提高s模式应答信号译码可靠性的方法
【技术领域】
[0001]本发明属航空通信技术领域，具体涉及一种提高S模式应答信号译码可靠性的方法，用于空中交通的地面管制中心(简称空管中心)或空中交通预警和防撞设备，涉及从视频量化信号中检测识别机载应答机S模式应答信号和断续震荡信号的方法。
【背景技术】
[0002]随着S模式应答机越来越广泛地应用于航空飞机上，地面空管中心和空中交通预警和防撞设备的正常工作，必须完成对S模式应答信号的正确译码，因此译码的可靠性也成为后续监视跟踪、防撞处理过程中的关键参数。S模式应答信号由应答同步脉冲串和应答数据块组成，如图1所示，接收系统需要通过识别前4个头部脉冲来确认S模式应答信号，S模式应答的头部脉冲(以下称为“报头”)时序关系如图1所示。数据块在4个报头脉冲之后，数据通过脉冲位置调制进行编码。每一个数据位的位置上，都是宽度为Ius的“有脉冲及无脉冲”区间，或者称为“ I ”位和“ O ”位的两个0.5us区间，即用“ 一个脉冲后跟一个无脉冲”表示二进制数I ;用“一个无脉冲后跟一个脉冲”表示二进制数O。目前公开的对S模式应答信号译码及置信度分析的方法有两种:
[0003]第一种是通过检测应答位的前0.5us区间内信号强度是否大于第二个0.5us区间内信号强度，若大于则判为二进制1，否则为O。判断译码的置信度则通过在信号较弱的0.5US区间内测量信号电平来决定:如果信号电平为低，表明没有干扰存在，译码置信度就为高。但当有尖峰脉冲干扰发生时(如图2所示)，有可能出现干扰信号电平强度超过有效信号电平强度的情况，导致该比特位的值解析错误，降低接收机的译码可靠性；
[0004]第二种译码方式则是选择应答信号的前导脉冲功率均值作为参考，将每个应答数据位上的脉冲与这个参考值进行相关比较(使用应答数据位的信号幅度和或单脉冲值):若相关则是一种高置信度的判断，再根据对应脉冲在1.0us数据区间中的位置判定其代表的二进制值。当有突发连续干扰与报头脉冲重叠时(如图3所示)，会拉高参考功率值，导致数据位上的脉冲幅度与参考值相关性降低，影响置信度判断，严重时可能会导致解码失败，因此有必要提出改进。
【发明内容】
[0005]本发明解决的技术问题:提供一种提高S模式应答信号译码可靠性的方法，通过优化参考电平的计算方法、增加功率一致性认证等措施增加了 S模式应答信号前导脉冲的检测和校验的可靠性；通过与参考电平比较，统计O和I位置的多个采样值，并使用一套复杂算法对两个位置打分，来得到信息位的值和置信度，达到了提高S模式应答信号和断续震荡信号译码可靠性的目的。
[0006]本发明采用的技术方案:提高S模式应答信号译码可靠性的方法，包含下述步骤:
[0007]I)首先使基带视频信号的采样速率达到10MHz，采样量化值达到8比特，并已经完成脉冲检测、报头框架提取的预处理工作；
[0008]2)对前导脉冲检测和校验的算法、流程进行优化，即对参考功率值的计算方法进行优化，并利用该参考功率值对报头进行功率一致性认证和DF认证，只有全部通过才能进入后一数据处理流程，否则抛弃该报头；
[0009]3)通过对每个比特位的10次采样值进行打分来实现数据帧的比特值判定提取与置信度分析。
[0010]上述步骤2)中，参考功率计算方案不再是对前导脉冲功率的简单平均，而是对每个前导脉冲的多个采样点进行抽样，再对同一个前导脉冲的抽样值、相邻前导脉冲的抽样值进行比较，得到参考功率，抽样比较的思路是:
[0011 ] a:选取每个前导脉冲中的2个采样值，即4个前导脉冲共得8个抽样值，将同一脉冲中的较大采样值剔除，余4个抽样值；
[0012]b:再将相邻前导脉冲中余下的较小抽样值进行比较，即第一、二个脉冲余下的抽样值进行比较，第三、四个脉冲余下的抽样值进行比较，再次剔除较大值，余2个抽样值；
[0013]c:最后从余下的2个抽样值中选取较大的一个作为参考功率值；
[0014]所述功率一致性认证是通过检测4个报头脉冲的功率值与参考功率、数据帧DF标志位功率的关系，来确认脉冲报头的真实性，方法从三个方面进行:
[0015](I)设定前导脉冲最小触发门限；
[0016](2)比较4个前导脉冲电平与参考电平的差异；
[0017](3)比较数据帧前5个比特，即DF标志位的电平与参考电平的差异；
[0018]所述DF认证则采用传统认证方法，将数据帧前5个比特，即DF标志位的判定结合到报头检测中，只有存在5个比特数据时才能认定该报头为一个真实可靠的报头。
[0019]上述步骤3)中，具体的实施方法是对应答数据块中每个比特内O和I位置的所有采样值进行分类计数，分类依据采样电平值与帧头参考功率间的关系来进行，当采样功率值在参考功率的+/_3dB范围内时认为该采样属于可信度高的类型A，打分时按照采样结果计算；否则属于受到严重干扰的类型B ;打分时按照采样结果的相反值计算；0位置和I位置分别分类计数，当I的积分或O的积分差值大于3时，表明该比特的值较难准确判断，设定其置信度为低；对于比特值的判定，则是依据了 O或I位置中有效采样出现的比例来判断的，即在O和I位置上哪个脉冲更具有主导性，当O中的脉冲较多时，比特值为0，否则为I。
[0020]本发明与现有技术相比通过优化改进S模式应答信号的参考功率算法、前导脉冲有效性校验以及比特值和置信度的分析方法，虽然增加了大量的工作量，但在CPU性能极大提高的情况下，仍能在确保译码实时性的前提下大幅度提高S模式应答信号的译码可靠性。
【附图说明】
[0021]图1为S模式应答信号格式示意图；
[0022]图2为尖峰脉冲干扰淹没数据位的情况示意图；
[0023]图3为连续干扰对均值参考功率的影响示意图；
[0024]图4为S模式译码整体方案框图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图1-4描述本发明的一种实施例。
[0026]提高S模式应答信号译码可靠性的方法，包含下述步骤:
[0027]I)首先使基带视频信号的采样速率达到10MHz，采样量化值达到8比特，并已经完成脉冲检测、报头框架提取的预处理工作；
[0028]2)对前导脉冲检测算法、流程进行优化，即对参考功率值的计算方法进行优化，并利用该参考功率值对报头进行功率一致性认证和DF认证，只有全部通过才能进入后一数据处理流程，否则抛弃该报头；具体说，参考功率计算方案不再是对前导脉冲功率的简单平均，而是对每个前导脉冲的多个采样点进行抽样，再对同一个前导脉冲的抽样值、相邻前导脉冲的抽样值进行比较，得到参考功率，抽样比较的思路是:
[0029]a:选取每个前导脉冲中的2个采样值，即4个前导脉冲共得