具有ADS-B功能的S模式二次雷达编解码系统

摘要

本发明公开了一种具有ADS-B功能的S模式二次雷达编解码系统。除了可以进行常规模式和S模式的编码及解码外，还可以对ADS-B广播数据进行解码。由于控制通道是一个全向通道，因此将控制通道作为ADS-B数据的接收主通道。询问通道也同样可以接收并解码ADS-B数据。对ADS-B信息的处理，依次经历S模式报头检测、代码和置信度的判定、DF数据域验证、检错纠错，然后数据存储起来，进而进行点迹凝聚处理。若是询问通道与控制通道这两个通道都存在ADS-B数据，需要在点迹凝聚中根据幅度信息和置信度信息进行取舍。以上处理均在FPGA+DSP的灵活组合中得以实现。

说明书

技术领域

本发明涉及空中交通管制雷达领域，具体为一种具有ADS-B功能的S模式二次雷达编解码系统。

背景技术

S模式二次监视雷达系统，为空中交通管制自动化提供了增强型监视与通讯的能力，可以采用点名呼叫的方式与飞机进行通讯，相对于常规模式的二次雷达大大降低了应答干扰，从而提高了询问效率。ADS-B广播式自动相关监视系统，是未来新航行系统的空中交通监视手段之一，其基于1090ES数据链的信息格式与S模式二次雷达的信息格式是兼容的。ADS-B依靠GPS来确定空中飞机的精确位置，然后将各种信息以广播的形式发送给地面和空中所有需要的使用者，从而实现用户对本飞机的实时监视。传送的数据内容包括航空器识别码、位置报告、速度、飞行意图等全部要素信息，完全满足空中交通管制的航迹跟踪要求。数据的更新率可达1秒一次。目前这两种系统是做成各自独立的产品，实际上两者可以巧妙地结合在一起，即在S模式二次雷达系统中，增加对ADS-B数据的接收和解码功能，就可以兼有两者的目标监视功能。可以在大大节约设备成本的基础上，同时实现S模式二次雷达监视和ADS-B广播数据接收的功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有ADS-B功能的S模式二次雷达编解码系统，以实现现有的S模式二次雷达编解码系统同时具有ADS-B信号的解码功能的目的。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

具有ADS-B功能的S模式二次雷达编解码系统，其特征在于：利用二次雷达接收机的控制波束通道所接收的数字信号来解码得到ADS-B广播数据；

所述接收机接收的△视频、∑视频、Ω视频三路I/Q正交数字信号首先经过信号接口转换，接着依次经过幅相校正、求模、求对数处理，然后对Ω视频信号进行ADS-B信号模式处理，对∑视频、△视频、Ω视频信号进行S模式、常规模式处理；

在所述ADS-B信号模式下Ω视频信号依次经过S模式报头检测、码和置信度的判定、DF数据域验证、检错纠错后得到ADS-B数据，然后将所述ADS-B数据存储；

在所述常规模式下∑视频、Ω视频信号首先进行RSLS副瓣抑制处理，其次∑视频进行噪声恒虚警N-CFAR处理、时基可变限幅TVBC修正、反窄处理，然后是框架产生，在产生框架的同时，启动录取控制，∑视频和△视频计算和差比SDR，并进行代码装配得到常规模式应答数据，随后将所述常规模式应答数据存储；

在所述S模式下∑视频、Ω视频信号首先进行RSLS副瓣抑制处理，其次∑视频进行噪声恒虚警N-CFAR处理、时基可变限幅TVBC修正，然后进行S模式报头检测，当检测到符合条件的报头存在时，便启动录取控制，∑视频和△视频计算和差比SDR，并进行码和置信度的判定以及检错纠错得到S模式应答数据，随后将所述S模式应答数据存储；

最后将所述ADS-B数据，常规模式应答数据，S模式应答数据置入点迹相关和凝聚处理。

所述的具有ADS-B功能的S模式二次雷达编解码系统，其特征在于：当用二次雷达接收机的询问通道同时接收到ADS-B数据时，将所述询问通道同时接收到的ADS-B数据与控制波束通道解码得到的ADS-B数据进行比较，根据信号强弱和置信度信息进行取舍。

所述的具有ADS-B功能的S模式二次雷达编解码系统，其特征在于：所述二次雷达接收机的控制波束通道解码出的ADS-B数据带有特定的标志，在后续点航迹显示的时，可按需进行显示或不显示。

所述的具有ADS-B功能的S模式二次雷达编解码系统，其特征在于：所述ADS-B应答信号、S模式应答信号通过数据字头的DF字段区分。

二次雷达天线的控制波束，也称为全向波束。除了在询问波束的主瓣方向外，在其他方向上控制波束的增益超过了询问波束的增益。控制波束和询问波束的配合使用是为了抑制副瓣方向的应答机对询问信号的应答。本发明将控制波束通道的信息充分利用起来，既用于二次雷达的副瓣抑制功能，又将其作为ADS-B的主接收通道。如果ADS-B信号恰好落在询问波束的主瓣范围内，则询问通道此时也成为ADS-B信号的辅助接收通道。这样的数据结合可以实现ADS-B信号的全向接收。为了区分S模式应答信号和ADS-B应答信号，可根据接收到数据的字头DF字段来予以区别，当DF为17、18或19时就表示是ADS-B广播数据。在ADS-B处理通道中，需要进行与S模式相似的解码纠错等一系列处理：S模式报头检测、代码和置信度的判定、DF字段验证、检错纠错等。ADS-B信号解码后的数据带上ADS-B的标记，连同二次雷达S模式、常规模式解码信号一并送入点迹处理器，进行点迹相关和凝聚等处理。若询问波束通道和控制波束通道解算出的ADS-B信息是来自同一飞机的信息，则根据信号的强弱和置信度等信息通过合理的算法予以取舍。最终送出包含ADS-B、S模式、常规模式应答的全部点迹信息。

本发明具有对常规模式和S模式的编解码功能，还具有对ADS-B广播信号的解码功能。目前存在的S模式二次雷达编解码系统与ADS-B信号接收器是单独的两种设备。而具有ADS-B功能的S模式二次雷达编解码系统则兼有了这两者的功能，为空中交通管制提供了更丰富、更准确的信息。

本发明充分利用控制通道的信息，不额外增加接收和发射系统的设备，通过可编程逻辑电路即可得以实现。具有结构紧凑，信息种类多，信息量大，信息择优选用，实现灵活等优点。

附图说明

图1为本发明数据处理框图。

图2为本发明ADS-B数据处理流程图。

图3为本发明询问通道和控制通道的波束方向图。

具体实施方式

如图1所示。从接收机过来的△视频，∑视频，Ω视频这三路I/Q正交数字信号首先经过信号接口转换，接着依次经过幅相校正、求模、求对数处理，然后分成三路处理，分别为：ADS-B处理，S模式处理，常规模式处理。对ADS-B信号处理，依次经历S模式报头检测、码和置信度的判定、DF数据域验证、检错纠错，然后进入数据存储。对于常规模式和S模式二次雷达信号处理，则先进行RSLS副瓣抑制处理，然后再分别进行以下处理。对常规模式而言，先进行噪声恒虚警N-CFAR处理、时基可变限幅TVBC修正、反窄处理，然后是框架产生；在产生框架的同时，启动录取控制，和差比SDR计算，并进行代码装配，随后进入数据存储。对S模式而言，首先进行同样的噪声恒虚警N-CFAR处理、时基可变限幅TVBC修正，然后进行S模式报头检测，当检测到符合条件的报头存在时，便启动录取控制，和差比SDR计算，并进行码和置信度的判定以及检错纠错，随后进入数据存储。最后ADS-B数据，常规模式应答数据，S模式应答数据都进入点迹相关和凝聚处理。

如图2所示。利用控制通道，提取ADS-B广播数据，首先是S模式报头检测、代码和置信度的判定，然后是DF字段验证，如果DF=17、18或19中的任意一个，则表明是ADS-B数据，继续进行后续处理；如果不等于其中任意一个，则表明是旁瓣接收到的S模式应答信号，数据丢弃，不进行后续处理。

如图3所示。由于询问通道与控制通道同时都在接收数据，当一架飞机位于询问波束与控制波束的交界附近时，则两个通道都会接收到ADS-B数据。如果接近询问波束的中心，则询问通道的数据幅度要强于控制通道数据；如果远离询问波束的中心方向，则控制通道的数据幅度要强于询问通道数据。如果两者的幅度恰好相等，则选择高置信度通道的数据。如果高的置信度位数一样，则选择询问通道的数据。下行数据链的DF数据域能表明应答或广播数据的类型，在点迹凝聚阶段，DF数据域给予保留，继续传送到下一个航迹凝聚阶段。终端显示目标数据的时候，就可以区别ADS-B信号、S模式信号了。