CN111398908A - 一种基于fpga的航管应答机旁瓣抑制判断方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于FPGA的航管应答机旁瓣抑制判断方法及系统，涉及航管应答机旁瓣抑制领域，包括获取系统的6dB幅度值，然后将该幅度值下发给FPGA；获取系统的噪声门限值，然后将该噪声门限值下发给FPGA；通过FPGA计算出输入幅度信息的最大值ampmax；生成比较曲线comp_line，当检测到输入的幅度信息大于噪声门限值时，比较曲线comp_line的取值为ampmax‑data_6db，且将该值保持2us左右，其他时候保持比较曲线comp_line的取值为噪声门限值；计算视频基带信号，当幅度信息大于comp_line的取值时，输出基带信号为1，否则输出为0；当输出基带信号为1，且P1与P2信号间距满足要求时判断旁瓣抑制有效，该方法大大简化了旁瓣抑制的判断步骤，且能够保证并满足航管应答机旁瓣抑制功能的各项要求。

Description

一种基于FPGA的航管应答机旁瓣抑制判断方法及系统
技术领域
本发明涉及航管应答机旁瓣抑制领域，尤其涉及一种基于FPGA的航管应答机旁瓣抑制判断方法及系统。
背景技术
对于航管应答机来说，旁瓣抑制具有非常重要的作用，它可以使应答机不响应地面二次雷达旁瓣信号的询问，以达到减少干扰的目的，是航管应答机一项重要的功能与性能。
旁瓣抑制信号P2脉冲位于P1脉冲后2us，其脉宽为0.8us，抖动误差为±0.1us。当P1脉冲的幅度减去P2脉冲幅度相差为9dB时，航管应答机进行应答处理，当P1脉冲的幅度减去P2脉冲幅度相差为0dB时，航管应答机则不进行应答处理，当其幅度差在0～9dB之间时，航管应答机既可进行应答处理，也可不进行应答处理。
在现有的旁瓣抑制判断方法中，有采用模拟硬件电路来实现旁瓣抑制的判断的，随着数字技术的发展，也有采用FPGA数字方法来实现的。
在传统的模拟电路方法中，主要利用硬件电路判断P2脉冲的有无。硬件电路的判断方法不仅需要增加额外的硬件器件，且因为器件之间存在差异性，所以每套设备可能需要单独进行细调，造成额外的调试时间和成本。
在采用FPGA数字方式的判断方法中，其原理是利用FPGA对P1与P2信号的相对幅度大小进行判断，从而得到脉宽被处理后的视频基带信号或者P2标志信号，以此完成旁瓣抑制信号的判断。该方法需要对P1与P2信号的时序关系进行判断，同时还需要对P1信号进行延时处理、平滑滤波处理，然后进行P1与P2幅度相对大小的判断处理，因此处理过程较为麻烦，对FPGA资源利用较高。传统采用FPGA方式进行旁瓣抑制判断的流程图如图1所示。
传统采用硬件方式来判断旁瓣抑制，主要存在以下问题：成本增加：需要整加额外的模拟的硬件电路；调试麻烦：需要专业的硬件人员进行调试；参数不确定：模拟电路在高低温环境下，相关的硬件参数不太稳定。
而采用现有的FPGA方式来判断旁瓣抑制，主要存在以下问题：需要对输入的幅度信息进行平滑滤波、延时等处理；需要对平滑滤波处理后的相对幅度大小进行采样判断，容易因幅度抖动造成幅度相对大小的误判断；幅度平滑滤波等处理会增加FPGA资源的使用。
发明内容
针对前面背景技术中所介绍的现有旁瓣抑制判断方法存在的缺陷，同时也为了适应数字化发展的趋势，本发明设计提出了一种基于FPGA视频信号提取的航管应答机旁瓣抑制判断方法及系统。
本发明提供了一种基于FPGA的航管应答机旁瓣抑制判断方法，包括以下步骤：
步骤1：获取系统的6dB幅度值，记作data_6db，然后将该幅度值下发给FPGA；
步骤2：获取系统的噪声门限值，记作data_noise，然后将该噪声门限值下发给FPGA；
步骤3：通过FPGA计算出输入幅度信息的最大值ampmax；
步骤4：生成比较曲线comp_line，当检测到输入的幅度信息大于噪声门限值data_noise时，比较曲线comp_line的取值为ampmax-data_6db，且将该值保持2us左右，其他时候保持比较曲线comp_line的取值为data_noise；
步骤5：计算视频基带信号，当幅度信息大于comp_line的取值时，输出基带信号为1，否则输出为0；
步骤6：当输出基带信号为1，且P1与P2信号间距满足要求时判断旁瓣抑制有效。
其中，通过FPGA对数据进行抓取或利用ADC的特性获取所述6dB幅度值。
其中，通过FPGA对数据进行抓取来获取所述噪声门限值。
其中，通过系统中的CPU将幅度值和噪声门限值下发给FPGA。
其中，满足要求的P1与P2信号间距为2us±0.1。
更进一步的，为了便于集成与移植，采用VHDL/Verilog硬件语言设计实现该方法，且无任何IP核。
本发明还提供了一种基于FPGA的航管应答机旁瓣抑制判断系统，包括ADC、CPU、视频基带信号提取模块和旁瓣判断处理模块；
所述ADC用于获取系统的6dB幅度值；
所诉CPU用于将幅度值和噪声门限值下发给FPGA；
所述视频基带信号提取模块用于提取视频基带信号；
所述旁瓣判断处理模块用于判断旁瓣抑制是否有效。
并采用VHDL/Verilog硬件语言设计该装置。
通过采用以上的技术方案，本发明的有益效果是：利用了P1幅度减去P2幅度的幅度差在0～9dB之间这一模糊区域既可应答也可不应答的规定，同时利用幅度信号最大值减去其6dB值得到输入信号的视频基带信号，从而判断出P2脉冲的视频基带信号是否存在。使得性能参数更加稳定：由于是全数字化设计，因此运行时受环境影响较小，系统更加稳定可靠；调试简单：只需要外部配置两个参数即可；便于集成与移植：且完全由VHDL/Verilog硬件语言设计，且没有任何IP核；无需对P1与P2信号的相对幅度大小进行判断。
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是传统采用FPGA方式进行旁瓣抑制判断的流程图；
图2是本发明所采用的旁瓣抑制判断的系统框图；
图3是本发明所采用的旁瓣抑制判断的流程图；
图4是本发明所采用的旁瓣抑制判断的时序示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或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。
本发明设计了一种使用FPGA来实现旁瓣抑制功能的判断。利用P1幅度减去P2幅度的幅度差在0～9dB之间这一模糊区域既可应答也可不应答的规定，同时利用幅度信号最大值减去其6dB值得到输入信号的视频基带信号，如果有P2脉冲的视频基带信号，则有旁瓣抑制功能，否则没有，从而判断出P2脉冲的视频基带信号是否存在，既大大简化了旁瓣抑制的判断步骤，又能够保证并满足航管应答机旁瓣抑制功能的各项要求。
本发明公开的一种基于FPGA的航管应答机旁瓣抑制判断方法，如图2所示，包括ADC、CPU、视频基带信号提取模块和旁瓣判断处理模块，并通过采用FPGA的算法实现，其实现步骤如图3所示，如下：
步骤1：通过FPGA对数据进行抓取或者利用ADC的特性，得到该系统下6dB幅度值，然后将该参数通过系统中的CPU下发给FPGA,该参数记作data_6db；
步骤2：通过FPGA对数据进行抓取获得系统的噪声门限值，然后将该参数通过CPU下发给FPGA,该参数记作data_noise；
步骤3：通过FPGA计算出输入幅度信息的最大值ampmax；
步骤4：如图4所示，生成比较曲线comp_line---当检测到输入的幅度信息大于噪声门限值data_noise时，比较曲线comp_line的取值为ampmax-data_6db，且将该值保持2us左右，其他时候保持比较曲线comp_line的取值为data_noise；
步骤5：计算出视频基带信号，当幅度信息大于comp_line的取值时，输出系带信号为1，否则输出为0。
步骤6：当输出基带信号为1，且P1与P2信号间距满足要求时判断旁瓣抑制有效。
根据上述步骤可知：当P1与P2之间的幅度差小于6dB时，会生成P2的视频基带信号，其他情形不会生成P2的视频基带信号。通过检测视频基带信号中有无P2脉冲即可完成旁瓣抑制的判断。
本发明提供了一种简单、有效、易于实现的旁瓣抑制判断处理方法，保证了航管应答机旁瓣抑制功能的指标和性能要求。相对于现有的旁瓣抑制判断方法，本发明有益效果主要如下：
性能参数稳定：采用FPGA数字方式实现，运行时受环境影响较小；
调试简单：只需要设置两个参数，即可完成整个判断过程；
便于集成与移植：采用VHDL/Verilog硬件语言设计，无任何IP核；
减少FPGA的资源使用情况。
上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于FPGA的航管应答机旁瓣抑制判断方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：获取系统的6dB幅度值，记作data_6db，然后将该幅度值下发给FPGA；
步骤2：获取系统的噪声门限值，记作data_noise，然后将该噪声门限值下发给FPGA；
步骤3：通过FPGA计算出输入幅度信息的最大值ampmax；
步骤4：生成比较曲线comp_line，当检测到输入的幅度信息大于噪声门限值data_noise时，比较曲线comp_line的取值为ampmax-data_6db，且将该值保持2us左右，其他时候保持比较曲线comp_line的取值为data_noise；
步骤5：计算视频基带信号，当幅度信息大于comp_line的取值时，输出基带信号为1，否则输出为0；
步骤6：当输出基带信号为1，且P1与P2信号间距满足要求时判断旁瓣抑制有效。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的航管应答机旁瓣抑制判断方法，其特征在于：通过FPGA对数据进行抓取或利用ADC的特性获取所述6dB幅度值。
3.根据权利要求1所述的基于FPGA的航管应答机旁瓣抑制判断方法，其特征在于：通过FPGA对数据进行抓取来获取所述噪声门限值。
4.根据权利要求1所述的基于FPGA的航管应答机旁瓣抑制判断方法，其特征在于：通过系统中的CPU将幅度值和噪声门限值下发给FPGA。
5.根据权利要求1所述的基于FPGA的航管应答机旁瓣抑制判断方法，其特征在于：满足要求的P1与P2信号间距为2us±0.1。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于FPGA的航管应答机旁瓣抑制判断方法，其特征在于：采用VHDL/Verilog硬件语言设计。
7.一种基于FPGA的航管应答机旁瓣抑制判断系统，其特征在于：包括ADC、CPU、视频基带信号提取模块和旁瓣判断处理模块；
所述ADC用于获取系统的6dB幅度值；
所诉CPU用于将幅度值和噪声门限值下发给FPGA；
所述视频基带信号提取模块用于提取视频基带信号；
所述旁瓣判断处理模块用于判断旁瓣抑制是否有效。
8.根据权利要求7所述的基于FPGA的航管应答机旁瓣抑制判断系统，其特征在于：采用VHDL/Verilog硬件语言设计。
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