CN107085210B - 一种s模式选呼编排方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种S模式选呼编排方法，从询问列表中提取当前波束所有目标并进行分组编排，考虑每组相邻两个目标之间的距离差，每一组最后一个目标的电磁波往返时间大于前面所有应答脉冲的持续时间和，及所有组所有目标询问的时间和小于一个波束驻留时间，来确定一次选呼编排的所有目标；计算选中的每一个目标的目标报文发射时刻获得一个选呼询问周期所有选中目标的目标报文发射时刻，并按照所有选中目标的目标报文发射时刻形成时间表进行询问脉冲编制送入发射机。与现有技术相比，对一个S模式选呼周期内的多个目标给出了询问编排方法，有效智能，同时考虑了询问重复频率、目标数量及目标间距离差因素的影响，从时间上和空间上提高了询问效率。

Description

一种S模式选呼编排方法
技术领域
本发明涉及一种S模式选呼编排方法，特别是涉及一种适用于空中管制二次雷达领域S模式选呼编排方法。
背景技术
S模式是二次监视雷达(SSR)的一种询问模式，相比于传统A/C询问模式，S模式根据每架飞机的地址(每个飞机地址唯一)去点名(有选择的)询问，这样被点名的飞机就会应答，没有被点名的飞机就不会应答，而传统A/C询问模式是向波束内所有飞机发射相同的询问格式，这样会造成同步串扰和异步干扰。因此，S模式将会更广泛应用于二次监视雷达。
S模式先利用全呼叫询问获取飞机的地址，再利用选择性呼叫(简称选呼)来进行点名询问。在天线同一波束内，往往存在多个S模式目标，如何进行合理地编排选呼来保证对所有目标进行同时监视，是提高系统性能、资源利用率的关键。
ICAO Doc9684提出了同波束内多个S模式目标按距离远近排序的方式来编排询问的指导思想，但没有给出具体的解决方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种S模式选呼编排方法，在ICAO Doc9684所提出的按距离排序的基础上，结合发射重复频率要求以及目标数量、目标间距离差等因素，给出同一波束内多个S模式目标的选呼编排具体方案。
本发明采用的技术方案如下：
一种S模式选呼编排方法，具体方法步骤为：
步骤一，从询问列表中提取当前波束所有目标；
步骤二，选择最远距离目标为第1组第1个目标；
步骤三，按照由远及近的顺序，根据Rn-1－Rn≥S选择第2个目标，并判断是否满足TRn＞(n－1)(TRPS/TRPL+TSPA)，若满足则进入下一步，若不满足则继续选择，直至当前波束所有目标中没有目标可供选择则进入下一步；
步骤四，判断当前选中的所有目标询问的时间的和是否小于一个波束驻留时间Tsum，如果是，则进入下一步；如果否，则放弃最后一次选择的目标进入步骤七；
步骤五，重复步骤三到步骤四，选择其余目标，直至所有满足所述步骤三的两个公式和步骤四中波束驻留时间条件的目标选完，判断所述当前波束所有目标是否全部被选中，如果是，则进入步骤七；如果否，则进入下一步；
步骤六，在所述当前波束所有目标中还没有被选中的目标中，重复步骤二到步骤五的内容，完成其余组目标的选择，直至所有满足所述步骤三的两个公式和步骤四中波束驻留时间条件的目标选完，进入下一步；
步骤七，针对选中的目标，从第1组的第1个目标开始到最后一组的最后一个目标结束，开始从询问队列中启动目标的目标报文发射，以对目标进行询问；
设定询问队列中第1组的第1个目标的目标报文发射时刻为t1，则第1组的其余目标的目标报文发射时刻tn＝t1+(n－1)(TRPS/TRPL+TSPA)+TR1－TRn，第m组的第1个目标的目标报文发射时刻为：第m-1组针对最后一个目标开始接收应答的接收时刻、最后一个目标的应答报文持续时间、两个应答报文不重叠的时间间隔TSPA及固定间隔时间TGSP的和，以此类推获得一个选呼询问周期所有选中目标开始接收询问应答的目标报文发射时刻，并按照所有选中目标的目标报文发射时刻形成的时间表进行询问脉冲编制送入发射机；
所述询问应答的接收时刻为：为进行该询问开始发射目标报文的发射时刻、询问持续时间及该目标报文从询问到应答的电磁波往返时间的和；
其中，Rn为某一组中第n个目标与本机之间的距离；S为设定距离常数；TRn为某一组中第n个目标从询问到应答的电磁波往返时间；TRPS/TRPL为目标报文发射持续时间，其中，TRPS为短报文发射持续时间，TRPL为长报文发射持续时间；n和m均为大于0的自然数。
所述方法还包括，对当前波束所有目标中没有被选中的目标，打上标记在下一次询问时优先询问。
所述优先询问时，直接进行询问，不再判断其是否满足述步骤三的两个公式和步骤四中波束驻留时间的条件。
所述方法还包括，对第m组的第n个目标，判断其是否满足步骤四中波束驻留时间条件的公式为：
其中，Tgi为m组中第i组所有目标所占用的总时间，TS为S模式询问持续时间。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：对一个S模式选呼周期内的多个目标给出了询问编排方法，该方法有效、智能，同时考虑了询问重复频率、目标数量及目标间距离差等因素的影响，从时间上和空间上都提高了询问效率。
附图说明
图1为本发明其中一实施例的波束驻留时间S模式询问编排示意图。
图2为本发明其中一实施例的S模式询问持续时间示意图。
图3为本发明其中一实施例的S模式应答脉冲持续时间示意图。
图4为本发明其中一实施例的一组询问中多个目标的询问编排示意图。
图5为本发明其中一实施例的一个选呼周期内分组示意图。
图6为本发明其中一实施例的系统组成框图。
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。
根据ICAO Doc9684，同一波束内S模式目标询问编排如图1所示，在波束驻留时间内S模式的询问周期可分为全呼周期和选呼周期，一般两种询问交替进行，也可集中编排一种询问再编排另一种询问，这不是本发明所要讨论的问题。图1中，一个选呼询问周期挑选了多个目标进行询问，对这多个目标又进行了分组询问，分多少组要根据波束内多个目标需要满足的条件来决定，同时一组内目标询问的顺序要根据目标的距离远近。
具体实施例1
一种S模式选呼编排方法，具体方法步骤为：
步骤一，从询问列表中提取当前波束所有目标；
步骤二，选择最远距离目标为第1组第1个目标；
步骤三，按照由远及近的顺序，根据Rn-1－Rn≥S选择第2个目标，并判断是否满足TRn＞(n－1)(TRPS/TRPL+TSPA)，若满足则进入下一步，若不满足则继续选择，直至当前波束所有目标中没有目标可供选择则进入下一步；
步骤四，判断当前选中的所有目标询问的时间的和是否小于一个波束驻留时间Tsum，如果是，则进入下一步；如果否，则放弃最后一次选择的目标进入步骤七；
步骤五，重复步骤三到步骤四，选择其余目标，直至所有满足所述步骤三的两个公式和步骤四中波束驻留时间条件的目标选完，判断所述当前波束所有目标是否全部被选中，如果是，则进入步骤七；如果否，则进入下一步；
步骤六，在所述当前波束所有目标中还没有被选中的目标中，重复步骤二到步骤五的内容，完成其余组目标的选择，直至所有满足所述步骤三的两个公式和步骤四中波束驻留时间条件的目标选完，进入下一步；
步骤七，针对选中的目标，从第1组的第1个目标开始到最后一组的最后一个目标结束，开始从询问队列中启动目标的目标报文发射，以对目标进行询问；
设定询问队列中第1组的第1个目标的目标报文发射时刻为t1，则第1组的其余目标的目标报文发射时刻tn＝t1+(n－1)(TRPS/TRPL+TSPA)+TR1－TRn，第m组的第1个目标的目标报文发射时刻为：第m-1组针对最后一个目标开始接收应答的接收时刻、最后一个目标的应答报文持续时间、两个应答报文不重叠的时间间隔TSPA及固定间隔时间TGSP的和，以此类推获得一个选呼询问周期所有选中目标的目标报文发射时刻，并按照所有选中目标的目标报文发射时刻形成的时间表进行询问脉冲编制送入发射机；
所述询问应答的接收时刻为：为进行该询问开始发射目标报文的发射时刻、询问持续时间及该目标报文从询问到应答的电磁波往返时间的和；
其中，Rn为某一组中第n个目标与本机之间的距离；S为设定距离常数；TRn为某一组中第n个目标从询问到应答的电磁波往返时间；TRPS/TRPL为目标报文发射持续时间，其中，TRPS为短报文发射持续时间，TRPL为长报文发射持续时间；n和m均为大于0的自然数。
在本具体实施例中，S模式目标应答报文如图3所示，短报文持续时间TRPS为64微秒，长报文持续时间TRPL为120微秒。设一个目标X从询问到应答的电磁波往返时间为TRX，设两个应答报文不重叠的间隔时间为TSPA，在本具体实施例中，TSPA设为10微秒。一组选呼询问中按距离由远及近排序，最远距离目标第一个询问，第二个目标的询问时刻按其应答脉冲与第一个目标应答脉冲间隔TSPA倒推其距离获得，依次类推，如图4所示。
图4中，第1个目标的询问时刻为t1(一组询问起始时刻)，第2个目标的询问时刻为：
t2＝t1+TRPS/TRPL+TSPA+TR1－TR2
第3个目标的询问时刻为：
t3＝t1+2(TRPS/TRPL+TSPA)+TR1－TR3
那么，一组询问中第n个目标的询问时刻为：
tn＝t1+(n－1)(TRPS/TRPL+TSPA)+TR1－TRn
TRPS/TRPL任选其一，这个由询问机控制，即事先知道该目标回答的是短报文还是长报文。
在本具体实施例中，根据ICAO Annex 10，S模式选呼率的要求为：在40毫秒间隔期少于2400次/秒，即两次选呼间隔须大于416.7微秒，根据电磁波速度得到对应距离约为63公里。在本具体实施例中S为63公里。
在一组询问中，最后一个目标的询问脉冲不应与一组中的应答脉冲重叠，也即最后一个目标的电磁波往返时间大于前面所有应答脉冲的持续时间和，因此需满足：TRn＞(n－1)(TRPS/TRPL+TSPA)。
具体实施例2
在具体实施例1的基础上，所述方法还包括，对当前波束所有目标中没有被选中的目标，打上标记在下一次询问时优先询问。
具体实施例3
在具体实施例2的基础上，所述优先询问时，直接进行询问，不再判断其是否满足述步骤三的两个公式和步骤四中波束驻留时间的条件。
具体实施例4
在具体实施例1到3之一的基础上，所述方法还包括，对第m组的第n个目标，判断其是否满足步骤四中波束驻留时间条件的公式为：
其中，Tgi为m组中第i组所有目标所占用的总时间，TS为S模式询问持续时间。
第m组询问共n个目标，第m组的n个目标所占用的总时间为
n(TRPS/TRPL+TSPA)+TR1+TS
同时还要考虑几组询问的时间和不能超过一个波束驻留时间对这个选呼询问周期的要求Tsum，设两组询问之间的固定间隔时间为TGSP(在本具体实施例中，TGSP设为10微秒)，则得到对第m组的第n个目标，判断其是否满足步骤四中波束驻留时间条件的公式为：
在本具体实施例中，所述TS为132.75微妙。一个S模式目标收到询问脉冲的相位反转128微秒后开始应答，如图2所示，因此，一个S模式询问持续时间为132.75微秒。
因此，根据以上分析，图1中一个选呼询问周期的询问编排示意图如图5所示。
本发明所涉及的系统由天线、发射机、接收机、询问管理、信号处理组成，如图6所示。天线用于发射/接收S模式询问/应答信号；发射机把询问管理模块送来的询问编码脉冲调制成1030MHz信号并进行放大通过天线发射；接收机负责把天线收下来的1090MHz应答信号进行放大、混频、检波等处理形成数字应答信号送信号处理模块；信号处理模块解析应答信号，形成目标报告上报，同时把S模式目标信息送询问管理模块；询问管理模块接收信号处理送来的S模式目标信息并送人S模式选呼询问列表，当下一圈天线波束扫描到该方位时，从询问列表中提取该方位所有目标进入选呼编排单元，经选呼编排单元处理后的目标其询问脉冲依次送人发射机，剩余的目标则打上标记在下一次询问时优先询问。

Claims (4)

1.一种S模式选呼编排方法，具体方法步骤为：
步骤一，从询问列表中提取当前波束所有目标；
步骤二，选择最远距离目标为第1组第1个目标；
步骤三，按照由远及近的顺序，根据Rn-1－Rn≥S选择第2个目标，并判断是否满足TRn＞(n－1)(TRPS/TRPL+TSPA)，若满足则进入下一步，若不满足则继续选择，直至当前波束所有目标中没有目标可供选择则进入下一步；
步骤四，判断当前选中的所有目标询问的时间的和是否小于一个波束驻留时间Tsum，如果是，则进入下一步；如果否，则放弃最后一次选择的目标进入步骤七；
步骤五，重复步骤三到步骤四，选择其余目标，直至所有满足所述步骤三的两个公式和步骤四中波束驻留时间条件的目标选完，判断所述当前波束所有目标是否全部被选中，如果是，则进入步骤七；如果否，则进入下一步；
步骤六，在所述当前波束所有目标中还没有被选中的目标中，重复步骤二到步骤五的内容，完成其余组目标的选择，直至所有满足所述步骤三的两个公式和步骤四中波束驻留时间条件的目标选完，进入下一步；
步骤七，针对选中的目标，从第1组的第1个目标开始到最后一组的最后一个目标结束，开始从询问队列中启动目标的目标报文发射，以对目标进行询问；
设定询问队列中第1组的第1个目标的目标报文发射时刻为t1，则第1组的其余目标的目标报文发射时刻tn＝t1+(n－1)(TRPS/TRPL+TSPA)+TR1－TRn，第m组的第1个目标的目标报文发射时刻为：第m-1组针对最后一个目标开始接收应答的接收时刻、最后一个目标的应答报文持续时间、两个应答报文不重叠的时间间隔TSPA及固定间隔时间TGSP的和，以此类推获得一个选呼询问周期所有选中目标的目标报文发射时刻，并按照所有选中目标的目标报文发射时刻形成的时间表进行询问脉冲编制送入发射机；
所述询问应答的接收时刻为：为进行该询问开始发射目标报文的发射时刻、询问持续时间及该目标报文从询问到应答的电磁波往返时间的和；
其中，Rn为某一组中第n个目标与本机之间的距离；S为设定距离常数；TRn为某一组中第n个目标从询问到应答的电磁波往返时间；TRPS/TRPL为目标的应答报文持续时间，其中，TRPS为短报文应答持续时间，TRPL为长报文应答持续时间；n和m均为大于0的自然数。
2.根据权利要求1所述的S模式选呼编排方法，所述方法还包括，对当前波束所有目标中没有被选中的目标，打上标记在下一次询问时优先询问。
3.根据权利要求2所述的S模式选呼编排方法，所述优先询问时，直接进行询问，不再判断其是否满足述步骤三的两个公式和步骤四中波束驻留时间的条件。
4.根据权利要求1到3之一所述的S模式选呼编排方法，所述方法还包括，对第m组的第n个目标，判断其是否满足步骤四中
波束驻留时间条件的公式为：
其中，Tgi为m组中第i组所有目标所占用的总时间，TS为S模式询问持续时间。
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