一种TCAS系统S模式询问序列编排方法与流程

本发明涉及一种s模式询问序列编排方法，特别是涉及一种适用于空管机载防撞系统tcas系统的s模式询问序列编排方法。

背景技术：

机载防撞系统，是防止空中飞机危险接近和避免空空相撞事故发生的必不可少的最有效的航空运输安全保障设备。它基于二次雷达原理，通过对附近装备并开启航管应答机的飞机发出仅c模式全呼询问和s模式点名询问，接收并处理c模式和s模式应答信号，生成目标航迹；根据目标机相对于载机的运动态势进行威胁探测和防撞解算，产生交通告警和决断告警，同时对具备ra协调能力的目标机发出ra协调报文，实现协同避撞功能。

现有的tcas系统s模式询问缺乏编排规则，不能实现对询问资源的有效利用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种tcas系统s模式询问序列编排方法，充分利用询问资源，使得s模式目标跟踪更准确，提高目标跟踪的稳定性。

本发明采用的技术方案如下：一种tcas系统s模式询问序列编排方法，包括：

首先，对各有效目标，根据接收到的断续振荡应答信号强度进行排序，确定优先跟踪探测询问顺序，断续振荡应答信号强度大的优先发送探测询问信号；

其次，发送探测询问信号确定本机与空中各有效目标的相对高度和绝对高度，根据所述相对高度和绝对高度，计算出空中各有效目标的潜在威胁程度，威胁程度大的优先发送监视询问信号进行监视询问。

本发明在现有技术tcas系统s模式询问模式的基础上，对有效目标的监视询问序列进行优先级编排，实现询问资源的有效利用。

所述绝对高度为气压高度。

对有效目标进行探测询问的具体方法步骤为：

s201、机载防撞设备从定向天线t0天线发送探测询问信号，若收到应答信号，判断目标是在地面还是在空中，若在地面，则进行地面监视，或每n1个探测询问周期主动探测询问一次；若在空中，则进入下一步；

s202、判断目标飞机与本飞机之间的相对高度是否大于设定高度阈值h1，如果是，则按照设定询问周期阈值t1进行探测询问；如果否，则进入下一步；

s203、判断目标飞机威胁程度时间tau是否小于等于设定阈值时间t1，如果是，则按照设定询问周期阈值t2进行探测询问；如果否，则进入下一步；

s204、判断本飞机气压高度和目标飞机气压高度是否同时小于设定高度阈值h2，如果是，则按照设定询问周期阈值t3进行探测询问；否则，按照设定询问周期阈值t2进行探测询问；

其中，n1为大于0的自然数，t1>t3>t2。设定高度阈值h1和h2根据实际需求进行设定。

在s201中，若在地面，则每n1个探测询问周期主动探测询问一次以判断其在地面还是空中，进行地面监视方式以判断是否还在地面。

所述威胁程度用威胁程度时间tau来表示，威胁程度时间越长，则威胁程度越大。

所述方法还包括：在所述201中，机载防撞设备从定向天线t0天线发送探测询问信号，若没有收到应答信号，则对有效目标进行补发送探测询问信号。

所述补发送探测询问信号的具体方法步骤为：

s301、用上天线前方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s302、用上天线前方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s303、用下天线前方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s304、用下天线前方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s305、用上天线左方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s306、用下天线左方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s307、用下天线左方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s308、用上天线前方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s309、用上天线前方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s310、用下天线前方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s311、用下天线前方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s312、用上天线右方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s313、用下天线右方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s314、用下天线右方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s315、循环s301到s307的过程，如果在n2个探测询问周期内未能获得应答，则探测过程停止直到收到足够的附加续断震荡信号，启动第二次尝试；

s316、判断目标是在地面还是在空中，继续完成对有效目标进行探测询问过程；

其中，所述n2为大于0的自然数。

补探测询问时利用上、下定向天线，从不同的方向发送询问信号，去探测目标。先用上天线的前方向询问2次，再用下天线前方向询问2次，再用上天线的左方向询问2次，再用下天线的左方向询问2次。

动态参考s模式应答情况，对s模式的询问次数、询问方位和询问天线做合理编排，防止询问资源浪费，提高目标跟踪的稳定性。

判断是否为有效目标的具体方法为：对某一个探测地址，当发现该探测地址时，置该探测地址的和数为0，并开始第一个连续探测询问周期，在第一个连续探测询问周期内，判断是否收到断续振荡信号或带有该探测地址的高度应答，如果否，则表示探测失败，和数减n11；如果是，则表示探测成功，和数加n21；在第二个连续探测询问周期内，判断是否收到断续振荡信号或带有该探测地址的高度应答，如果否，则表示探测失败，和数减n12；如果是，则表示探测成功，和数加n22；在第三个连续探测询问周期内，判断是否收到断续振荡信号或带有该探测地址的高度应答，如果否，则表示探测失败，和数减n13；如果是，则表示探测成功，和数加n23；依次类推进行第n个连续探测周期；设定和数阈值n10和n20，并进行判断，一旦和数值大于等于设定和数阈值n20，则确定该探测地址为有效目标；一旦和数值小于等于设定和数阈值n10，则确定该探测目标为无效目标，直至确定出该探测目标为有效目标或无效目标为止，确认该探测地址是否为有效目标的探测询问周期结束；其中，n为大于0的自然数，n10小于0，n20大于0，每个连续探测询问周期所减的和数小于等于设定和数阈值n10的绝对值，所加的和数小于等于设定和数阈值n20。

所述方法还包括，对所述某一探测地址，当发现该探测地址时，判断是否为首次探测该探测地址，如果是，则针对每个连续探测询问周期，每次探测成功所增加的和数值都相同，每次探测失败所减去的和数值都相同；如果否，则从第二次探测成功开始，每一次探测成功所增加的和数值为上一次所探测成功所增加的和数值的一半，而每次探测失败所减去的和数值都相同。

其中，n10=-20，n20=20，n11=1，n21=16；如果不是首次探测该探测地址，则n12=1，n22=8，n13=1，n23=4，n14=1，n24=2，依次类推。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：能够充分利用询问资源，使得s模式目标跟踪更准确，提高目标跟踪的稳定性；动态参考s模式应答情况，对s模式的询问次数、询问方位和询问天线做合理编排，进一步防止了询问资源浪费，提高了目标跟踪的稳定性。

附图说明

图1为本发明其中一实施例的补探测询问的方法流程示意图。

图2为本发明其中一实施例的天线方向示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者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。

具体实施例1

一种tcas系统s模式询问序列编排方法，包括：

首先，对各有效目标，根据接收到的断续振荡应答信号强度进行排序，确定优先跟踪探测询问顺序，断续振荡应答信号强度大的优先发送探测询问信号；

其次，发送探测询问信号确定本机与空中各有效目标的相对高度和绝对高度，根据所述相对高度和绝对高度，计算出空中各有效目标的潜在威胁程度，威胁程度大的优先发送监视询问信号进行监视询问。

具体实施例2

在具体实施例1的基础上，所述绝对高度为气压高度。

具体实施例3

在具体实施例2的基础上，对有效目标进行探测询问的具体方法步骤为：

s201、机载防撞设备从定向天线t0天线发送探测询问信号，若收到应答信号，判断目标是在地面还是在空中，若在地面，则进行地面监视，或每n1个探测询问周期主动探测询问一次；若在空中，则进入下一步；

s202、判断目标飞机与本飞机之间的相对高度是否大于设定高度阈值h1，如果是，则按照设定询问周期阈值t1进行探测询问；如果否，则进入下一步；

s203、判断目标飞机威胁程度时间tau是否小于等于设定阈值时间t1，如果是，则按照设定询问周期阈值t2进行探测询问；如果否，则进入下一步；

s204、判断本飞机气压高度和目标飞机气压高度是否同时小于设定高度阈值h2，如果是，则按照设定询问周期阈值t3进行探测询问；否则，按照设定询问周期阈值t2进行探测询问；

其中，n1为大于0的自然数，t1>t3>t2。设定高度阈值h1和h2根据实际需求进行设定。

具体实施例4

在具体实施例3的基础上，探测询问周期为1秒，n1=5，h1=10000英尺，h2=18000英尺，t1=10秒，t2=1秒，t3=5秒。

具体实施例5

在具体实施例3或4的基础上，所述方法还包括：在所述201中，机载防撞设备从定向天线t0天线发送探测询问信号，若没有收到应答信号，则对有效目标进行补发送探测询问信号。

具体实施例6

在具体实施例5的基础上，如图1所示，所述补发送探测询问信号的具体方法步骤为：

s301、用上天线前方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s302、用上天线前方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s303、用下天线前方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s304、用下天线前方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s305、用上天线左方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s306、用下天线左方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s307、用下天线左方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s308、用上天线前方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s309、用上天线前方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s310、用下天线前方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s311、用下天线前方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s312、用上天线右方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s313、用下天线右方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s314、用下天线右方向进行探测询问一次，判断是否应答，如果是，则进入下一步，如果否，则进入s316；

s315、循环s301到s307的过程，如果在n2个探测询问周期内未能获得应答，则探测过程停止直到收到足够的附加续断震荡信号，启动第二次尝试；

s316、判断目标是在地面还是在空中，继续完成对有效目标进行探测询问过程；

其中，所述n2为大于0的自然数。在本具体实施例中n2=6。

如果发射的询问信号，没有被目标机应答，比如图2所示，目标在本飞机的飞行侧方向，在两个方向的询问信号的交集区，需要再次进行补问，以确定飞机的距离，高度，以便建立航迹。补探测询问时利用上、下定向天线，从不同的方向发送询问信号，去探测目标。先用上天线的前方向询问2次，再用下天线前方向询问2次，再用上天线的左方向询问1次，再用下天线的左方向询问2次；如果还是不应答则进行第二轮补探测询问，先用先用上天线的前方向询问2次，再用下天线前方向询问2次，再用上天线的右方向询问1次，再用下天线的右方向询问2次。

具体实施例7

在具体实施例1到6之一的基础上，判断是否为有效目标的具体方法为：对某一个探测地址，当发现该探测地址时，置该探测地址的和数为0，并开始第一个连续探测询问周期，在第一个连续探测询问周期内，判断是否收到断续振荡信号或带有该探测地址的高度应答，如果否，则和数减n11；如果是，则和数加n21；在第二个连续探测询问周期内，判断是否收到断续振荡信号或带有该探测地址的高度应答，如果否，则和数减n12；如果是，则和数加n22；在第三个连续探测询问周期内，判断是否收到断续振荡信号或带有该探测地址的高度应答，如果否，则和数减n13；如果是，则和数加n23；依次类推进行第n个连续探测周期；设定和数阈值n10和n20，并进行判断，一旦和数值大于等于设定和数阈值n20，则确定该探测地址为有效目标；一旦和数值小于等于设定和数阈值n10，则确定该探测目标为无效目标，直至确定出该探测目标为有效目标或无效目标为止，确认该探测地址是否为有效目标的探测询问周期结束；其中，n为大于0的自然数，n10小于0，n20大于0，每个连续探测询问周期所减的和数小于等于设定和数阈值n10的绝对值，所加的和数小于等于设定和数阈值n20。

具体实施例8

在具体实施例7的基础上，所述方法还包括，对所述某一探测地址，当发现该探测地址时，判断是否为首次探测该探测地址，如果是，则针对每个连续探测询问周期，每次探测成功所增加的和数值都相同，每次探测失败所减去的和数值都相同；如果否，则从第二次探测成功开始，每一次探测成功所增加的和数值为上一次所探测成功所增加的和数值的一半，而每次探测失败所减去的和数值都相同。

具体实施例9

在具体实施例8的基础上，其中，n10=-20，n20=20，n11=1，n21=16；如果不是首次探测该探测地址，则n12=1，n22=8，n13=1，n23=4，n14=1，n24=2，依次类推。