专利名称：航管应答机旁瓣抑制时间检测工作方式的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种航管应答机旁瓣抑制时间检测工作方式。
背景技术：
目前，国际航管二次雷达领域为了防止空中处于询问主波束以外的应答机产生回答信号，导致地面雷达无法分清飞机目标所在的方位和距离，系统采用了旁瓣抑制技术。航管二次雷达询问机发射的询问信号采用三脉冲抑制方式，即除了由询问机具有较强方向性的、可360°旋转的天线主波束发射大功率的Pl和P3脉冲之外，另外由全向天线在Pl脉冲前沿之后2μ8以后较小功率发射Ρ2旁瓣抑制脉冲作为旁瓣抑制(SLS)。航管二次雷达询问机天线方向图如下图所示，包括询问主波束、旁波瓣和控制波束。Pl和Ρ3询问脉冲对间隔分别为8μ8 (模式Α)和2 μ8 (模式C)，它由询问主波束发射出去。Ρ2是旁瓣抑制脉冲，它由控制波束发射出去，其方向图为一个圆；Ρ2脉冲辐射功率电平比询问主波束额定峰值功率电平小ISdB以上。所以，当飞机处于主波束方位时，航管应答机接收到Pl和Ρ3询问脉冲幅度远远大于Ρ2脉冲幅度；反之，当飞机处于旁瓣方位时， 航管应答机接收到Ρ2脉冲幅度大于Pl和Ρ3询问脉冲幅度；应答机通过比较Pl和Ρ2的相对幅度来判断接收到的信号是来自旁瓣(Ρ2>Ρ1)还是主瓣(Ρ1>Ρ2)。如果强度上Pl比Ρ2 高9dB，就必须对询问信号进行应答；如果Pl比P2小，应答机不能应答；如果Pl比P2的差值在OdB到9dB之间，应答机可以应答也可以不应答，旁瓣抑制系统脉冲幅度关系如下图所示。当应答机接收到满足要求的P2旁瓣抑制脉冲时，将立即启动抑制功能，对所有询问进行抑制，旁瓣抑制保持时间为35士 10μ8。国内外对于航管应答机的检测仪器仪表很多，但大多数的检测仪器仪表没有对航管应答机旁瓣抑制时间参数检测的功能或能力；同时，要通过无线手段检测出该参数也存在一定难度。航管应答机旁瓣抑制时间检测技术就是针对旁瓣抑制时间参数进行快速检测，能够快速、准确获取其参数值，以检验应答机设备该项参数是否满足ICAO的要求。

发明内容
本发明要解决的技术问题是为航管应答机提供一种对旁瓣抑制时间参数的检测手段，能够快速、准确获取其旁瓣抑制时间。本发明利用二次雷达询问一应答工作原理，首先向航管应答机发射检测编码信号，触发应答机产生回答信号，再对应答信号进行检测。通过统计和计算检测编码信号的变化规律获取应答机的旁瓣抑制时间。航管应答机旁瓣抑制时间检测系统包括电源、发射机、接收机、信号处理单元(包括FPGA (现场可编程门阵列)和DSP (高速数字信号处理器))、控制计算机、接口电路等组成，完成对航管应答机旁瓣抑制时间的快速检测和显示。系统中电源是为各组成部分提供所需的电压。其输入为交流220V/50HZ，输出即为各分机或模块所需的直流工作电压，并保证每组电压的输出功耗；同时，对于发射机所需的低压和高压电源，采用了延迟设计，即高压电源较低压电源延迟启动约2秒，从而保护发射机功率放大电路。发射机主要是将旁瓣抑制时间检测编码信号进行调制、放大输出。本发射机工作频率为1030MHz 士 0. 5MHz，发射功率满足距离要求。工作时，首先将编码信号进行ASK调制， 调制中心频率为1030MHz ；再将完成调制的编码信号通过功率放大电路进行功率放大，最后通滤波后输出。同时，发射机具有对输出信号检波的功能，可以直观检测发射机输出信号是否正确。接收机主要用于对应答机回答的编码信号进行接收、滤波、解调，输出应答编码信号。本接收机接收频率范围为1087MHz 1093MHz，接收动态范围为50dB，接收灵敏度优于-72dBm。本系统中的接收机采用了射频数字化技术，工作时，首先进行滤波、放大和选频， 然后进行了高频A/D，最后通过高速数字信号处理，完成数字解调，输出TTL编码信号；同时，接收机具有自检能力，通过自检命令完成接收机自检，并输出自检结果。控制计算机主要是对系统进行控制和结果数据显示。系统工作时，通过控制计算机显示控制软件对系统进行控制，启动旁瓣抑制时间检测功能后，接收检测结果数据，并将结果数据显示、存储。接口电路是为接收、发射、信号处理、显示控制功能进行信号格式、数据转换，完成系统各组成部分的信号连接。本发明的重点在于旁瓣抑制时间参数检测算法的实现
检测系统核心处理和检测算法由信号处理单元完成，而信号处理单元主要包括FPGA 禾口 DSP0设计输入是接收机处理后的应答信号(TTL信号)，设计输出是上传计算机的旁瓣抑制时间参数数据。利用本技术实现对航管各模式询问编码，通过发射机调制放大发射后， 等待接收应答信号；对接收到的应答信号进行译码，得到参数数据后，上传至计算机终端显示和保存。DSP主要完成通信处理和数据缓存，FPGA主要完成各模式询问编码、应答信号译码，参数记录与存放。


本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中 图1是本发明的软硬件的关系图。图2是本发明的系统工作流程图。图3是本发明的目标确认检测说明图。图4是本发明的旁瓣抑制时间检测算法说明图。图5是本发明的旁瓣抑制时间检测算法流程框图。图6是本发明的译码相关处理原理框图。
具体实施例方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。1软硬件的关系图
系统主要由电源、发射机、接收机、信号处理单元(包括FPGA(现场可编程门阵列)和DSP (高速数字信号处理器))、控制计算机、接口电路等组成，如图1所示。系统中电源是为各组成部分提供所需的电压。发射机主要是将旁瓣抑制时间检测编码信号进行调制、放大输出。接收机主要用于对应答机回答的编码信号进行接收、滤波、 解调，输出应答编码信号。控制计算机主要是对系统进行控制和结果数据显示。接口电路是为接收、发射、信号处理、显示控制功能进行信号格式、数据转换，完成系统各组成部分的信号连接。信号处理单元实现检测系统核心处理和检测算法。2系统工作流程
系统工作流程图如图2所示。显控计算机下发指令，信号处理单元接收指令。判断是旁瓣抑制参数检测命令后，上报当前为参数检测工作状态信息给计算机，并开始进行目标确认检测，如果目标确认不成功，则进行下一种模式的目标确认检测，直到目标确认成功后， 开始进行旁瓣抑制时间检测，成功检测后，将得到的数据保存，等待计算机读取，并开始另外的目标确认检测；判断是数据上传命令后，将保存的旁瓣抑制时间数据上报给显控计算机，交由计算机处理和保存；如果为待机指令，则响应待机，并回传当前工作状态。3目标确认检测
进行旁瓣抑制时间检测，首先要进行对目标的确认。DSP接收到参数检测命令后，FPGA 首先发送3组询问编码，每组之间间隔时间(第一组第一个脉冲的前沿与下一组第一个脉冲的前沿的间隔时间)为ans，在此过程中，接收到第一组相应的应答信号后，记录该应答信号的应答代码和应答时延t (此应答代码和应答延时将应用于旁瓣抑制时间检测的译码相关程序)，并开始进行旁瓣抑制时间检测。如果在这3组询问后，没有一组应答信号出现，则进行其它模式的目标确认检测。目标确认检测说明图如图3所示。4旁瓣抑制时间检测算法
确认目标的工作状态后，利用确认目标所发射的信号格式，进行旁瓣抑制时间检测。如图所示，先发射两组询问编码，两组编码的第一组编码带有旁瓣抑制脉冲，第二组编码则是正常询问编码，两组编码间隔时间因工作模式的不同而不同，间隔时间比询问编码长度略长即可，以一种工作模式为例，两组编码间隔时间为25 μ S。等待接收应答数据，如果没有接收到相应的一组应答信号(应答信号要作译码相关处理，即信号符合目标确认检测所确定的应答代码与应答延时t)，则继续发射两组询问编码，这两组编码间隔时间比上次间隔时间增加1 μ s,时间间隔这样依次累加，直到接收到相应的一组应答信号。这时记录下间隔时间η μ S，这即是应答旁瓣抑制时间。并开始进行其它模式的检测。旁瓣抑制时间检测算法说明图如图4所示。注η < 300，如果时间间隔累加到300 μ s，仍然没有两组应答，不记录此次的η 值，进行其它状态的检测。 5旁瓣抑制时间检测算法流程当信号处理模块接收到工作指令后，判断是否为检测指令，如果是，则进行目标检测， 如果没有确认目标，则转换模式进行新的目标确认，直到目标确认成功。然后，开始旁瓣抑制时间检测，成功检测到旁瓣抑制时间后，保存数据，判断是否对所有模式都进行了检测， 如果没有对所有模式进行检测，则进行下一工作模式的检测，如果完成了所有检测，则退出检测程序。旁瓣抑制时间检测算法流程图如图5所示。6译码相关处理
译码相关处理部分是旁瓣抑制参数检测技术的基础，它主要完成对应答信号的译码。 其原理框图见图6所示。通过询问信号与应答延时数据，计算出有效应答信号出现的时间， 与接收到的应答信号进行时域相关，过滤出在该时域接收到的应答信号，然后送到应答译码模块进行译码，得到应答代码，把得到的应答代码与代码数据MM中的数据进行比对，得出应答信号是否有效，有效则输出译码标志。本发明并不局限于前述的具体实施方式
。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
权利要求
1.一种航管应答机旁瓣抑制参数检测系统，其特征在于其硬件系统包括电源、发射机、接收机、包含FPGA和DSP的核心处理单元、显控计算机、接口电路；用于为所述航管应答机提供一种对旁瓣抑制时间参数的检测手段，能够获取其旁瓣抑制时间参数，以检验前述应答机设备的旁瓣抑制时间参数是否满足ICAO的要求。
2.根据权利要求1所述的航管应答机旁瓣抑制参数检测系统，其特征在于该系统的核心部分是所述核心处理单元，通过核心处理板上的DSP和FPGA之间配合，有效地完成信号处理的功能；DSP完成对控制指令的接收、数据上传等通信处理以及工作状态的回传，并控制FPGA进行工作；FPGA完成对询问信号编码、应答信号译码、目标确认检测、旁瓣抑制时间参数的检测、译码相关处理、数据保存等。
3.根据权利要求1或2所述的航管应答机旁瓣抑制参数检测系统，其特征在于所述旁瓣抑制时间参数的检测的具体工作过程是首先要进行对目标的确认，DSP接收到参数检测命令后，FPGA首先发送3组询问编码，每组之间间隔时间为2ms，在此过程中，接收到第一组相应的应答信号后，记录该应答信号的应答代码和应答时延t，并开始进行旁瓣抑制时间检测；如果在这3组询问后，没有一组应答信号出现，则进行其它模式的目标确认检测。
4.根据权利要求1或2所述的航管应答机旁瓣抑制参数检测系统，其特征在于所述旁瓣抑制时间参数的检测确认目标的工作状态后，利用确认目标所发射的信号格式，进行检测；先发射两组询问编码，两组编码的第一组编码带有旁瓣抑制脉冲，第二组编码则是正常询问编码，等待接收应答数据，如果没有接收到相应的一组应答信号，则继续发射两组询问编码，这两组编码间隔时间比上次间隔时间增加1 μ s,时间间隔这样依次累加，直到接收到相应的一组应答信号；这时记录下间隔时间，这即是应答旁瓣抑制时间；并开始进行其它模式的检测。
全文摘要
本发明航管应答机旁瓣抑制参数检测技术属于二次雷达领域。它提供一种检测航管应答机旁瓣抑制时间参数的思想和方法。本说明书介绍了实现该技术的系统组成，详细阐述了数字信号处理部分的工作原理和工作流程。这一技术具有良好的应用效果和前景。能够快速、准确获取其旁瓣抑制时间。本发明利用二次雷达询问－应答工作原理，首先向航管应答机发射检测编码信号，触发应答机产生回答信号，再对应答信号进行检测。通过统计和计算检测编码信号的变化规律获取应答机的旁瓣抑制时间。
文档编号G01S7/40GK102175997SQ20101056839
公开日2011年9月7日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者李洪鑫, 谭源泉, 邓兴, 颜伏虎 申请人:四川九洲电器集团有限责任公司