非合作AC應(yīng)答解碼及識別

1、非合作AC應(yīng)答解碼及識別0引言二次雷達(dá)是現(xiàn)代交通管制系統(tǒng)中的重要組成部分，它利用機(jī)載應(yīng)答機(jī)應(yīng)答地面詢問機(jī)發(fā)射的電磁波對目標(biāo)進(jìn)行探測定位1 ?？展芾走_(dá)系統(tǒng)中的二次雷達(dá)就是它的典型應(yīng)用，空管二次雷達(dá)常用的基本工作模式為傳統(tǒng)的A/C模式和S模式。A模式提供飛機(jī)的識別代碼，C模式提供飛機(jī)的高度碼。傳統(tǒng)的A/C模式多采用滑窗法進(jìn)行解碼，但該解碼方法仍然存在較多的目標(biāo)幻影、多目標(biāo)的混疊和異步串?dāng)_等問題。本文針對傳統(tǒng)解碼方法的缺陷，在傳統(tǒng)滑窗法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用了相關(guān)處理的方法，一定程度上提高了A/C模式解碼的準(zhǔn)確率。1 A/C模式的應(yīng)答格式A模式、C模式的應(yīng)答碼格式相同，應(yīng)答碼由16個信息碼組成2，這些碼位的

2、代碼依次是F1、C1、A1、C2、A2、C4、A4、X、B1、D1、B2、D2B4、D4、F2和SPI,如圖1所示。圖1應(yīng)答信號格式每個碼元有兩種狀態(tài)，即有脈沖和無脈沖。有脈沖時為“1”狀態(tài)，無脈沖時為“0”狀態(tài)。F1和F2叫做框架脈沖，其0.5電平處脈沖前沿間隔為(20.3±0.1)以s,它是空管二次雷達(dá)回波的標(biāo)志脈沖，恒為“1”狀態(tài)。X位是備用位，恒為0。兩個框架脈沖之間的其余12個碼位為信息碼位，SPI碼位是特殊位置識別碼，一般不用。當(dāng)2架飛機(jī)互相接近或者應(yīng)答碼相同時，調(diào)度員可以要求其中一架飛機(jī)增加一個SPI脈沖以便可以準(zhǔn)確識別3。2 算法的分析與對比2.1 算法思想對于一個標(biāo)

3、準(zhǔn)的A/C模式應(yīng)答碼，首先F1和F2作為應(yīng)答模式的框架脈沖是恒定不變的；另外備用位X，它的值也是固定的，恒為“0”；而對于其他的12個信息碼位，每個碼元的前0.45以s是不固定的，但后1以s的數(shù)值是固定的，應(yīng)恒為“0"；而SPI位只會在A模式中存在，且一般不用。根據(jù)應(yīng)答碼的上述特點(diǎn)，可以將一條應(yīng)答碼中確定的位提取出來組成一組新的數(shù)據(jù)，作為相關(guān)算法的標(biāo)準(zhǔn)碼元。將采集到的數(shù)據(jù)與該標(biāo)準(zhǔn)碼元進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，來判斷是否檢測到有效的數(shù)據(jù)。采樣時鐘4為20MHz,這樣每個石元將會有29個采樣點(diǎn)。一個完整的報文將會有415個采樣點(diǎn)。對于有效的A/C模式應(yīng)答碼，其中每個碼元的第1029個采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)在理

4、想的狀態(tài)下應(yīng)都為零，不過由于各種干擾的存在，這些采樣點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)會出現(xiàn)不為零的狀態(tài)，為了減少這種干擾的影響，可以采用相關(guān)處理的方法，來統(tǒng)計(jì)采樣點(diǎn)中“0”的個數(shù)。對于有效的A/C模式應(yīng)答信號，這些采樣點(diǎn)為“0”的個數(shù)應(yīng)該是相當(dāng)多的。另外F1和F2作為應(yīng)答模式的框架脈沖是恒定不變的，它們的29個采樣點(diǎn)中，前19個采樣點(diǎn)應(yīng)恒為“1”。另外還有備用位X,它的29個采樣點(diǎn)應(yīng)都為“0”。2.2 算法實(shí)現(xiàn)工作流程如下：以20MHz的采樣頻率采集(20.3+0.45)s的時間，得到一個長度為415位的數(shù)據(jù)，先判斷這415位數(shù)據(jù)是否存在一個框架脈沖，如果存在，再進(jìn)行后續(xù)的判斷；如果不存在，則直接舍去，重新進(jìn)行

5、新數(shù)據(jù)的采集判斷。如果存在框架脈沖，則將所有碼元的第1029個采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)提取出來，組成一個新的289位長度的數(shù)據(jù)，將該組新數(shù)據(jù)與一個長度同樣為289位且值為“0”的數(shù)據(jù)做相關(guān)處理，計(jì)算采樣數(shù)據(jù)中“0”的個數(shù)，當(dāng)“0”的個數(shù)超過某一門限時，才認(rèn)為檢測到了有效的數(shù)據(jù)。最后，判斷各個碼元是有脈沖還是無脈沖，即為“0”還是為“1”，取各碼元的前19個采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，為減小干擾，取中間的34個采樣點(diǎn)，判斷是否都為“1”，若為“1”，則該碼元的值為“1”，反之，則為“0”。解碼流程如圖2所示。2.3 算法對比傳統(tǒng)的滑窗處理技術(shù)在簡單環(huán)境和飛機(jī)數(shù)目分散的場合，應(yīng)用較方便，但當(dāng)飛機(jī)的數(shù)目多于兩架或者更多時常會產(chǎn)

6、生虛假判斷或信息丟失的問題，所以滑窗法一般限于同時處理兩個應(yīng)答的情況。它處理的機(jī)制為：第一個應(yīng)答被檢測，隨后211is中檢測到的應(yīng)答作為臨時檢測，如果另外又發(fā)現(xiàn)了一個重疊應(yīng)答，這個臨時檢測就被取消，隨著每一個應(yīng)答的臨時檢測會因?yàn)槌霈F(xiàn)一個重疊的應(yīng)答而被取消的過程不斷進(jìn)行，最后一個應(yīng)答不再取消，因?yàn)闆]有其他的重疊會影響它5。由此可以看出，第一個和最后一個檢測到的框架被認(rèn)可，而中間的“虛假”應(yīng)答被忽略。如果存在3架飛機(jī)，位于中間的飛機(jī)將不能顯示。圖2解碼流程對于相關(guān)法，因數(shù)據(jù)采集是連續(xù)不斷的，且每采集一個新的數(shù)據(jù)，所有原來的數(shù)據(jù)依次往前移一個，數(shù)據(jù)的長度保持不變，即舍掉時間最早的一個采樣值，所以產(chǎn)生

7、丟點(diǎn)的可能性要小的多。另外滑窗法在很大程度上依賴于框架脈沖的檢測，而相關(guān)法不僅判斷框架脈沖，還判斷一條應(yīng)答碼中各個碼元的部分確定位，所以相關(guān)法的準(zhǔn)確度相比較傳統(tǒng)的滑窗法來說，要高的多。3 A/C模式應(yīng)答信號的識別機(jī)載應(yīng)答機(jī)發(fā)出的A/C模式應(yīng)答信號采用相同的格式，根據(jù)兩種模式信號的編碼規(guī)則和應(yīng)用的意義，總結(jié)出了一些識別的方法。A模式為飛機(jī)的識別應(yīng)答碼，信息碼排列順序?yàn)椋篈4A2A1B4B2B1C4C2C1D4D2D1C模式為飛機(jī)的高度碼，信息碼排列順序?yàn)椋篋1D2D4A1A2A4B1B2B4C1C2C4識別方法如下6：（1）檢測是否存在SPI位，如果存在則代表是A模式；（2）如果D1=1,則為A模式；（ 3） 按A模式解碼，如果為7700，7600或7500，則是A模式；（ 4） 根據(jù)海拔高度與高度碼的對應(yīng)關(guān)系表分析，如果C4C2C1的解碼結(jié)果為0，5或7時，則為A模式。（ 5）針對傳