址，且全呼叫询问的次数是预知的确定值；当雷达站的波束范围存在的应答机数量越多，雷达站与单个应答机数据通信的信息量越大时，越能显著提高传输信道的利用率；在绝大部分时间里，监听器无法得知数据信息的目的地或来源地，增强了信息传输的隐蔽性。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。一种基于二次雷达的询问应答方法，其特征在于，包括全呼叫阶段和点名呼叫阶段，所述全呼叫阶段包括雷达站探知全体应答机数量和雷达站获知全体应答机地址；所述点名呼叫阶段包括建立地址握手和释放地址握手。上述技术方案的特点和进一步改进在于( I)所述雷达站探知全体应答机数量具体是指雷达站发出一次询问，全体应答机作一次应答，雷达站根据应答信号的数量得知全体应答机的数量。
(2)所述雷达站获知全体应答机地址具体是指雷达站根据应答信号到达雷达站的时间得到全体应答机与雷达站的距离；若所述距离大于3600m，雷达站发出一次询问，则全体应答机作一次应答，雷达站获知全体应答机的24位地址；若所述距离在3600m 150m范围内，雷达站把24位地址中需要的指定位地址标注在询问信号数据块中，并作一次询问，全体应答机分别把自身的指定位地址写进应答信号数据块里，并作一次应答，雷达站获知全体应答机的指定位地址，那么，雷达站发出24次询问可获知全体应答机的24位地址。(3)所述全体应答机均设置一个地址握手标志位。(4)所述建立地址握手具体是指雷达站把被选应答机的24位地址放置在询问信号数据块里，并作一次询问，全体应答机根据收到的询问信号数据块里的24位地址判断是 否符合自身24位地址，地址符合的被选应答机置地址握手标志位有效，并将自身的24位地址放置在应答信号数据块里，作一次应答，雷达站判断收到的应答信号数据块里的24位地址是否与被选应答机的24位地址一致，若一致，雷达站与被选应答机双方建立地址握手。(5)所述释放地址握手具体是指雷达站把被选应答机的24位地址放置在询问信号数据块里，并作一次询问，全体应答机根据收到的询问信号数据块里的24位地址判断是否符合自身的24位地址，地址符合的被选应答机置地址握手标志位无效，并作一次应答，雷达站与被选应答机双方释放地址握手。(6)雷达站把被选应答机的24位地址加密后放置在询问信号数据块里，并作一次询问，全体应答机将收到的询问信号数据块解密后判断是否符合自身24位地址，地址符合的被选应答机将自身的24位地址加密后放置在应答信号数据块里，作一次应答。(7)所述加密是指将24位地址与24位密码作模二加形成24位密址。(8)所述解密是指将24位密址与24位密码作模二加得到24位地址。本发明技术方案，当各个应答机与雷达站的距离之差在8400m 150m范围内时，雷达站定能准确获知全体应答机的数量和地址，且询问的次数是预知的确定值；在数据通信时，没有地址信息，提高了传输信道的利用率，相当于增大了传输信道的容量；即使数据信息被监听器获取，监听器不知道数据信息的目的地和来源地，增强了信息传输的隐蔽性。


下面结合附图和具体实施方式
对本发明的技术方案作进一步详细说明。图I为本发明实施例基于二次雷达的询问应答方法流程示意图；图2为本发明实施例询问应答阶段②的流程示意图；图3为本发明实施例询问应答阶段①和阶段②时序示意图；图4为本发明实施例询问应答阶段③、阶段④及阶段⑤时序示意图；图5是本发明的阶段①的信号格式及内容和信号时序示意图；图6是本发明的阶段②A的信号格式及内容和信号时序示意图；图7是本发明的阶段②B的信号格式及内容和信号时序示意图；图8是本发明的阶段③的信号格式及内容和信号时序示意图；图9是本发明的阶段④的信号格式及内容和信号时序示意图10是本发明的阶段⑤的信号格式及内容和信号时序示意图。
具体实施例方式全呼叫阶段I里，应答信号里的有用信息主要是时长24μ s的24位地址信息，因此减少应答信号数据块的位数，使得应答信号数据块只承载24位的有用信息或I位的有用信息，即应答信号数据块的位数和内容应按照所承载的有用信息的位数和内容而制定；若把应答信号数据块的时长从56 μ s减小到24 μ S，可允许各个应答机与雷达站的距离从8400m减小到3600m,即(3X IO8) X (24X10_6) + 2=3600m ;若把应答信号数据块的时长减小到I μ s，可允许各个应答机与雷达站的距离之差减小到150m，即(3X IO8) X (lXl(r6)+2=150m，而150m可满足目前的飞机安全飞行的间距；当各个应答机与雷达站的距离之差在8400m 150m范围里时，本发明可确保各个应答信号完整无交叠。全呼叫阶段I分成先后2个工作阶段，即雷达站首先准确探知应答机的数量，然后才能准确获知全体应答机的地址，具体如下 当应答信号数据块时长越短，各个应答信号交叠的可能性就越小，当各个应答机与雷达站的距离大于150m时，若采用应答信号数据块时长为I μ S，雷达站发出I次全呼叫询问，则各个应答信号定无交叠，则雷达站可准确获知应答机的数量以及各个应答机距雷达站的距离。雷达站判断各个应答机与雷达站的距离之差若大于3600m，则采用24 μ s的应答信号数据块时长来放置应答机的24位地址，雷达站发出I次全呼叫询问，则各个应答信号定无交叠，通过I次询问可获知全体应答机的24位地址；若在3600m 150m范围里，则采用1μ S的应答信号数据块时长来放置24位地址中的I位地址，并在询问信号数据块中指明需要24位地址中的具体第某位，雷达站的每次全呼叫询问可获知全体应答机的24位地址中的同一位地址且各个应答信号一定无交叠，通过24次询问可获知全体应答机的24位地址，即全呼叫询问的次数是预知的确定值。点名呼叫阶段II双方数据通信时，为了询问信号数据块和应答信号数据块里都没有24位地址，应给每个应答机设置一个地址握手标志位TLF，并且把点名呼叫阶段II分成3个工作阶段，即雷达站与某个应答机首先建立地址握手、然后进行数据通信、最后释放地址握手，具体如下在雷达站欲选择与某个应答机数据通信之前，雷达站把被选应答机的24位地址放置在询问信号数据块里，发出I次监视询问以通告全体应答机，地址符合的被选应答机知晓雷达站欲与自己进行数据通信，则置TLF为有效，并把自己的24位地址放置在应答信号数据块里并回复I次应答，且雷达站判断收到的应答信号里的地址是否与被选应答机的地址一致，若一致则说明双方建立地址握手，双方已知晓数据通信的目的地和来源地；若不一致则雷达站重新询问；地址不符合的应答机不应答并维持现状。雷达站与被选应答机双方进行数据通信，询问信号数据块和应答信号数据块里都没有目的地或来源地的地址。雷达站把被选应答机的24位地址放置在询问信号数据块里，发出I次监视询问以通告全体应答机，地址符合的被选应答机知晓雷达站欲结束与自己的数据通信，则置TLF为无效并回复I次应答，且雷达站与被选应答机推出数据通信链接，双方释放地址握手；地址不符合的应答机不应答并维持现状；然后雷达站与其它应答机同理如此运作。在建立地址握手或释放地址握手的过程中，为了保护地址信息的隐秘传输，发出方应对地址信息先加密后传输，接收方则对收到的信息解密，具体如下雷达站和每个应答机使用相同的密码，并预置初始密码且定期更换；在飞机每次起飞前，飞行员在给应答机输入一些信息码时，飞行员可给应答机更新密码；加密的方法是采用24位密码信息，将24位地址信息与24位密码信息作模二加运算而产生新的信息，称作24位密址信息；解密的方法是将24位密址信息与24位密码信息作模二加运算即可恢复24位地址信息。在询问与应答的各个工作阶段，询问信号数据块的位数仍是56位或112位，但需要在空白位段、用户使用位段里定义由二进制数表示的新的内容，分别是表示工作阶段的5 位代码JD、24位密址信息；雷达站通过JD来引领应答机处于某工作阶段，应答机根据TLF和收到的JD使自己处于指定的工作阶段。参照图1，主要由阶段①、阶段②、阶段③、阶段④、阶段⑤组成，本实现流程包括I个公共主干和N个分支；1个公共主干是由阶段①和阶段②组成#个分支包括分支No. I 分支No. N,每个分支均由阶段③、阶段④、阶段⑤组成；雷达站与应答机No. I执行分支No. 1，…，雷达站与应答机No. K执行分支No. K，…，雷达站与应答机No. N执行分支No. N。雷达站的波束范围内有N个应答机，雷达站和N个应答机即应答机No. I 应答机No. N加电后直接进入阶段①；雷达站和N个应答机从阶段①进入阶段②；雷达站和应答机No. K执行分支No. K从阶段②进入阶段③；雷达站和应答机No. K从阶段③进入阶段④；雷达站和应答机No. K从阶段④进入阶段⑤；应答机No. K从阶段⑤回到阶段①；若雷达站已遍历执行N个分支则从阶段⑤回到阶段①；若雷达站未遍历N个分支则从阶段⑤回到阶段③，与其它应答机同理运行。雷达站与雷达站的波束范围内的全体应答机执行阶段①得知应答机的数量是N以及各个应答机距雷达站的距离；雷达站与全体应答机执行阶段②获知全体应答机的24位地址；雷达站与应答机No. K执行阶段③双方建立地址握手；雷达站与应答机No. K执行阶段④双方进行没有地址，只有数据的通信；雷达站与应答机No. K执行阶段⑤双方释放地址握手，应答机No. K又回到阶段①；雷达站与除了应答机No. K之外的其它应答机同理依次执行阶段③ 阶段⑤，直至雷达站与全体应答机都完成阶段③ 阶段⑤，雷达站最终又回到阶段①，周而复始地运作。在阶段①、阶段②，雷达站的询问使得其波束范围内的每个应答机都应答；在阶段
③，每个应答机收到询问后根据信号里的地址来判断是否符合自己的地址，地址符合的应答机判断出询问是针对自己从而置自己的TLF为有效并应答，其它应答机判断出询问不是针对自己因而不予应答；在阶段④，每个应答机收到询问后判断自己的TLF是否有效，唯有在阶段③里已地址符合的应答机的TLF是有效从而应答，其它应答机的TLF是无效因而不予应答；在阶段⑤，每个应答机收到询问后根据信号里的地址来判断是否符合自己的地址，在阶段③里地址符合的应答机判断出询问是针对自己从而置自己的TLF为无效并应答，其它应答机判断出询问不是针对自己因而不予应答。参照图2，主要由阶段②A、阶段②B组成，本实现流程包括I个公共主干和2个分支；1个公共主干由雷达站的判断抉择而组成，2个分支分别是阶段②A、阶段②B ;雷达站判断各个应答机与雷达站的距离若大于3600m则进入阶段②A，若在3600m 150m范围里则进入阶段②B。参照图3，本发明的阶段①询问信号与阶段①应答信号、阶段②A询问信号与阶段②A应答信号、阶段②B询问信号与阶段②B应答信号的信号时序示意，图中标明了雷达站发射了 I个阶段①询问信号，触发了应答机No. I 应答机No. N都回复I个阶段①应答信号；雷达站发射了 I个阶段②A询问信号，触发了应答机No. I 应答机No. N都回复I个阶段②A应答信号；雷达站发射了 I个阶段②B询问信号，触发了应答机No. I 应答机No. N都回复I个阶段②B应答信号。 参照图4，本发明的阶段③询问信号与阶段③应答信号、阶段④询问信号与阶段④应答信号、阶段⑤询问信号与阶段⑤应答信号的信号时序示意，图中标明了雷达站发射了 I个阶段③询问信号，唯有应答机No. K回复I个阶段③应答信号；雷达站发射了 I个阶段④询问信号，唯有应答机No. K回复I个阶段④应答信号；雷达站发射了 I个阶段⑤询问信号，唯有应答机No. K回复I个阶段⑤应答信号。
参照图5，图中标明了雷达站和应答机的阶段①询问信号与阶段①应答信号的信号格式及内容，询问信号数据块的位数为56位，询问信号数据块包含空白位段，占用空白位段里的5位来表示JD，由JD为11111指明了信号是阶段①询问信号；应答信号数据块从56位减少至I位来放置表示确认的I位代码QD，由QD为O指明了信号是阶段①应答信号。参照图6，图中标明了雷达站和应答机的阶段②A询问信号与阶段②A应答信号的信号格式及内容；询问信号数据块的位数为56位，JD为00000指明了信号是阶段②A询问信号；应答信号数据块从56位减少至24位来携带应答机的24位地址信息。参照图7，图中标明了雷达站和应答机的阶段②B询问信号与阶段②B应答信号的信号格式及内容；询问信号数据块的位数为56位，JD为00001 11000中的之一来指明信号是阶段②B询问信号；当JD为00001时指明了需要获取应答机的24位地址信息的最低位地址，…，当JD为11000时指明了需要获取应答机的24位地址信息的最高位地址；应答信号数据块从56位减少至I位来携带应答机的24位地址信息中的I位地址。参照图8，图中标明了雷达站和应答机No. K的阶段③询问信号与阶段③应答信号的信号格式及内容；询问信号数据块的位数为112位，其中包含空白位段、用户使用位段，可分别用来放置JD、24位密址信息，由JD为11110指明了信号是阶段③询问信号；阶段③应答信号的信号格式及内容应答信号数据块仍为112位，其中包含用户使用位段，可用来放置24位密址信息。参照图9，图中标明了雷达站和应答机No. K的阶段④询问信号与阶段④应答信号的信号格式及内容；询问信号数据块为56位或112位，询问信号数据块中的前48位或104位是I帧上行数据信息、后8位是奇偶校验信息，没有地址信息；应答信号数据块为56位或112位，应答信号数据块中的前48位或104位是I帧下行数据信息、后8位是奇偶校验信息；没有地址信息。参照图10，图中标明了雷达站和应答机No. K的阶段⑤询问信号与阶段⑤应答信号的信号格式及内容；询问信号数据块的位数为112位，其中包含空白位段、用户使用位段，可分别用来放置JD、24位密址信息，由JD为11101指明了信号是阶段⑤询问信号；应答信号数据块从112位减少至I位来放置QD，由QD为I指明了信号是阶段⑤应答信号。
在阶段①，JD=IlllUQD=O ;雷达站发出I次询问则其波束范围内的全体应答机都回复I次应答；当各个应答机与雷达站的距离不小于150m时，各个应答信号定不交叠，雷达站能准确地检测出每个应答信号，雷达站可根据应答信号的数量和应答信号的到达时间从而得知应答机的数量以及各个应答机距雷达站的距离。在阶段②，雷达站判断各个应答机与雷达站的距离若大于3600m则进入阶段②A ;若在3600m 150m范围里则进入阶段②B ;在阶段②A，JD=OOOOO,应答信号数据块里有应答机的24位地址；在阶段②A，雷达站发出I次询问则全体应答机都回复I次应答，且各个应答信号定不交叠，雷达站可获知全体应答机的24位地址；在阶段②B，JD=OOOOl 11000表示分别需要24位地址的第I位地址 第24位地址，应答信号数据块里有应答机24位地址中的I位地址；在阶段②B，雷达站发出I次询问则全体应答机都回复I次应答，且各个应答信号定不交叠，雷达站共发出24次询问方可获知全体应答机的24位地址，例如，当JD=OOOOl时，雷达站发出I次询问可获知24位地址中最低的I位地址，…，当JD=IlOOO时，雷达站发出I次询问可获知24位地址中最高的I位地址。 在阶段③，JD=11110、询问信号数据块里有应答机No. K的24位密址信息，应答信号数据块里有应答机No. K的24位密址信息；雷达站对应答机No. K的24位地址信息加密而形成24位密址信息并发出I次询问，全体应答机收到询问信号后按照同一密码完成解密并判断是否符合自己的地址，其它应答机判断出不符合自己的地址因而维持现状，唯有应答机No. K判断出符合自己的地址从而对自己的24位地址信息加密而形成24位密址信息并回复I次应答，而且应答机No. K设置TLF为有效从而进入通信联接的状态；当雷达站对比应答信号里的地址与询问信号里的地址而认为二者相同时，双方已建立地址握手。在阶段④，询问信号数据块里包含48位或104位的上行数据信息和8位奇偶校验信息，应答信号数据块里包含48位或104位的下行数据信息和8位奇偶校验信息；雷达站发出I次询问，其它应答机虽然同样收到询问信号但是不予应答，唯有应答机No. K的TLF为有效，所以唯有应答机No. K回复I次应答，雷达站与应答机No. K进行数据通信。在阶段⑤，JD=I1101、询问信号数据块里有应答机No. K的24位密址信息，QD=I ；雷达站对应答机No. K的24位地址信息加密而形成24位密址信息并发出I次询问，全体应答机收到询问信号后按照同一密码完成解密并判断是否符合自己的地址，其它应答机判断出不符合自己的地址因而维持现状，唯有应答机No. K判断出符合自己的地址从而回复I次应答，而且应答机No. K设置TLF为无效从而退出通信联接的状态，不管雷达站是否收到应答信号，双方已释放地址握手。雷达站的波束范围内有N个应答机，雷达站与每个应答机都需要数据通信，若雷达站需要上传L帧上行数据信息，每个应答机都需要下传L帧下行数据信息，其中LSI;给每个应答机都设置I个TLF以及3个变量j、i和m ;应答机在加电之初，把TLF预置为无效，把j预置为二进制数00001，i和m均预置为I，各个工作阶段详细流程介绍如下阶段①，雷达站发射I个阶段①询问信号，信号中的JD=I 1111 ;每个应答机都置自己的TLF为无效，都回复I个阶段①应答信号；雷达站判断是否收到阶段①应答信号，若收到的阶段①应答信号，且个数为N，雷达站得知其波束范围内存在的应答机数量是N个，并计算出每个应答机距雷达站的距离，然后雷达站与全体应答机进入阶段②；若没有收到I个阶段①应答信号，则继续开始阶段①的操作。
阶段②，雷达站判断各个应答机与雷达站的距离若大于3600m则进入阶段②A，若在3600m 150m范围里则进入阶段②B，阶段②A包括雷达站发射I个阶段②A询问信号，信号中的JD=OOOOO ;每个应答机都回复I个阶段②A应答信号；雷达站判断若收到的阶段②A应答信号的数量等于N，雷达站从应答信号里获知全体应答机的24位地址，然后雷达站与全体应答机进入阶段③；若收到的阶段②A应答信号的数量小于N或者没有收到I个阶段②A应答信号，则继续开始阶段②A的操作；阶段②B包括雷达站发射I个阶段②B询问信号，信号中的JD=j ;每个应答机都回复I个阶段②B应答信号；雷达站判断是否收到阶段②B应答信号，若收到的阶段②B应答信号的数量等于N，雷达站从应答信号里获知全体应答机的第j位地址，然后继续雷达站把j增加I后赋给j，判断j是否大于二进制11000，若大于，则雷达站获知全体应答机的24位地址，把00001赋给j，然后雷达站与全体应答机进入阶段③，若不大于，则继续开始阶段②B的操作；若收到的阶段②B应答信号的数量小于N或者没有收到I个阶段②B应答信号，则继续继续开始阶段②B的操作。阶段③，雷达站从N个应答机中选择应答机No. K，先对应答机No. K的地址信息执行加密而形成密址信息，雷达站发射I个阶段③询问信号，信号中的JD=IlllO ;每个应答机对阶段③询问信号里的密址信息执行解密后判断是否符合自己的地址符合自己地址的应 答机No. K，则应答机No. K置TLF为有效，说明应答机No. K进入通信联接的状态；应答机No. K对自己的地址信息执行加密而形成密址信息，回复I个阶段③应答信号；不符合自己地址的其它应答机，即应答机No. I 应答机No. (K-I)和应答机No. (K+1) 应答机No. N都置自己的TLF为无效，状态不变，且不应答；雷达站判断是否收到阶段③应答信号，若收到阶段③应答信号则对信号里的密址信息执行解密后判断是否符合应答机No. K的地址，若符合则说明双方已建立地址握手，然后雷达站和应答机No. K进入阶段④，若不符合则继续开始阶段③的操作；若没有收到阶段③应答信号则继续开始阶段③的操作。阶段④，雷达站发射I个阶段④询问信号，将本次询问标记为上行数据信息的第i帧；每个应答机都判断自己的TLF是否有效，有效的应答机No. K，应答机No. K回复I个阶段④应答信号，将本次应答标记为下行数据信息的第i帧；无效的应答机No. I 应答机No. (K-I)和应答机No. (K+1) 应答机No. N，不应答；雷达站判断是否收到阶段④应答信号，若收到阶段④应答信号则说明双方的数据通信成功了 I次，继续阶段④步骤5)的操作；若没收到阶段④应答信号则继续开始阶段④操作；雷达站把i增加I后赋给i，判断i是否大于L，若是则说明双方已完成L帧的数据通信，把I赋给i，然后雷达站和应答机No. K进入阶段⑤；若不是则说明双方未完成L帧的数据通信，雷达站再发射I个阶段④询问信号。阶段⑤，雷达站先对应答机No. K的地址信息执行加密而形成密址信息，雷达站发射I个阶段⑤询问信号，信号中的JD=IllOl ;每个应答机对阶段⑤询问信号里的密址信息执行解密后判断是否符合自己的地址，符合自己地址的应答机No. K，则应答机No. K置TLF为无效，说明应答机No. K退出通信联接的状态；不符合自己地址的其它应答机，即应答机No. I 应答机No. (K-I)和应答机No. (K+1) 应答机No. N状态不变，且不应答；应答机No. K回复I个阶段⑤应答信号，说明双方已释放地址握手，然后应答机No. K返回到阶段①；雷达站把m增加I后赋给m，判断m是否大于N，若大于，则说明雷达站与N个应答机都完成了数据通信，把I赋给m，然后雷达站返回到阶段①，可以周而复始地运作；若不大于则雷达站不管是否收到阶段⑤应答信号，雷达站立即跳转到阶段③；雷达站与其它应答机，即应答机No. I 应答机No. (K-I)和应答机No. (K+1) 应答机No. N同理依次执行阶段③、阶段
④、阶段⑤。全体应答机与雷达站的距离之差在8400m 150m范围内时，各个应答信号不交叠，雷达站定能准确获知全体应答机的数量和地址，且询问的次数是预知的确定值；在雷达站与应答机数据通信的过程中，询问信号数据块和应答信号数据块的信息都仍是56位或112位,其中的前48位或104位是数据信息,其中的后8位是奇偶校验信息,而没有地址信息，即地址信息不占用传输信道资源，提高了传输信道的利用率，相当于增大了传输信道的容量；在雷达站与应答机数据通信的过程中，询问信号和应答信号里都没有地址，即使数据信息被监听器获取，监听器不知道数据信息的目的地和来源地，增强了信息传输的隐蔽性。
本发明还有多种实施方式，但凡在本发明的精神和实质范围内，所作的任何改变、等同替换和改进，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于二次雷达的询问应答方法，其特征在于，包括全呼叫阶段和点名呼叫阶段，所述全呼叫阶段包括雷达站探知全体应答机数量和雷达站获知全体应答机地址；所述点名呼叫阶段包括建立地址握手和释放地址握手。
2.如权利要求I所述的基于二次雷达的询问应答方法，其特征在于，所述雷达站探知全体应答机数量具体是指雷达站发出一次询问，全体应答机作一次应答，雷达站根据应答信号的数量得知全体应答机的数量。
3.如权利要求I所述的基于二次雷达的询问应答方法，其特征在于，所述雷达站获知全体应答机地址具体是指雷达站根据应答信号到达雷达站的时间得到全体应答机与雷达站的距离； 若所述距离大于3600m,雷达站发出一次询问，贝U全体应答机作一次应答,雷达站获知全体应答机的24位地址； 若所述距离在3600m 150m范围内，雷达站把24位地址中需要的指定位地址标注在询问信号数据块中，并作一次询问，全体应答机分别把自身的指定位地址写进应答信号数据块里，并作一次应答，雷达站获知全体应答机的指定位地址，那么，雷达站发出24次询问可获知全体应答机的24位地址。
4.如权利要求I所述的基于二次雷达的询问应答方法，其特征在于，所述全体应答机均设置一个地址握手标志位。
5.如权利要求4所述的基于二次雷达的询问应答方法，其特征在于，所述建立地址握手具体是指雷达站把被选应答机的24位地址放置在询问信号数据块里，并作一次询问，全体应答机根据收到的询问信号数据块里的24位地址判断是否符合自身24位地址，地址符合的被选应答机置地址握手标志位有效，并将自身的24位地址放置在应答信号数据块里，作一次应答，雷达站判断收到的应答信号数据块里的24位地址是否与被选应答机的24位地址一致，若一致，雷达站与被选应答机双方建立地址握手。
6.如权利要求4所述的基于二次雷达的询问应答方法，其特征在于，所述释放地址握手具体是指雷达站把被选应答机的24位地址放置在询问信号数据块里，并作一次询问，全体应答机根据收到的询问信号数据块里的24位地址判断是否符合自身的24位地址，地址符合的被选应答机置地址握手标志位无效，并作一次应答，雷达站与被选应答机双方释放地址握手。
7.如权利要求5或6所述的基于二次雷达的询问应答方法，其特征在于，雷达站把被选应答机的24位地址加密后放置在询问信号数据块里，并作一次询问，全体应答机将收到的询问信号数据块解密后判断是否符合自身24位地址，地址符合的被选应答机将自身的24位地址加密后放置在应答信号数据块里，作一次应答。
8.如权利要求7所述的基于二次雷达的询问应答方法，其特征在于，所述加密是指将24位地址与24位密码作模二加形成24位密址。
9.如权利要求8所述的基于二次雷达的询问应答方法，其特征在于，所述解密是指将24位密址与24位密码作模二加得到24位地址。
全文摘要
本发明涉及航空交通管制技术领域，公开了一种基于二次雷达的询问应答方法。该方法包括全呼叫阶段和点名呼叫阶段，所述全呼叫阶段包括雷达站探知全体应答机数量和雷达站获知全体应答机地址；所述点名呼叫阶段包括建立地址握手和释放地址握手。采用本发明技术方案，当各个应答机与雷达站的距离之差在8400m～150m范围里时，雷达站定能准确获知全体应答机的数量和地址，能预先确定全呼叫询问的次数，提高了传输信道的利用率，增强了信息传输的隐蔽性。
文档编号G01S13/74GK102879775SQ20121035008
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月20日 优先权日2012年9月20日
发明者陈华 申请人:陕西长岭电子科技有限责任公司