专利名称：一种基于航管二次雷达测试系统的抗干扰处理方法
技术领域：
本发明属于雷达测控导航系统的技术领域，尤其涉及一种航管二次雷达测试系统。
背景技术：
航管二次雷达(Secondary Surveillance Radar，縮写为SSR)，最初是在空战中为 了使雷达分辨出敌我双方的飞机而发展的敌我识别系统，后来又把这个系统的基本原理和 部件经过发展后用于民航的空中交通管制。管制员从SSR上很容易知道飞机的编号、高度、 方向等参数，使雷达由监视的工具变为空中管制的手段，SSR的出现是空中交通管制的最重 大的技术进展。 航管二次雷达(SSR)是在地面站和目标应答器的合作下，采用询问、应答方式工 作的，它必须经过两次有源辐射电磁波信号(询问信号和应答信号各一次)才能完成应用 的功能。航管二次雷达(SSR)的信息交换是通过将上行询问信号的内容和下行应答信号的 内容进行脉冲编码来实现的。其询问信号(或询问模式)的编码格式如图l所示，共有六 种询问模式，分别为1 、2、3/A、 B、 C、 D模式，不同的询问模式代表不同的询问内容，这些询问 模式由间隔不同的脉冲组成，第一个脉冲称为Pl，第二个脉冲称为P2，第三个脉冲称为P3， PI与P3之间的间隔不同代表不同的询问模式；P2为旁瓣抑制脉冲，PI与P2间隔固定为 2us (微秒)；P1与P3为主瓣脉冲；P1、 P2和P3的标准脉冲宽度是0. 8us。
航管二次雷达功能测试分析仪主要完成对航管二次雷达系统中的检测工作，从而 检测航管二次雷达(SSR)能否正常工作，及时对其进行故障定位和维护等。航管二次雷达 测试系统如图2所示，其中的航管二次雷达功能测试分析仪通过其配备的天线将航管二次 雷达(SSR)向空中目标发射的询问信号接收到其数据缓存器中，对其进行测试、分析和判 别，从而得知该航管二次雷(SSR)是否可正常工作。 当航管二次雷达功能测试分析仪工作在如图2所示的极其复杂的强电磁干扰环 境中时，航管二次雷达功能测试分析仪接收到的脉冲信号既包括了目标航管二次雷达发射 的询问信号，还包括了被监测机场之外的若干部雷达发射的干扰询问信号、空中飞机发出 的干扰应答信号及其它电磁干扰信号等。要完成对目标航管二次雷达的测控，就必须消除 上述各种干扰信号，现有的航管二次雷达测试系统所采用的抗干扰处理方法主要是基于固 定门限的杂波抑制技术，而当航管二次雷达功能测试分析仪工作在如图2所示的极其复杂 的强电磁干扰环境中时，即使采用最佳的杂波抑制技术也难以将干扰信号完全抑制干净， 这样就降低了对有效脉冲信号的检验概率并影响后端的处理速度，从而无法准确地分析和 判断目标航管二次雷达的工作状态。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的航管二次雷达测试系统在复杂的强电磁干扰环 境下抗干扰能力不强的缺点，提出了一种基于航管二次雷达测试系统的抗干扰处理方法。
3
为了实现本发明的目的，使用了如下方案一种基于航管二次雷达测试系统的抗 干扰处理方法，包括以下步骤 SI.原始数据初始化对航管二次雷达测试系统的系统数据进行初始化处理；
S2.动态门限滑窗检测从航管二次雷达功能测试分析仪接收到的脉冲信号中提 取有效脉冲信号序列。 S3.去除异步干扰脉冲信号对步骤S2中提取到的有效脉冲信号序列，去除其中 的异步干扰脉冲信号，得到目标航管二次雷达的有效脉冲信号序列。 S4.脉冲分组对步骤S3得到的目标航管二次雷达的有效脉冲信号序列进行脉冲 分组，得到目标航管二次雷达的完整信息数据。 S5.结果输出将分离出的目标航管二次雷达的完整信息数据进行处理并通过输 出设备输出。
上述步骤S2又包括了以下分步骤
S21.动态门限值(threshold)的确定;
S22.有效脉冲位置判定；
S23.滑动搜索有效脉冲的上升沿和下降沿；
S24.精确提取有效脉冲的位置和宽度；
S25.计算有效脉冲的精确幅值。
上述步骤S3又包括了以下分步骤
S31.任取一个有效脉冲信号；
S32.判断是否为异步干扰脉冲； S33.记录存储为目标航管二次雷达的有效脉冲信号。 循环进行上述步骤S32、 S33直到最后一个有效脉冲信号判断完毕。 本发明的有益效果由于采用本发明所述的方法，可以有效的将各种干扰信号去
除，因而有效的提高了航管二次雷达测试系统的抗干扰能力。
图1是航管二次雷达(SSR)的询问信号格式图。 图2是航管二次雷达测试系统干扰示意图。 图3是抗干扰处理方法主流程图。 图4是动态门限滑窗检测(步骤S2)流程图。 图5是动态门限计算过程示意图。 图6是提取出的有效脉冲位置及精确有效脉冲示意图。 图7是去除异步干扰脉冲(步骤S3)流程图。 图8是脉冲分组(步骤S4)流程图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施对本发明作进一步说明 本实施例中，所选择的目标航管二次雷达是3/A询问模式的航管二次雷达，其格 式如图1所示，其中P1、P3的幅度值相等，P1与P3的时间间隔为8us，Pl与P2的时间间隔
4为2us，在发射的过程中P1、P2和P3的幅度值是随机变化的。本实施例采用20MHz的采样
频率，脉冲重复频率范围为150Hz 450Hz，即脉冲重复周期为2. 2ms 6. 7ms。 Sl.原始数据初始化对航管二次雷达功能测试分析仪的系统数据进行初始化处
理。对航管二次雷达功能测试分析仪的系统数据中的判决门限值、内存池分配、数据分类和
分组、干扰脉冲类、初始缓存、航管二次雷达的询问模式等数据进行初始化处理。 S2.动态门限滑窗检测从航管二次雷达功能测试分析仪接收到的脉冲信号中提
取有效脉冲信号序列。在航管二次雷达功能测试分析仪中增加了与本发明配套的动态门限
滑窗检测模块，该模块可以从接收到的脉冲信号中提取有效脉冲信号序列。该步骤的具体
实现过程如图4所示，包括了以下分步骤 S21.动态门限值(threshold)的确定。如图5所示，从当前采样时刻对应的采样 点开始，在一个最大可能的脉冲重复周期(脉冲重复周期最大为6. 7ms)内累加所有的采样 点的采样值，然后求该周期内采样点的平均采样值并将其作为该周期内所有采样点的动态 门限值(threshold)并记录；循环进行上述操作，随着时间的推移，每个最大脉冲周期内的 采样点的动态门限值将随之动态变化。 S22.有效脉冲位置判定。如果从某个采样点开始连续多个(需判断的采样点个 数=采样频率X脉冲宽度)采样点的幅值都在动态门限值之上，就将此采样点对应的位置 作为一个有效脉冲位置。本实施例中采样频率为20MHZ时，考虑脉冲宽度为0. 8us，则当连 续16个采样点的数据值在动态门限值之上时，就认为它是一个有效脉冲位置，否则为一个 无效的脉冲位置。在具体实施时，可考虑有一定的冗余度，确定一个有效脉冲位置的同时可 以得到脉冲的粗略宽度。 S23.滑动搜索有效脉冲的上升沿和下降沿。 上升沿从有效脉冲位置开始，在一个脉冲宽度内逐个比较相临的三个点的幅度 值s卜pSi和Sw，本实施例中i = 1，2，…，15，16。 & — &_， 2 //zre5^oW "1 如果^ ,,,」=>是一个可能的上升沿位置下降沿从有效脉冲位置开
始，逐个比较相临的三个点SH、Si和s^，如果^ 二， ， ， w卜是一个可能的下降沿
IS一！ 一 & I ^快r^S/Z0W J
位置如果存在多个可能的上升沿位置，则以最后一个作为该脉冲信号的上升沿。如果存在 多个可能的下降沿位置，则以第一个作为该脉冲信号的下降沿。 S24.精确提取有效脉冲的位置和宽度。如图6所示，根据提取出的上升沿和下降 沿位置确定有效脉冲的精确位置，并用有效脉冲的下降沿位置减去其上升沿位置即得该有 突
改脉冲的精确脉冲宽度。 S25.计算有效脉冲的精确幅值。如图6所示，对有效脉冲的精确脉冲宽度内的所 有数据点进行平滑滤波处理，得到此脉冲的准确幅值。即对每个有效脉冲的上升沿和下降 沿间的所有数据点求平均，所得的值即为此有效脉冲的精确幅度值。 确定了上升沿和下降沿、精确脉冲宽度和精确幅度值的脉冲信号作为有效脉冲信 号序列输出到下一步骤等待处理。 S3.去除异步干扰脉冲信号。对步骤S2中提取到的有效脉冲信号序列，去除其中的异步干扰脉冲信号，得到航管二次雷达的有效脉冲信号序列。在航管二次雷达功能测试 分析仪中增加了与本发明配套的去除异步干扰脉冲信号模块，该模块可以去除步骤S3中 得到的有效脉冲信号序列中的异步干扰脉冲信号。从而得到目标航管二次雷达的有效脉冲 信号序列。下面结合图7对该步骤的具体实现过程进行详细描述 S31.任取一个有效脉冲信号。从有效脉冲信号序列中任取一个有效脉冲信号。
S32.判断是否为异步干扰脉冲。根据该有效脉冲信号的幅度值，通过动态门限值 及初始化得到的航管二次雷达询问模式的时间关系对该有效脉冲进行判断，向前或向后进 行搜索，看是否有与其相配对的脉冲，判断此有效脉冲是否为异步干扰脉冲。若不是，则直 接跳至下一步骤；否则，直接跳至下一有效脉冲信号，继续本步骤。 S33.记录存储目标航管二次雷达的有效脉冲信号。对于步骤S32中提取出的非异
步干扰脉冲，记录存储为目标航管二次雷达的一个有效脉冲信号。 循环进行上述步骤S32、 S33直到最后一个有效脉冲信号判断完毕。 S4.脉冲分组。对步骤S3得到的目标航管二次雷达的有效脉冲信号序列进行脉冲
分组，得到目标航管二次雷达的完整信息数据。下面结合图8对该步骤的具体实现过程进
行详细描述 S41. Pl/P3、 P2脉冲提取(Pl/P3为主瓣脉冲，P2旁瓣脉冲)。由以前记录的脉冲 上升沿位置，根据Pl和P3的时间先后间隔关系提取出Pl/P3脉冲的脉冲位置和幅度，即主 瓣脉冲的位置和幅度。同理，根据Pl和P2的时间关系可以提取出P2脉冲的脉冲位置和幅度。 S42.最佳主瓣提取。根据航管二次雷达的主瓣脉冲信息，从中选出功率值最大的 主瓣脉冲作为航管二次雷达的最佳主瓣脉冲，从而得到了目标航管二次雷达的完整信息数 据。 S5.结果输出。完成上述步骤S1、 S2、 S3和S4后，就可以将分离出的目标航管二 次雷达的完整信息数据通过输出设备输出。 经过实际测试，航管二次雷达采用六种询问模式(分别为1、2、3/A、 B、 C、 D模式) 中的任一种模式，均可以采用本发明所述的方法得到有效的实施，本领域的普通技术人员 可以根据本实施例的提示显而易见的在各种询问模式中实施本发明，因此不再详叙。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发 明的原理，应被理解为发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。凡是根据上 述描述做出各种可能的等同替换或改变，均被认为属于本发明的权利要求的保护范围。
权利要求
一种基于航管二次雷达测试系统的抗干扰处理方法，其特征在于，包括以下步骤S1.原始数据初始化对航管二次雷达测试系统的系统数据进行初始化处理；S2.动态门限滑窗检测从航管二次雷达功能测试分析仪接收到的脉冲信号中提取有效脉冲信号序列；S3.去除异步干扰脉冲信号对步骤S2中提取到的有效脉冲信号序列，去除其中的异步干扰脉冲信号，得到目标航管二次雷达的有效脉冲信号序列；S4.脉冲分组对步骤S3得到的目标航管二次雷达的有效脉冲信号序列进行脉冲分组，得到目标航管二次雷达的完整信息数据；S5.结果输出将分离出的目标航管二次雷达的完整信息数据进行处理并通过输出设备输出。
2. 根据权利要求1所述的一种基于航管二次雷达测试系统的抗干扰处理 方法，其特征在于，所述步骤S2又包括了以下分步骤521. 动态门限值(threshold)的确定；522. 有效脉冲位置判定；523. 滑动搜索有效脉冲的上升沿和下降沿；524. 精确提取有效脉冲的位置和宽度；525. 计算有效脉冲的精确幅值。
3. 根据权利要求1所述的一种基于航管二次雷达测试系统的抗干扰处理方法，其特征 在于，所述步骤S3又包括了以下分步骤531. 任取一个有效脉冲信号；532. 判断是否为异步干扰脉冲；533. 记录存储为目标航管二次雷达的有效脉冲信号；循环进行上述步骤S32、 S33直到最后一个有效脉冲信号判断完毕。
4. 根据权利要求1所述的一种基于航管二次雷达测试系统的抗干扰处理方法，其特征 在于，所述步骤S4又包括了以下分步骤S41.P1/P3、P2脉冲提取；S42最佳主瓣提取。
全文摘要
本发明涉及一种基于航管二次雷达测试系统的抗干扰处理方法。包括以下步骤S1.原始数据初始化对航管二次雷达测试系统的系统数据进行初始化处理；S2.动态门限滑窗检测从航管二次雷达功能测试分析仪接收到的脉冲信号中提取有效脉冲信号序列；S3.去除异步干扰脉冲信号对步骤S2中提取到的有效脉冲信号序列，去除其中的异步干扰脉冲信号，得到目标航管二次雷达的有效脉冲信号序列；S4.脉冲分组对步骤S3得到的目标航管二次雷达的有效脉冲信号序列进行脉冲分组，得到目标航管二次雷达的完整信息数据；S5.结果输出。本发明的有益效果是提高了航管二次雷达测试系统的抗干扰能力。
文档编号G01S13/74GK101750605SQ20091026354
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者张小倩, 张超, 杨瀚程, 郑植 申请人:电子科技大学