专利名称：基于广播式自动相关监视的信号检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及信号检测技术，特别涉及一种基于广播式自动相关监视的信
号检测方法及装置；属于航空技术领域。
背景技术：
随着航天技术的快速发展，使航线上的飞机安全、有效和有计划地在空域中飞行是空中交通管制的重要内容，空中交通管制需要对空域内飞机的飞行动态进行实时监视。
传统的雷达监视手段采用询问应答方式对目标进行探测，但是雷达系统自身具有很多局限性，限制了监视性能的提高，雷达波束的直线传播形成了大量雷达盲区，无法覆盖海洋和荒漠等地区；雷达旋转周期限制了数据更新率的提高，从而限制了监视精度的提高；无法获得飞机的计划航路、速度等态势数据，限制了跟踪精度的提高和短期冲突检测告警(STCA)的能力。因此，需要开发新的监视手段。
广播式自动相关监视(ADS-B)利用航空器自动广播由机载星基导航和定位系统生成的精确定位信息，由地面设备和其他航空器通过航空数据链接收此信息，卫星系统、飞机以及地基系统通过高速数据链实现空天地一体化协同监视。ADS-B不仅克服了传统雷达监视手段的一些问题，并且具有精度高、更新率高、应用范围广、地面设备建设和维护费用低等优势。
作为未来新航行系统中的一项重要监视技术，在雷达覆盖区域，ADS-B将作为雷达监视手段的有效补充，对其校准或补盲；在非雷达覆盖区域，ADS-B将成为一种独立的监视手段，提供一种新的监视手段。目前的ADS-B可采用1090扩展断续振荡(1090ES)、通用访问收发UAT和甚高频数据链模式4 (VDL4)等几种数据链来实现，尤其是采用1090ES数据链成本低、系统兼容性好，且应用范围广；但是，现有的对1090ES扩展断续振荡信号的检测方法，通过检测前导头来判断信号的有效性，容易将虚假的前导头确定为有效地前导头，大大降低了有效信号的检测成功率。
发明内容
本发明实施例提供一种基于广播式自动相关监视的信号检测方法及装置，以提高有效信号的检测成功率。
本发明实施例提供了 一种基于广播式自动相关监视的信号检测方法，该方法包括
对接收的扩展断续振荡信号进行宽度检测，获得脉冲信号；对所述脉冲信号进行前沿检测，获得脉冲前沿指示信号；对所述脉沖前沿指示信号的位置进行时间校准，并发送校准后的脉冲前沿指示信号；
对接收的校准后的脉冲前沿指示信号进行前导头检测，确定是否为有效的前导头；
对所述有效的前导头进行验证，确定前导头有效的扩展断续振荡信号为最终有效的扩展断续振荡信号。
本发明实施例提供了 一种基于广播式自动相关监视的信号检测装置，该装置包括
宽度检测模块，用于对接收的扩展断续振荡信号进行宽度检测，获得脉冲信号；
前沿检测模块，用于对所述脉冲信号进行前沿检测，获得脉沖前沿指示信号；
校准模块，用于对所述脉冲前沿指示信号的位置进行时间校准，并校准后的脉冲前沿指示信号；
前导头检测模块，用于对接收的校准后的脉沖前沿指示信号进行前导头 检测，确定是否为有效的前导头；
前导头验证模块，用于对所述有效的前导头进行验证，确定前导头有效 的扩展断续振荡信号为最终有效的扩展断续振荡信号。
上述基于广播式自动相关监视的信号检测方法及装置，通过对接收的扩 展断续振荡信号进行宽度检测，获得脉冲信号；通过对上述脉冲信号进行前 沿检测，获得脉冲前沿指示信号；对上述脉冲前沿指示信号的位置进行时间 校准；并对校准后的脉冲前沿指示信号进行前导头检测，确定是否为有效的 前导头；并对上述有效的前导头进行进一步地验证，以确定前导头有效的扩 展断续振荡信号是否为最终有效的扩展断续振荡信号；从而有效地提高了信 号的检测成功率。
图1为本发明基于广播式自动相关监视的信号检测方法实施例的流程图； 图2为本发明中待检测的扩展断续振荡信号的波形图； 图3为本发明对脉沖宽度检测实施例的流程图； 图4为本发明对脉沖前沿指示信号进行检测实施例的流程图； 图5为本发明对脉冲前沿指示信号进行校准实施例的流程图； 图6为本发明对前导头指示信号进行检测实施例的流程图； 图7为本发明对前导头指示信号进行验证实施例的流程图； 图8为本发明基于广播式自动相关监视的信号检测装置实施例的结构示 意图。
具体实施例方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
8如图1所示，为本发明基于广播式自动相关监视的信号检测方法实施例
的流程图，该方法包括
步骤IOI、对接收的扩展断续振荡信号进行宽度^r测，获得脉沖信号；
上述接收的待检测的扩展断续振荡信号的波形图如图2所示，其中，前 8. 0微秒(us)为该信号的前导头；
步骤102、对上述脉冲信号进行前沿检测，获得脉冲前沿指示信号；
步骤103、对上述脉冲前沿指示信号的位置进行时间校准，并发送校准后 的脉冲前沿指示信号；
步骤104、对接收的校准后的脉冲前沿指示信号进行前导头检测，确定是 否为有效的前导头；
步骤105、对上述有效的前导头进行验证，确定前导头有效的扩展断续振 荡信号为最终有效的扩展断续振荡信号。
其中，上述对接收的扩展断续振荡信号进行宽度检测，获得脉冲信号的 过程如图3所示，该过程包括
步骤201、对接收的扩展断续振荡信号进行采样，得到每个脉冲的幅度信
自
,&，
接收来自接收机的模拟视频信号，并对其以10MHz的速率进行10位的A/D
采样，得到每个脉冲的幅度信息；
步骤202、根据上述每个脉冲的幅度信息获取第一动态门限； 将上述每个脉冲的幅度信息延迟第一预定值例如2个时钟，并对相邻两
点的模/数(A/D)釆样值进行比较，获取出第一动态门限；其中，上述第一
预定值可以根据需要进行设置；
步骤2 0 3 、根据上述第 一动态门限获得脉沖的实际宽度； 将上述动态门限与延迟后的幅度信息进行比较，找出当前脉冲的半幅度
点，并测量出脉冲的实际宽度；
步骤204、通过对获得的脉冲的实际宽度进行检测，获得符合要求的脉冲信号。
将此宽度的脉沖进行宽度检测，分别与最大允许宽度和最小允许宽度进 行比较，如果落在最小允许宽度和最大允许宽度之间，则认为此脉冲符合要
求，允许其通过；否则将其滤除；当然，上述最大允许宽度和最小允许宽度 可以根据需要进行设置。
其中，上述对上述脉沖信号进行前沿检测，获得脉冲前沿指示信号的过 程如图4所示，该过程包括
步骤301、获取整个脉冲信号的最大幅度值；
将当前脉冲的幅度值延迟第二预定值例如4个时钟，将相邻4个点的幅 度值进行比较，得出这几个点的幅度变化趋势，根据这一变化趋势获取整个 脉冲信号的最大幅度值；其中，上述第二预定值可以根据需要进行设置； 步骤302、根据上述最大幅度值获取第二动态门限； 根据获取到的上述最大幅度值，可以获取出第二动态门限； 步骤303、根据上述第二动态门限得到脉沖前沿指示信号； 将该第二动态门限与延迟后的脉冲信号进行比较，得到比较后的脉冲前 沿指示信号；
步骤304、判断脉冲前沿指示信号是否有效，若是，则执行步骤305,否 则，执行步骤306;
步骤305、允许脉冲前沿信号通过； 步骤306、滤除脉冲前沿指示信号。
对得到的脉冲前沿指示信号进行判断，获取正确的脉冲前沿指示信号， 并发送上述脉冲前沿指示信号和与上述脉冲前沿指示信号对应的幅度信息。
其中，上述对脉冲前沿指示信号的位置进行时间校准，并发送校准后的 脉冲前沿指示信号的过程如图5所示，该过程包括
步骤401、对接收的脉冲前沿指示信号和与上述脉冲前沿指示信号对应的 幅度信息进行译码预处理操作，得到译码预处理指示信号；将脉冲前沿指示信号和与上述脉冲前沿指示信号对应的幅度信息都延迟
第三预定值例如45个时钟，并可以将当前输入的脉冲前沿指示信号与3例如 第45、第35和第IO个延迟信号一起进行译码预处理搮:作，得到译码预处理 指示信号；当然，上述延迟信号的个数可以根据需要进行设置；
步骤402、如果个别脉沖前沿指示信号的位置发生了错误，则产生前沿校 准使能信号；
步骤403、根据上述译码预处理指示信号判断各个脉冲前沿指示信号的位 置是否正确，若是则执行步骤404,否则，滤除脉沖前沿指示信号；
当译码预处理指示信号无效时，滤除脉冲前沿指示信号；
步骤404、根据上述前沿校准使能信号的状态判断各个脉冲前沿指示信号 的位置是否正确，若是，则执行步骤405,否则执行步骤406;
步骤405、根据标准脉冲前沿指示信号的位置对该脉冲前沿指示信号的真 实位置进行校准，发送脉冲前沿指示信号和与上述脉沖前沿指示信号对应的 幅度信息；
步骤406、发送脉冲前沿指示信号和与上述脉沖前沿指示信号对应的幅度 信息。
当译码预处理信号有效且前沿校准使能信号无效时，发送脉冲前沿指示 信号和与上述脉冲前沿指示信号对应的幅度信息；当译码预处理指示信号和 前沿校准使能信号都有效时，则根据标准脉冲前沿指示信号的位置对该脉冲 前沿指示信号的真实位置进行校准，发送脉冲前沿指示信号和与上述脉沖前 沿指示信号对应的幅度信息。
其中，上述对接收的校准后的脉冲前沿指示信号进行前导头检测，确定 是否为有效的前导头的过程如图6所示，该过程包括
步骤501、检测译码预处理指示信号是否有效，若是，执行步骤502;否 则，转向步骤501;
步骤502、从前导头的4个脉冲中分别提取出每个脉冲的有效幅度点；200
按照特定的时序分别提取出1090ES扩展断续振荡信号前导头中前四个脉 冲的有效幅度点，每个脉沖提取2个幅度点，共8个幅度点；
步骤503、根据上述有效幅度点的幅度值来确定当前的1090ES扩展断续 振荡信号前导头的幅度基准；
对上述8个幅度点的幅度值进行比较，去掉最大幅度值和最小幅度值， 对剩余的6个点的幅度值进行计算得到平均值，将该平均值作为1090ES扩展 断续振荡信号前导头的幅度基准；
步骤504、将上述8个幅度点的幅度值与幅度基准进行比较，按预定的时 序进行译码，并判断幅度相关性，若相关，则执行步骤505，否则执行步骤 506;
步骤505、产生前导头指示信号并发送； 步骤506、确定是一个虚假的前导头，将其滤除。
将8个点的幅度与幅度基准进行比较，并按预定的时序进行译码，如果 各点的幅度都在容许范围内且时序关系满足要求，则给出前导头指示信号并 发送，且确认是一个潜在有效的1090ES扩展断续振荡信号前导头；如果各点 的幅度不在容许范围内或时序关系不满足要求，则认为是一个虛假的前导头， 将其滤除。
其中，上述对上述有效的前导头进行验证，确定前导头有效的扩展断续 振荡信号为最终有效的扩展断续振荡信号的过程如图7所示，该过程包括
步骤601、检测接收的前导头指示信号是否有效，若是，则执行步骤602, 否则，则转向步骤601;
步骤602、将前导头指示信号延迟8us，并检测前导头后下行格式(DF) 字段的第一个比特的位置是否有数据，若是，则执行步骤603，否则执行步骤 605;
步骤603、继续检查DF字段的第2-5个比特的位置是否有数据，若是， 则执行604，否则，执行步骤605;步骤604、确定上述扩展断续振荡信号为一个有效的信号； 如果从第一个比特位置到第五个比特位置的每个位置上都有数据，则判
断当前前导头一个有效的前导头，从而正确的4企测出一个1090ES的扩展断续
振荡信号；
步骤605、确定当前前导头为虛假的前导头，将其滤除。
如果从第一个比特位置到第五个比特位置，任意一个比特位置上没有数 据，则认为当前前导头不是一个有效的前导头，将其滤除。
上述基于广播式自动相关监视的信号检测方法，通过对接收的扩展断续 振荡信号进行宽度^r测，获得脉沖信号；通过对上述脉沖信号进行前沿检测， 获得脉冲前沿指示信号；对上述脉冲前沿指示信号的位置进行时间校准；并 对校准后的脉冲前沿指示信号进行前导头检测，确定是否为有效的前导头； 并对上述有效的前导头进行进一步地验证，以确定接收的扩展断续振荡信号 是否为有效的扩展断续振荡信号；从而有效地提高了信号的检测成功率。
如图8所示，为本发明基于广播式自动相关监视的信号检测装置实施例 的结构示意图，该装置包括宽度检测模块l，用于对接收的扩展断续振荡信 号进行宽度检测，获得脉沖信号；前沿检测模块2，用于对上述脉冲信号进行 前沿检测，获得脉沖前沿指示信号；校准模块3，用于对上述脉沖前沿指示信 号的位置进行时间校准，并发送校准后的脉冲前沿指示信号；前导头检测模 块4,用于对接收的校准后的脉冲前沿指示信号进行前导头检测，确定是否为 有效的前导头；前导头验证模块5，用于对所述有效的前导头进行验证，确定 前导头有效的扩展断续振荡信号为最终有效的扩展断续振荡信号。
为了获得有效的脉冲信号，上述宽度检测模块可以包括采样单元，用 于对接收的扩展断续振荡信号进行采样，得到每个脉沖的幅度信息；第一获 取单元，用于根据所述采样单元获得的每个脉冲的幅度信息获取第一动态门 限；宽度获得单元，用于根据所述第一获取单元获取的第一动态门限获得脉 冲的实际宽度；宽度检测单元，用于通过对所述宽度获得单元获得的脉沖的实际宽度进行检测，获得脉沖信号。
为了判断扩展断续振荡信号的前导头是否有效，上述前导头检测模块4
包括提取单元41，用于接收校准后的脉沖前沿指示信号和与所述脉沖前沿 指示信号对应的幅度信息，按照预定的时序关系从扩展断续振荡信号前导头 的4个脉冲中分别提取出每个脉冲的幅度点，并根据所述幅度点的幅度值确 定当前的扩展断续振荡信号的幅度基准；前导头检测单元42,用于根据所述 提取单元41确定的幅度基准和所述时序关系进行前导头的译码，并计算幅度 相关性，若相关，确定是否为有效的前导头，产生前导头指示信号并发送。
为了进一步验证上述前导头是否是有效的，上述前导头验证模块5可以 包括前导头验证单元51,用于当检测到的接收的前导头指示信号有效时， 将前导头指示信号延迟预定时间，并检测前导头指示信号后下行格式DF字段 的第一个比特位置到第五个比特位置的每个位置上是否都有数据，若是，确 定前导头有效的扩展断续振荡信号为最终有效的扩展断续振荡信号。另外， 若上述前导头指示信号后下行格式DF字段的第一个比特位置到第五个比特位 置的一个位置上没有数据，则确定上述前导头为虛，I的前导头，并将其滤除。
上述基于广播式自动相关监视的信号检测装置，通过宽度检测模块对接 收的扩展断续振荡信号进行宽度检测，获得脉沖信号；通过前沿检测模块对 上述脉冲信号进行前沿检测，获得脉冲前沿指示信号；通过校准模块对上述 脉冲前沿指示信号的位置进行时间校准；并利用前导头检测^t块对校准后的 脉冲前沿指示信号进行前导头检测，确定是否为有效的前导头；并通过前导 头验证模块对上述有效的前导头进行进一步地验证，以确定接收的扩展断续 振荡信号是否为有效的扩展断续振荡信号；从而有效地提高了信号的检测成 功率。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当 理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技 术方案的精神和范围。
权利要求
1、一种基于广播式自动相关监视的信号检测方法，其特征在于包括对接收的扩展断续振荡信号进行宽度检测，获得脉冲信号；对所述脉冲信号进行前沿检测，获得脉冲前沿指示信号；对所述脉冲前沿指示信号的位置进行时间校准，并发送校准后的脉冲前沿指示信号；对接收的校准后的脉冲前沿指示信号进行前导头检测，确定是否为有效的前导头；对所述有效的前导头进行验证，确定前导头有效的扩展断续振荡信号为最终有效的扩展断续振荡信号。
2、 根据权利要求1所述的基于广播式自动相关监视的信号检测方法，其 特征在于所述对接收的扩展断续振荡信号进行宽度检测，获得脉冲信号包括对接收的扩展断续振荡信号进行采样，得到每个脉冲的幅度信息； 根据所述每个脉冲的幅度信息获取第一动态门限； 根据所述第 一动态门限获得脉冲的实际宽度； 通过对获得的脉冲的实际宽度进行检测，获得脉沖信号。
3、 根据权利要求1或2所述的基于广播式自动相关监视的信号检测方 法，其特征在于所述对所述脉冲信号进行前沿检测，获得脉冲前沿指示信号 包括获取整个脉冲信号的最大幅度值； 根据所述最大幅度值获取第二动态门限； 根据所述第二动态门限得到脉冲前沿指示信号。
4、 根据权利要求3所述的基于广播式自动相关监视的信号检测方法，其 特征在于所述对所述脉冲前沿指示信号的位置进行时间校准，并发送校准后 的脉冲前沿指示信号包括对所述脉沖前沿指示信号进行译码预处理操作，得到译码预处理指示信2号；产生前沿校准使能信号；当所述译码预处理指示信号和前沿校准使能信号都有效时，对所述脉沖 前沿指示信号的进行校准，并发送校准后的脉冲前沿指示信号和与所述脉冲 前沿指示信号对应的幅度信息。
5、 根据权利要求4所述的基于广播式自动相关监视的信号检测方法，其 特征在于所述对接收的校准后的脉冲前沿指示信号进行前导头检测，确定是 否为有效的前导头包括接收校准后的脉沖前沿指示信号和与所述脉冲前沿指示信号对应的幅度 信息，按照预定的时序关系从扩展断续振荡信号前导头的4个脉沖中分别提 取出每个脉沖的幅度点，并根据所述幅度点的幅度值确定当前的扩展断续振 荡信号的幅度基准；根据所述幅度基准和所述时序关系进行前导头的译码，并计算幅度相关 性，若相关，确定是否为有效的前导头，产生前导头指示信号并发送。
6、 根据权利要求5所述的基于广播式自动相关监视的信号检测方法，其 特征在于所述对所述有效的前导头进行验证，确定前导头有效的扩展断续振荡信号为最终有效的扩展断续振荡信号包括当检测到的接收的前导头指示信号有效时，将前导头指示信号延迟预 定时间，并检测前导头指示信号后下行格式DF字段的第一个比特位置到 第五个比特位置的每个位置上是否都有数据，若是，确定前导头有效的扩 展断续振荡信号为最终有效的扩展断续振荡信号。
7、 一种基于广播式自动相关监视的信号检测装置，其特征在于包括 宽度检测模块，用于对接收的扩展断续振荡信号进行宽度检测，获得脉沖信号；前沿检测模块，用于对所述脉冲信号进行前沿检测，获得脉冲前沿指示信号；校准模块，用于对所述脉冲前沿指示信号的位置进行时间校准，并发送校准后的脉沖前沿指示信号；前导头检测模块，用于对接收的校准后的脉冲前沿指示信号进行前导头 检测，确定是否为有效的前导头；前导头验证模块，用于对所述有效的前导头进行验证，确定前导头有效 的扩展断续振荡信号为最终有效的扩展断续振荡信号。
8、 根据权利要求7所述的基于广播式自动相关监视的信号检测装置，其 特征在于所述宽度检测模块包括采样单元，用于对接收的扩展断续振荡信号进行采样，得到每个脉沖的 幅度信息；第一获取单元，用于根据所述采样单元获得的每个脉冲的幅度信息获取 第一动态门限；宽度获得单元，用于根据所述第 一获取单元获取的第 一动态门限获得脉 冲的实际宽度；宽度检测单元，用于通过对所述宽度获得单元获得的脉冲的实际宽度进 行检测，获得脉冲信号。
9、 根据权利要求7或8所述的基于广播式自动相关监视的信号检测装 置，其特征在于所述前导头检测模块包括提取单元，用于接收校准后的脉冲前沿指示信号和与所述脉沖前沿指示 信号对应的幅度信息，按照预定的时序关系从扩展断续振荡信号前导头的4 个脉冲中分别提取出每个脉冲的幅度点，并根据所述幅度点的幅度值确定当 前的扩展断续振荡信号的幅度基准；前导头检测单元，用于根据所述提取单元确定的幅度基准和所述时序关 系进行前导头的译码，并计算幅度相关性，若相关，确定是否为有效的前导 头，产生前导头指示信号并发送。
10、 根据权利要求9所述的基于广播式自动相关监视的信号检测装置，其特征在于所述前导头验证模块包括前导头验证单元，用于当检测到的接收的前导头指示信号有效时，将 前导头指示信号延迟预定时间，并检测前导头指示信号后下行格式DF字 段的第一个比特位置到第五个比特位置的每个位置上是否都有数据，若是， 确定前导头有效的扩展断续振荡信号为最终有效的扩展断续振荡信号。
全文摘要
本发明涉及一种基于广播式自动相关监视的信号检测方法及装置，其中上述信号检测方法包括对接收的扩展断续振荡信号进行宽度检测，获得脉冲信号；对脉冲信号进行前沿检测，获得脉冲前沿指示信号；对脉冲前沿指示信号的位置进行时间校准，并发送校准后的脉冲前沿指示信号；对接收的校准后的脉冲前沿指示信号进行前导头检测，确定是否为有效的前导头；对有效的前导头进行验证，确定前导头有效的扩展断续振荡信号为最终有效的扩展断续振荡信号。上述基于广播式自动相关监视的信号检测方法及装置，通过对有效的前导头进行进一步地验证，以确定前导头有效的扩展断续振荡信号是否为最终有效的扩展断续振荡信号；从而有效地提高了信号的检测成功率。
文档编号H04L1/00GK101499880SQ20091007914
公开日2009年8月5日 申请日期2009年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者刘志刚, 强 安, 朱衍波, 汪晓明, 莉 谢, 超 郑, 曦 陈 申请人:四川九洲电器集团有限责任公司