CN109725307A - 一种框架剪切的二次应答数据链译码方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种框架剪切的二次应答数据链译码方法，包括如下步骤：1)确定视频数据中第一条应答数据链框架，并将其设为最前沿应答数据链；2)从视频数据中检测、提取并剪切最前沿应答数据链；3)最前沿应答数据链译码输出；4)剩余视频数据代替原有视频数据，重复步骤1)～3)，至所有应答数据链译码输出完成。本方法利用应答数据脉冲幅度特性以及时间分布特性，省去多应答数据同时比对造成的复杂逻辑计算，同时采用循环迭代的译码方法，降低了多重交织应答译码的逻辑判断复杂度；同时，对前沿应答数据进行剪切，消除其对后续应答数据判断的干扰，降低了译码计算对应答数据框架的依赖。

Description

一种框架剪切的二次应答数据链译码方法

技术领域

本发明涉及一种框架剪切的二次应答数据链译码方法。

背景技术

二次雷达系统是当前航空管制体系中关键监视与通信手段之一。一个典型的二次雷达系统由地面站和机载应答设备两个部分组成，二次雷达询问机通过雷达天线向各个方向发出询问脉冲(使用频率1030MHz)，飞行器收到询问脉冲后，由安装在飞行器上的应答机回答应答脉冲(使用频率1090MHz)，询问机接收处理应答信号，能够获取目标的代码、高度、距离及方位等信息。其中，A/C模式答数据链组成规则为，F1、F2为框架脉冲，每次应答中总是存在，标志这串脉冲为一个完整的应答信号，框架内脉冲码依次为C1、A1、C2、A2、C4、A4、X、B1、D1、B2、D2、B4、D4，中间的X脉冲目前不使用，对应于不同的询问模式。飞机的应答信号有上述各码组成，表示不同的飞机信息，如飞机代码、高度等。此外，F2码后4.35us处还存在一个SPI(Special Position Indicator)脉冲为特殊位置标志，只是偶尔使用。

随着航空运输逐渐繁忙，空域资源日益紧张，对航空飞行密度提出了更高的要求。在高密度的飞行空域中，二次雷达发射一次询问，必然会在同一扇区收到多个飞行目标发射的应答信号，当飞行目标空间位置接近时，多个应答信号将会相互交织(混叠)，交织干扰的存在使的接收机输出的视频脉冲脉宽畸变，框架幻影增多并且组成复杂，应答数据链相互混叠增加了二次雷达译码的难度甚至产生误码或者无法译码。

现有的应答数据常规译码方法为滑窗译码方法，但是常规滑窗译码方法在高密度询问应答应用中存在如下不足：1)传统的滑窗译码方法逻辑复杂，而且需要对视频数据中每个脉冲进行上升沿和脉宽的反复比对判断，随着一帧视频数据中应答数据链数量增大，该方法效率低下；2)传统的滑窗译码方法过度依赖视频数据中第一个和最后一个脉冲码位置，在多重交织中，为了保证译码的正确可靠性，会将被交织在中间的所有可能的应答去掉，而保留第一个和最后一个应答框架，不能适用于高密度空域监视应用。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种框架剪切的二次应答数据链译码方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种框架剪切的二次应答数据链译码方法，包括如下步骤：

1)确定视频数据中第一条应答数据链框架，并将其设为最前沿应答数据链；

2)从视频数据中检测、提取并剪切最前沿应答数据链；

3)最前沿应答数据链译码输出；

4)剩余视频数据代替原有视频数据，重复步骤1)～3)，至所有应答数据链译码输出完成。

优选地，步骤1)确定最前沿应答数据链框架的方法如下：

A01.最前沿应答数据链框架F1码检测：从视频数据起始时刻t₀开始，依次检测t时刻每个采样点A_t的幅值h_At，并与阈值h_m比较，若h_At＜h_m，则脉冲采样点计数n＝0，若h_At≥h_m，则脉冲采样点计数n＝n+1，并记录该采样点幅值h_i；

若n＝0，则F1码前沿脉冲时间t_F1＝t₀；若n＝1，则F1码前沿脉冲时间t_F1＝t；若n＝N±Δn，结束对框架F1码检测，脉宽计数W＝n，F1码存在标识b_F1＝1，F1码有效幅值转入步骤A02；

其中，t_F1初始化为t_F1＝0，t₀初始化为t₀＝t_F1，b_F1初始化为b_F1＝0，阈值h_m为预设值，h_m＝0.6，N＝0.45×10^-6×f₀，Δn＝0.1×10^-6×f₀，f₀为接收机采样频率；

A02.最前沿应答数据链框架F2码检测：从视频数据时刻u₀＝t_F1+20.3μs-Δt开始依次检测u时刻各采样点A_u幅值h_Au，并与阈值h_m比较，若h_Au＜h_m，则脉冲采样点计数n＝0；若u时刻h_Au≥h_m，则脉冲采样点计数n＝n+1；若n＝1，则F2码前沿脉冲时间t_F2＝u；

若u_m＝t_F1+20.3μs+Δt时刻n＝0，则F2码不存在，F2码存在标识b_F2＝0，并且设置t_F2＝0，n＝0，W＝0，b_F1＝0，结束F2码检测，转入步骤A03；

若u_m＝t_F1+20.3μs+Δt时刻n≥1，则从u_m时刻继续依次检测采样点A_u幅值h_Au，若u时刻h_Au＜h_m，并且n＜W，则脉冲采样点计数n＝0，t_F2＝0，n＝0，W＝0，b_F1＝0，b_F2＝0，结束F2码检测，转入步骤A03；若t时刻h_Au≥h_m，并且n＜W，脉冲采样点计数n＝n+1；若n＝W，则令W＝0，b_F2＝1，结束F2码检测，转入步骤A03；

其中，Δt为应答码脉冲宽度容忍程度，Δt＝0.15μs，b_F2初始化为b_F2＝0；

A03.若b_F2＝1，转入步骤2)；若b_F2＝0，设置t₀＝t_F1，返回执行步骤a01。

优选地，步骤2)中从视频数据中检测、提取最前沿应答数据链的方法如下：

按照A/C模式应答数据组成规则，设置最前沿应答数据链代码序列M＝[m₁，m₂，…，m₁₄]＝[0，0，…，0]_1×14，代码时间位置矩阵T＝[t₁，t₂，…，t₁₄]＝[0，0，…，0]_1×14，并对视频数据中相应码位置进行检测，提取最前沿应答数据链r(t)。

优选地，步骤2)中从视频数据中检测最前沿应答数据链的方法如下：

B01.从第一个脉冲F1码开始，检测最前沿应答数据码：

令n＝0，W＝0，从视频数据时刻t_k＝t_F1+k×1.45μs-Δt(k＝1，2，…，13)开始依次检测各采样点幅值h_At，若t时刻采样点幅值h_At＜h_m，则脉冲采样点计数n＝0；若t时刻采样点幅值h_At≥h_m，则脉冲采样点计数n＝n+1；若n＝1，则t_k＝t；

若t＝t_F1+k×1.45μs+Δt时刻n＝0，设置W＝0，n_k＝0，t_k＝t，k＝k+1；

若t＝t_F1+k×1.45μs+Δt时刻n≥1，则从t_k时刻继续依次检测采样点；若t时刻采样点幅值h_At＜h_m，并且n＜W，则脉冲采样点计数n＝0，设置W＝0，m_k＝0，k＝k+1；若t时刻采样点幅值h_At≥h_m，并且n＜W，脉冲采样点计数n＝n+1；

若n＝W，设置W＝0，m_k＝1，k＝k+1；

若k＜13，返回执行步骤B01，否则转入步骤B02；

其中，k为应答数据链码序号，初始化为k＝1；

B02.从视频数据时刻t₁₄＝t_F1+24.65μs-Δt开始依次检测采样点幅值，若t时刻采样点幅值h_At＜h_m，则脉冲采样点计数n＝0；若t时刻采样点幅值h_At≥h_m，则脉冲采样点计数n＝n+1，若n＝1，则t₁₄＝t；

若t₁₄＝t_F1+24.65μs+Δt时刻n＝0，设置W＝0，m₁₄＝0，进行最前沿应答数据码提取；

若t₁₄＝t_F1+24.65μs+Δt时刻n≥1，则从t₁₄时刻继续依次检测采样点；若t时刻采样点幅值h_At＜h_m，并且n＜W，则脉冲采样点计数n＝0，设置W＝0，m₁₄＝0进行最前沿应答数据码提取；若t时刻h_At≥h_m，并且n＜W，脉冲采样点计数n＝n+1；

若n＝W，设置W＝0，m₁₄＝1，进行最前沿应答数据码提取。

优选地，步骤2)中从视频数据中提取最前沿应答数据链的方法如下：

其中，t_w为最前沿每个码脉冲宽度，

优选地，步骤2)中从视频数据中剪切最前沿应答数据链的方法如下：

R″(t)＝R′(t)-r(t)

R″(t)为剩余视频数据，R‘(t)为原视频数据，r(t)为最前沿应答数据链。

优选地，步骤3)最前沿应答数据链译码输出规则如下：

实际八进制码输出内容依应答所处模式规则执行。

优选地，步骤4)判断所有应答数据链译码输出完成的方法为：

令t₀＝t_F1+Δt，若视频数据R(t)截止时间t_e满足t_e＜t₀+25.1μs，终止计算；否则，返回步骤1)。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

1)本发明的框架剪切的二次应答数据链译码方法，利用应答数据脉冲幅度特性以及时间分布特性，省去多应答数据同时比对造成的复杂逻辑计算，同时采用循环迭代的译码方法，降低了多重交织应答译码的逻辑判断复杂度；

2)本发明的框架剪切的二次应答数据链译码方法，对前沿应答数据进行剪切，消除其对后续应答数据判断的干扰，降低了译码计算对应答数据框架的依赖。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本发明框架剪切的二次应答数据链译码方法流程图。

具体实施方式

针对传统滑窗译码方法逻辑复杂、效率低下、过度依赖应答数据链框架等缺点，本发明提供了一种框架剪切的二次应答数据链译码方法，该方法利用应答数据脉冲幅度特性以及时间分布特征，省去多应答数据同时比对造成的复杂逻辑云散；同时，该方法对前沿数据进行剪切，消除其对后续应答数据的判断干扰，降低了译码计算对应答数据框架的依赖。

本发明的基本方法是：

1)确定视频数据中第一条应答数据链框架，并将其设为最前沿应答数据链；

2)从视频数据中检测、提取并剪切最前沿应答数据链；

3)最前沿应答数据链译码输出；

4)剩余视频数据代替原有视频数据，重复步骤1)～3)，至所有应答数据链译码输出完成。

本方法流程图如图1所示。

本发明包括如下步骤：

步骤1，从视频数据R(t)中确定第一个应答数据链框架F1和F2的位置和幅度值，并将该数据链确定为最前沿应答数据链；

步骤2，按照A/C模式应答数据组成规则，设置最前沿应答数据链代码序列M＝[m₁，m₂，…，m₁₄]＝[0，0，…，0]_1×14，代码时间位置矩阵T＝[t₁，t₂，…，t₁₄]＝[0，0，…，0]_1×14，并对视频数据中相应码位置进行检测，提取最前沿应答数据链r(t)；

步骤3，从视频数据中对应时间位置剪切最前沿应答数据链，获得剩余视频数据；

步骤4，译码输出及剩余视频数据分析。

所述步骤1具体包括：

步骤11，最前沿应答数据链框架F1码检测。从视频数据起始时刻t₀开始依次检测采样点，若t时刻采样点A_t幅值h_At小于阈值h_m，即h_At＜h_m，则脉冲采样点计数n＝0；若t时刻h_At≥h_m，则脉冲采样点计数n＝n+1，并记录该采样点幅值h₁。

若n＝0，F1码前沿脉冲时间t_F1＝t₀；若n＝1，F1码前沿脉冲时间t_F1＝t；若n＝N±Δn，结束对框架F1码检测，脉宽计数W＝n，F1存在标识b_F1＝1，F1有效幅值转入步骤12。

其中，t_F1初始化为t_F1＝0，t₀初始化为t₀＝t_F1，b_F1初始化为b_F1＝0，阈值h_m为预设值，通常取h_m＝0.6，N＝0.45×10^-6×f₀，Δn＝0.1×10^-6×f₀，f₀为接收机采样频率，n＝n+1表示计数增加1后替换原值。

步骤12，最前沿应答数据链框架F2码检测。设置n＝0，W＝0。从视频数据时刻t_F2＝t_F1+20.3μs-Δt开始依次检测采样点幅值，若t时刻采样点幅值小于阈值h_m，即h_At＜h_m，则脉冲采样点计数n＝0；若t时刻h_At≥h_m，则脉冲采样点计数n＝n+1，若n＝1，则t_F2＝t。

若t_m＝t_F1+20.3μs+Δt时刻n＝0，F2码不存在，F2存在标识b_F2＝0，并且设置t_F2＝0，n＝0，W＝0，b_F1＝0，结束F2码检测，进入步骤13。

若t_m＝t_F1+20.3μs+Δt时刻n≥1，则从t_m时刻继续依次检测采样点。若t时刻采样点幅值小于阈值h_m，即h_At＜h_m，并且n＜W，则脉冲采样点计数n＝0，t_F2＝0，n＝0，W＝0，b_F1＝0，b_F2＝0，结束F2码检测，进入步骤13；若t时刻h_At≥h_m，并且n＜W，脉冲采样点计数n＝n+1。

若n＝W，则设置W＝0，b_F2＝1，结束F2码检测，进入步骤13。

其中，t_F2为F2码前沿脉冲时间，Δt为应答码脉冲宽度容忍程度，通常设置Δt＝0.15μs，b_F2初始化为b_F2＝0。

步骤13，若b_F2＝1，转入步骤2；若b_F2＝0，设置t₀＝t_F1，返回执行步骤11。

所述步骤2具体包括：

步骤21，从第一个脉冲F1开始，检测最前沿应答数据码。设置n＝0，W＝0。从视频数据时刻t_k＝t_F1+k×1.45μs-Δt(k＝1，2，…，13)开始依次检测采样点幅值，若t时刻采样点幅值小于阈值h_m，即h_At＜h_m，则脉冲采样点计数n＝0；若t时刻h_At≥h_m，则脉冲采样点计数n＝n+1，若n＝1，则t_k＝t。

若t＝t_F1+k×1.45μs+Δt时刻n＝0，设置W＝0，m_k＝0，t_k＝t，k＝k+1。

若t＝t_F1+k×1.45μs+Δt时刻n≥1，则从t_k时刻继续依次检测采样点。若t时刻采样点幅值小于阈值h_m，即h_At＜h_m，并且n＜W，则脉冲采样点计数n＝0，设置W＝0，m_k＝0，k＝k+1；若t时刻h_At≥h_m，并且n＜W，脉冲采样点计数n＝n+1。

若n＝W，设置W＝0，m_k＝1，k＝k+1。

若k＜13，返回执行步骤21，否则转入步骤22。

其中，k为应答数据链码序号，初始化为k＝1。

步骤22，从视频数据时刻t₁₄＝t_F1+24.65μs-Δt开始依次检测采样点幅值，若t时刻h_At＜h_m，则脉冲采样点计数n＝0；若t时刻h_At≥h_m，则脉冲采样点计数n＝n+1，若n＝1，则t₁₄＝t。

若t₁₄＝t_F1+24.65μs+Δt时刻n＝0，设置W＝0，m₁₄＝0，转入步骤3。

若t₁₄＝t_F1+24.65μs+Δt时刻n≥1，则从t₁₄时刻继续依次检测采样点。若t时刻采样点幅值小于阈值h_m，即h_At＜h_m，并且n＜W，则脉冲采样点计数n＝0，设置W＝0，m₁₄＝0转入步骤23；若t时刻h_At≥h_m，并且n＜W，脉冲采样点计数n＝n+1。

若n＝W，设置W＝0，m₁₄＝1，转入步骤3。

所述步骤3具体包括：

步骤31，提取最前沿应答数据链r(t)，r(t)的计算方法为

其中，t_w为最前沿每个码脉冲宽度，

步骤32，视频数据R(t)预处理，预处理方式为

步骤33，从视频数据中剪切最前沿应答数据，获取剩余视频数据，处理方法为

R″(t)＝R′(t)-r(t)

步骤34，剩余视频数据替代原视频数据参与计算，处理方法为R(t)＝R″(t)。(二次循环)

所述步骤4具体包括：

步骤41，根据最前沿应答数据链代码序列M提取应答码，提取规则为

实际八进制码输出内容依应答所处模式规则执行。

步骤42，令t₀＝t_F1+Δt，若视频数据R(t)截止时间t_e满足t_e＜t₀+25.1μs，终止计算；否则，返回步骤1。

Claims (8)

1.一种框架剪切的二次应答数据链译码方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)确定视频数据中第一条应答数据链框架，并将其设为最前沿应答数据链；

2)从视频数据中检测、提取并剪切最前沿应答数据链；

3)最前沿应答数据链译码输出；

4)剩余视频数据代替原有视频数据，重复步骤1)～3)，至所有应答数据链译码输出完成。

2.如权利要求1所述的框架剪切的二次应答数据链译码方法，其特征在于，步骤1)确定最前沿应答数据链框架的方法如下：

A01.最前沿应答数据链框架F1码检测：从视频数据起始时刻t₀开始，依次检测t时刻每个采样点A_t的幅值h_At，并与阈值h_m比较，若h_At＜h_m，则脉冲采样点计数n＝0，若h_At≥h_m，则脉冲采样点计数n＝n+1，并记录该采样点幅值h_i；

若n＝0，则F1码前沿脉冲时间t_F1＝t₀；若n＝1，则F1码前沿脉冲时间t_F1＝t；若n＝N±Δn，结束对框架F1码检测，脉宽计数W＝n，F1码存在标识b_F1＝1，F1码有效幅值转入步骤A02；

其中，t_F1初始化为t_F1＝0，t₀初始化为t₀＝t_F1，b_F1初始化为b_F1＝0，阈值h_m为预设值，h_m＝0.6，N＝0.45×10^-6×f₀，Δn＝0.1×10^-6×f₀，f₀为接收机采样频率；

A02.最前沿应答数据链框架F2码检测：从视频数据时刻u₀＝t_F1+20.3μs-Δt开始依次检测u时刻各采样点A_u幅值h_Au，并与阈值h_m比较，若h_Au＜h_m，则脉冲采样点计数n＝0；若u时刻h_Au≥h_m，则脉冲采样点计数n＝n+1；若n＝1，则F2码前沿脉冲时间t_F2＝u；

若u_m＝t_F1+20.3μs+Δt时刻n＝0，则F2码不存在，F2码存在标识b_F2＝0，并且设置t_F2＝0，n＝0，W＝0，b_F1＝0，结束F2码检测，转入步骤A03；

若u_m＝t_F1+20.3μs+Δt时刻n≥1，则从u_m时刻继续依次检测采样点A_u幅值h_Au，若u时刻h_Au＜h_m，并且n＜W，则脉冲采样点计数n＝0，t_F2＝0，n＝0，W＝0，b_F1＝0，b_F2＝0，结束F2码检测，转入步骤A03；若t时刻h_Au≥h_m，并且n＜W，脉冲采样点计数n＝n+1；若n＝W，则令W＝0，b_F2＝1，结束F2码检测，转入步骤A03；

其中，Δt为应答码脉冲宽度容忍程度，Δt＝0.15μs，b_F2初始化为b_F2＝0；

A03.若b_F2＝1，转入步骤2)；若b_F2＝0，设置t₀＝t_F1，返回执行步骤a01。

3.如权利要求1所述的框架剪切的二次应答数据链译码方法，其特征在于，步骤2)中从视频数据中检测、提取最前沿应答数据链的方法如下：

按照A/C模式应答数据组成规则，设置最前沿应答数据链代码序列M＝[m₁，m₂，…，m₁₄]＝[0，0，…，0]_1×14，代码时间位置矩阵T＝[t₁，t₂，…，t₁₄]＝[0，0，…，0]_1×14，并对视频数据中相应码位置进行检测，提取最前沿应答数据链r(t)。

4.如权利要求3所述的框架剪切的二次应答数据链译码方法，其特征在于，步骤2)中从视频数据中检测最前沿应答数据链的方法如下：

B01.从第一个脉冲F1码开始，检测最前沿应答数据码：

令n＝0，W＝0，从视频数据时刻t_k＝t_F1+k×1.45μs-Δt(k＝1，2，…，13)开始依次检测各采样点幅值h_At，若t时刻采样点幅值h_At＜h_m，则脉冲采样点计数n＝0；若t时刻采样点幅值h_At≥h_m，则脉冲采样点计数n＝n+1；若n＝1，则t_k＝t；

若t＝t_F1+k×1.45μs+Δt时刻n＝0，设置W＝0，m_k＝0，t_k＝t，k＝k+1；

若t＝t_F1+k×1.45μs+Δt时刻n≥1，则从t_k时刻继续依次检测采样点；若t时刻采样点幅值h_At＜h_m，并且n＜W，则脉冲采样点计数n＝0，设置W＝0，m_k＝0，k＝k+1；若t时刻采样点幅值h_At≥h_m，并且n＜W，脉冲采样点计数n＝n+1；

若n＝W，设置W＝0，m_k＝1，k＝k+1；

若k＜13，返回执行步骤B01，否则转入步骤B02；

其中，k为应答数据链码序号，初始化为k＝1；

B02.从视频数据时刻t₁₄＝t_F1+24.65μs-Δt开始依次检测采样点幅值，若t时刻采样点幅值h_At＜h_m，则脉冲采样点计数n＝0；若t时刻采样点幅值h_At≥h_m，则脉冲采样点计数n＝n+1，若n＝1，则t₁₄＝t；

若t₁₄＝t_F1+24.65μs+Δt时刻n＝0，设置W＝0，m₁₄＝0，进行最前沿应答数据码提取；

若t₁₄＝t_F1+24.65μs+Δt时刻n≥1，则从t₁₄时刻继续依次检测采样点；若t时刻采样点幅值h_At＜h_m，并且n＜W，则脉冲采样点计数n＝0，设置W＝0，m₁₄＝0进行最前沿应答数据码提取；若t时刻h_At≥h_m，并且n＜W，脉冲采样点计数n＝n+1；

若n＝W，设置W＝0，m_i4＝1，进行最前沿应答数据码提取。

5.如权利要求4所述的框架剪切的二次应答数据链译码方法，其特征在于，步骤2)中从视频数据中提取最前沿应答数据链的方法如下：

其中，t_w为最前沿每个码脉冲宽度，

6.如权利要求5所述的框架剪切的二次应答数据链译码方法，其特征在于，步骤2)中从视频数据中剪切最前沿应答数据链的方法如下：

R″(t)＝R′(t)-r(t)

R″(t)为剩余视频数据，R′(t)为原视频数据，r(t)为最前沿应答数据链。

7.如权利要求1所述的框架剪切的二次应答数据链译码方法，其特征在于，步骤3)最前沿应答数据链译码输出规则如下：

，

实际八进制码输出内容依应答所处模式规则执行。

8.如权利要求1所述的框架剪切的二次应答数据链译码方法，其特征在于，步骤4)判断所有应答数据链译码输出完成的方法为：

令t₀＝t_F1+Δt，若视频数据R(t)截止时间t_e满足t_e＜t₀+25.1μs，终止计算；否则，返回步骤1)。