专利名称：一种基于航管二次雷达测试系统的抗混叠处理方法
技术领域：
本发明属于雷达测控导航系统的技术领域，尤其涉及一种航管二次雷达测 试系统。
背景技术：
航管二次雷达(Secondary Surveillance Radar，縮写为SSR)，最初是在 空战中为了使雷达分辨出敌我双方的飞机而发展的敌我识别系统，后来又把这 个系统的基本原理和部件经过发展后用于民航的空中交通管制。管制员从SSR 上很容易知道飞机的编号、高度、方向等参数，使雷达由监视的工具变为空中 管制的手段，SSR的出现是空中交通管制的最重大的技术进展。
航管二次雷达是在地面站和目标应答器的合作下，采用询问、应答方式工 作的，它必须经过两次有源辐射电磁波信号(询问信号和应答信号各一次)才 能完成应用的功能。航管二次雷达(SSR)的信息交换是通过将上行询问信号 的内容和下行应答信号的内容进行脉冲编码来实现的。其询问信号(或询问模 式)的编码格式如图l所示，共有六种询问模式，分别为1、 2、 3/A、 B、 C、 D 模式，不同的询问模式代表不同的询问内容，这些询问模式由间隔不同的脉冲 组成，第一个脉冲称为P1，第二个脉冲称为P2，第三个脉冲称为P3， P1与P3 之间的间隔的不同代表不同的询问模式；P2为旁瓣抑制脉冲，P1与P2间隔固 定为2us (微秒)；Pl与P3为主瓣脉冲；Pl、 P2和P3的标准脉冲宽度是0. 8us。
航管二次雷达测试系统主要完成对航管二次雷达系统中的SSR的检测工 作，从而监视SSR能否正常工作，及时对其进行故障定位和维护等。航管二次 雷达测试系统如图2所示，其中的航管二次雷达功能测试分析仪通过其配备的 天线将SSR向空中目标发射的询问信号接收到其数据缓存器中，对其进行测试、分析和判别，从而得知该SSR是否可正常工作。
现有的航管二次雷达测试系统的一部航管二次雷达功能测试分析仪只能
完成对一部二次雷达的测控，当存在如图2中所示的多部SSR时就需要配套多 部航管二次雷达功能测试分析仪，这是因为，在实际应用环境中，其它的多部 雷达信号与被测目标雷达的询问信号混叠在一起了，而现有的航管二次雷达测 试系统中，又没有一种方法及其对应的硬件模块将混叠在一起的询问信号分离 出来，并对分离出来的各部雷达的信号分别进行分析、判别和测试。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的航管二次雷达功能测试分析仪不能同时 完成对多部航管二次雷达的测控的不足，提出了一种基于航管二次雷达测试系 统的抗混叠处理方法，可以将多部航管二次雷达混叠在一起的询问信号分离出 来。
为了实现本发明的目的，使用了如下方案 一种基于航管二次雷达测试系 统的抗混叠处理方法，包括以下步骤
51. 数据初始化；对航管二次雷达测试系统的系统数据进行初始化处理；
52. 有效脉冲信号序列提取；从航管二次雷达功能测试分析仪接收到的询 问信号中提取有效脉冲信号序列；
53. 脉冲分组提取；完成有效脉冲信号序列提取后，对提取到的有效脉冲 信号序列进行脉冲分组提取，得到有效脉冲信号分组序列；
54. 多雷达信息提取；对提取得到的有效脉冲信号分组序列进行多雷达信 息提取，分离出各部雷达的信息数据；
55. 结果输出；将分离出的各部雷达的信息数据通过输出设备输出。 上述步骤S2又包括了以下分步骤S21.噪声门限确定；
523. 脉冲信号边沿提取；
524. 有效脉冲信号确定；
525. 根据有效脉冲信号的脉冲宽度选择对其进行分解或输出。 上述步骤S3又包括了以下分步骤
531. 任取一个有效脉冲信号；
532. 是否存在与该有效脉冲信号匹配的其它有效脉冲信号；
533. 判断该信号为Pl并确定P2和P3;
534. 将Pl、 P2和P3记录为某一部雷达的有效脉冲信号分组序列； 循环进行上述步骤S32、 S33、 S34直到最后一个有效脉冲信号判断完毕。 本发明的有益效果采用本发明所述的方法及其配套的硬件模块后， 一部
航管二次雷达功能测试分析仪就可以将多部雷达的询问信号分离出来，得到多 部雷达的信息数据，完成对各部雷达的测试、分析和判别。本发明所述的方法 也可以帮助我们从多部雷达信号中提取出目标雷达的信息数据，从而有效消除 多部雷达的混叠干扰。
图1是航管二次雷达(SSR)的询问信号格式图。 图2是航管二次雷达测试系统示意图。
图3是对多部航管二次雷达的询问信号进行抗混叠处理的原理示意图。 图4是对多部航管二次雷达的询问信号进行抗混叠处理的流程图。 图5是本发明有效脉冲信号序列提取(步骤S2)的具体流程图。 图6是本发明脉冲分组提取(步骤S3)的具体流程图。 图7是本发明多雷达信息提取(步骤S4)的具体流程图。
具体实施例方式
首先结合图3阐述本发明的基本思路在外场采集信号时，本发明中所述 的航管二次雷达功能测试分析仪采集到的是多部航管二次雷达的混叠后的(R1
+ R2 + R3 + R4)询问信号，采用本发明所述的处理方法正是为了成功地分离出 分别属于R1 (雷达l)、 R2 (雷达2)、 R3 (雷达3)和R4 (雷达4)的各部航 管二次雷达的信息数据，送至后端以便于完成对各部雷达的测试、分析和判别， 判断各部雷达的工作状态，进行故障定位等工作。
下面结合图4、图5、图6和图7和具体实施例对本发明作进一步说明
51. 数据初始化；对航管二次雷达测试系统的系统数据进行初始化处理。 对航管二次雷达功能测试分析仪的系统数据中的判决门限值、内存池分配、数 据分类分组、雷达信息等数据进行初始化处理。
52. 有效脉冲信号序列提取；从航管二次雷达功能测试分析仪接收到的询
问信号中提取有效脉冲信号序列。在航管二次雷达功能测试分析仪中增加了与 本发明配套的有效脉冲信号序列提取模块，该模块可以从接收到的询问信号中
提取有效脉冲信号序列。该步骤的具体实现过程如图5所示，包括了以下分步 骤
521. 噪声门限确定。根据噪声电平来不断更新设定噪声动态门限值 Threshold;
522. 有效脉冲信号序列位置判定。如果当前存在一个高于Threshold的 脉冲信号，并且该信号能保持在Threshold之上一段时间，即连续多个(如17 个)位置的数据幅度值均在Threshold之上，则判定当前点为一个有效脉冲位 置起点，并记录该有效脉冲信号的粗略脉冲宽度。
523. 脉冲信号边沿提取。在一个脉冲信号的宽度内逐个比较相邻的三个点判定该脉冲信号可能的上升沿位置和下降沿位置，如存在多个可能的上升沿位 置和下降沿位置，则以最后一个上升沿位置为该脉冲信号的上升沿，以第一个 下降沿位置为该脉冲信号的下降沿。对序列中的每个脉冲信号循环进行边沿提 取，得到所有脉冲信号的上升沿和下降沿。
524. 有效脉冲信号确定。根据提取出的上升沿和下降沿位置得到每个脉冲 信号的精确脉冲宽度，对于脉冲宽度大于3.35us的脉冲信号则认为是无效脉 冲信号将其抛弃掉。
525. 根据有效脉冲信号的脉冲宽度选择对其进行分解或输出。本实施例 中，Pl、 P2和P3的标准脉冲宽度取值0.8us，计算误差取士O. 15us。如果脉 冲宽度小于或等于0.65us，则认为该段有效脉冲信号没有发生混叠，该有效脉 冲信号不经过分离直接输出到下一步。当脉冲宽度大于0.65us小于或等于 0.95us，则认为该段有效脉冲信号没有发生混叠，该有效脉冲信号被分解成一 个ALE信号(Actual Leading Edge,有效引导脉冲沿)，ALE信号的上升沿对 齐该有效脉冲信号的上升沿。当脉冲宽度大于0.95us小于或等于1.75us,则 认为是两部航管二次雷达的脉冲信号的相互混叠，须将其分解成两个脉冲信 号， 一个是ALE信号，另外一个是PLE信号(Pesudo Leading Edge,次引导 脉冲沿)，ALE信号的位置如前所述，PLE信号上升沿的位置在该有效脉冲信号 的下降沿向前的0.8us处。当脉冲宽度大于1.75us小于或等于2.55us,则认 为是三部航管二次雷达的脉冲信号的相互混叠，须将其分解成三个脉冲信号， 一个是ALE信号，另外一个是PLE信号，还有一个是XLE信号(Extra Leading Edge,扩展引导脉冲沿)，其中ALE信号与PLE信号的位置如前所 述，XLE信号的上升沿的位置在有效脉冲信号上升沿向后的0.8us处。当脉冲 宽度大于2.55us小于或等于3.35us，则认为是四部航管二次雷达的脉冲信号的相互混叠，须将其分解成四个脉冲信号， 一个是ALE信号，另外一个是PLE 信号，还有两个扩展引导脉冲信号， 一个是XLE信号(Extra Leading Edge, 扩展引导脉冲沿)，另一个是SXLE信号(Secondary Extra Leading Edge, 第二扩展引导脉冲沿)，其中ALE信号、PLE信号与XLE信号的位置如前所 述，SXLE信号的上升沿的位置在有效脉冲信号上升沿向后的L6us处。分解 出的ALE信号、PLE信号、XLE信号和SXLE信号作为有效脉冲信号序列输出到 下一步骤等待处理。
S3.脉冲分组提取。完成有效脉冲信号序列提取后，对提取到的有效脉冲 信号序列进行脉冲分组提取，得到有效脉冲信号分组序列。在航管二次雷达功 能测试分析仪中增加了与本发明配套的脉冲分组提取模块，该模块可以对步骤 S2中得到的有效脉冲信号序列进行分组，从而分别得到各部航管二次雷达例如 Rl (雷达l)、 R2 (雷达2)、 R3 (雷达3)和R4 (雷达4)的询问信号。下面结 合图6对该步骤的具体实现过程进行详细描述
531. 任取一个有效脉冲信号。从有效脉冲信号序列中任取一个有效脉冲信号。
532. 是否存在与该有效脉冲信号匹配的其它有效脉冲信号。向后搜索N时 间段内(N为预设不同询问模式下的P1和P3的时间)的有效脉冲信号，寻找 能与该有效脉冲信号同时满足时间一致性和幅度一致性的有效脉冲信号。若存 在，则进入下一步骤；否则，直接跳至下一有效脉冲信号继续本步骤。
533. 判断该信号为Pl并确定P2和P3。判断该有效脉冲信号为Pl，与其 匹配的有效脉冲信号为P3，同时根据Pl与P2的时间关系确定P2。
534. 将Pl、 P2和P3记录为某一部雷达的有效脉冲信号分组序列。 循环进行上述步骤S32、 S33、 S34直到最后一个有效脉冲信号判断完毕。S4.多雷达信息提取。对提取出的有效脉冲信号分组序列进行多雷达信息
提取，分离出各部雷达的完整雷达信息。下面结合图7对该步骤的具体实现过
程进行详细描述
541. 主瓣提取。根据相同询问模式下的Pl、 P3脉冲具有时间一致性和幅 度一致性的规律，从有效脉冲信号分组序列中提取出各部雷达的Pl和P3脉冲 即各部雷达的主瓣脉冲。
542. 多雷达信息提取。根据各部雷达的有效扫描周期来搜索和记录属于各 部雷达的Pl和P3脉冲的有效位置和幅度，从而从所有的主瓣脉冲中提取出分 别属于多部雷达的信息数据。
543. 最佳主瓣提取。根据每部雷达的主瓣脉冲信息，从中选出功率值最大 的主瓣脉冲作为其相应雷达的最佳主瓣脉冲，从而得到了各部雷达的完整雷达曰息。
完成上述步骤S1、 S2、 S3和S4后，就可以将分离出的各部雷达的完整雷 达信息通过输出设备输出。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理 解本发明的原理，应被理解为发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实 施例。凡是根据上述描述做出各种可能的等同替换或改变，均被认为属于本发 明的权利要求的保护范围。
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权利要求
1.一种基于航管二次雷达测试系统的抗混叠处理方法，其特征在于，包括以下步骤S1.数据初始化；对航管二次雷达测试系统的系统数据进行初始化处理；S2.有效脉冲信号序列提取；从航管二次雷达功能测试分析仪接收到的询问信号中提取有效脉冲信号序列；S3.脉冲分组提取；完成有效脉冲信号序列提取后，对提取到的有效脉冲信号序列进行脉冲分组提取，得到有效脉冲信号分组序列；S4.多雷达信息提取；对提取得到的有效脉冲信号分组序列进行多雷达信息提取，分离出各部雷达的信息数据；S5.结果输出；将分离出的各部雷达的信息数据通过输出设备输出。
2. 根据权利要求1所述的一种基于航管二次雷达测试系统的抗混叠处理方 法，其特征在于，步骤S2包括了以下分步骤S21.噪声门限确定；.523. 脉冲信号边沿提取；.524. 有效脉冲信号确定；.525. 根据有效脉冲信号的脉冲宽度选择对其进行分解或输出。
3. 根据权利要求1所述的一种基于航管二次雷达测试系统的抗混叠处理方 法，其特征在于，步骤S3包括了以下分步骤.531. 任取一个有效脉冲信号；.532. 是否存在与该有效脉冲信号匹配的其它有效脉冲信号；.533. 判断该信号为Pl并确定P2和P3;.534. 将Pl、 P2和P3记录为某一部雷达的有效脉冲信号分组序列。 循环进行上述步骤S32、 S33、 S34直到最后一个有效脉冲信号判断完毕。
4.根据权利要求1所述的一种基于航管二次雷达测试系统的抗混叠处理方 法，其特征在于，步骤S4包括了以下分步骤S41. 主瓣提取；S42. 多雷达信息提取；S43. 最佳主瓣提取。
全文摘要
本发明涉及一种基于航管二次雷达测试系统的抗混叠处理方法。它包括以下步骤S1.数据初始化；对航管二次雷达测试系统的系统数据进行初始化处理；S2.有效脉冲信号序列提取；从航管二次雷达功能测试分析仪接收到的询问信号中提取有效脉冲信号序列；S3.脉冲分组提取；完成有效脉冲信号序列提取后，对提取到的有效脉冲信号序列进行脉冲分组提取，得到有效脉冲信号分组序列；S4.多雷达信息提取；对提取得到的有效脉冲信号分组序列进行多雷达信息提取，分离出各部雷达的信息数据；本发明的有益效果可以将多部雷达的询问信号分离出来，得到多部雷达的信息数据，完成对各部雷达的测试、分析和判别。
文档编号G01S7/40GK101609146SQ20091006009
公开日2009年12月23日 申请日期2009年7月23日 优先权日2009年7月23日
发明者超 张, 张小倩, 杨瀚程, 谢代华, 植 郑 申请人:电子科技大学