CN112083386B - Iff应答机边界测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种IFF应答机边界测试方法,旨在提供一种测试效率高,具有准确性的边界测试方法。本发明通过下述技术方案实现:首先内置自动测试软件的工控机,连接串联了开关矩阵的信号源和信号分析仪,组成通过开关矩阵与应答机进行双向通信的敌我识别IFF应答机边界测试系统;自动测试软件通过工控机网口控制信号源自动连续产生各种宽度、幅度的多种激励信号和开关矩阵自动产生各种模式的询问信号脉冲,通过开关矩阵与应答机相连的上、下天线对应答机进行各种脉冲特性条件下的询问信号脉冲的边界测试,基于询问信号脉冲特性确定应答机接收处理询问信号脉冲的边界值,判断应答机的应答功能和旁瓣抑制功能能否正常工作。
Description
技术领域
本发明是关于西方体制Mark系列敌我识别系统敌我识别(IFF)应答机接收能力的边界测试方法。
背景技术
为适应未来数字化需求,具有敌我识别(IFF)能力的系统,已成为21世纪数字化系统的基本功能单元之一。目前,敌我识别系统由两部分组成:一是由用户直接用来识别未知目标,称为直接分系统;另一则向用户提供有关目标潜在的信息,计算机通过对这些信息的分析判断进行识别,该部分称为间接分系统。直接分系统又分为两种,一种是需要目标与其协作,另一种则无需目标的协作,如一次雷达,这种技术无需“友方”回答,而是靠分析被观测的平台特征(如射频辐射、雷达调制、喷气式发动机调制及红外与声频信号特征等),从而进行正确的识别。协作式敌我识别,就是识别方与被识别目标之间相互配合获取目标敌我属性信息的一种工作方式,基本上是询问/应答系统,主要采用一次雷达(SSR)工作原理,该系统根据一次雷达发现的目标,通过询问机对目标发射询问信号,目标应答机接收询问信号对其译码,并做相应回答,询问机对应答信号进行解码,从而识别出目标的敌我属性,并将识别结果返回一次雷达。该工作方式优点在于识别过程简单,速度快,准确性高,系统体积小,易于装备和更换,密码有效期短,可有效防止敌方对我方密码的测控、破译和利用等。但由于其特殊工作体制,也有部分局限性,二次雷达敌我识别系统采用协同工作方式,需要与一次雷达和待识别目标进行信息交换,在平台数量大、种类多的情况下,询问、应答信号复杂交错,容易产生各种串扰和混乱等。协同工作体制还给系统带来诸多不确定性,如协同设备是否开机、工作是否正常、是否被占据等。二次雷达敌我识别系统的询问机天线是定向的,而应答机天线是全向的,应答天线的全向设计使得雷达敌我识别系统为敌方的干扰、反辐射攻击提供有利条件,具体干扰对象包括询问机应答信号接收、应答机询问信号接收。由于询问机的天线为定向天线,且机械方位扫描,干扰信号在空间上很难与之匹配,而应答机天线采用全向接收,干扰信号进入应答机的接收机相对容易。雷达敌我识别系统询问作用距离与发射功率成平方根的关系,而不像雷达的作用距离与发射功率成四次方根的关系。因此询问机旁瓣询问信号引起应答机应答的可能性非常大,严重时甚至会在雷达显示器上造成“环绕”效应。旁瓣抑制干扰就是干扰机模拟询问机旁瓣发射的询问信号对敌方的应答机进行干扰,使应答机误判干扰信号为旁瓣询问信号后抑制应答。当干扰信号密度较高时,可以频繁抑制应答机的应答,从而使正常询问信号得不到应答,降低应答机对正常询问信号的响应概率。由于应答机应答是固定的,而且一般容量较低,当干扰设备以较高的频率发射敌方询问信号或询问旁瓣抑制信号时,会造成应答设备频繁启动、对收到的询问信号进行处理和解码,造成了应答机占据。一方面,被“占据”的应答机不能接收系统内正常信号;另一方面,应答机收到“占据”询问信号后,认为是己方询问,又会发射出大量的应答信号,并对己方询问机形成“串扰”或“混扰”,致使干扰作用范围内的询问器的检测概率急剧下降,造成敌我识别系统瘫痪。
国内的西方体制敌我识别应答机由各厂家按照信号格式要求自行设计,但对询问脉冲和信号的处理方式和算法无统一标准,各家按自己的理解来判断询问信号是否需要应答,如果判决条件比标准要求高,则会造成应答机接收处理适应能力差,对部分询问信号产生应答抑制,如果判决条件比标准低,则会造成应答机被部分干扰信号误触发,产生误应答,因此应答机对询问信号脉冲的处理能力边界值设定就显得尤为重要。
应答机主要通过专业测试仪器或国内厂家自制的检测设备进行测试验收,对应答机的主要功能性能指标如发射功率、接收发射频率、接收灵敏度、动态范围和应该概率等进行测试,专业测试仪器输出脉冲的宽度和幅度只能手动部分调整,而厂家自制的检测设备输出的信号脉冲特性是固定的,只能检测应答机的基本应答功能,目前的测试手段无法做到对应答机进行接收脉冲边界处理能力测试。通常对西方体制敌我识别应答机进行有线测试时,主要针对设备的功能性能指标进行常规测试,通过手动控制标准仪器或检测仪等产生标准的询问信号触发应答机进行应答,通过测试应答信号判断应答机是否正常。传统设备不能任意分别改变询问脉冲的脉冲特性。
发明内容
本发明的目的在于,针对传统测试方法存在的缺陷,提出一种测试效率高,具有全面性和准确性的西方体制敌我识别IFF应答机边界测试方法。
本发明的上述目的可以通过以下措施来达到,一种IFF应答机边界测试方法,具有如下技术特征,首先内置自动测试软件的工控机通过网口,连接串联了开关矩阵的信号源和信号分析仪,组成通过开关矩阵与应答机进行双向通信的敌我识别IFF应答机边界测试系统;自动测试软件通过工控机网口控制信号源自动连续产生各种宽度、幅度的多种激励信号和开关矩阵自动产生各种模式的询问信号脉冲,连续动态调整任一脉冲的宽度、脉冲幅度,通过开关矩阵与应答机相连的上天线、下天线对应答机进行各种脉冲特性条件下的询问信号脉冲的边界测试,基于询问信号脉冲特性确定应答机接收处理询问信号脉冲的脉冲宽度边界值和脉冲幅度差边界值,判断应答机的应答功能和旁瓣抑制功能能否正常工作,根据应答机接收灵敏度标准,触发应答机产生应答信号,改变信号电平从-81dBm到-73dBm步进为1dB对应答机进行边界测试,自动记录应答联通率结果,得出灵敏度电平,确定应答机接收处理询问信号脉冲的脉冲宽度边界值和脉冲幅度差边界值,判断应答机的脉冲处理能力设计是否满足要求。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果:
本发明采用工控机内置自动测试软件通过网口连接并联了信号源和信号分析仪的开关矩阵,自动测试软件控制信号源,自动连续产生频率为1030MHz的各种宽度、幅度的询问信号脉冲,通过开关矩阵对不同的应答机进行各种条件下的脉冲边界测试,通过信号源产生各种模式不同脉冲特征的询问信号脉冲,基于询问信号脉冲特性确定应答机接收处理询问信号脉冲的脉冲宽度边界值和脉冲幅度差边界值,对不同的应答机进行脉冲边界测试,判断应答机的应答功能和旁瓣抑制功能能否正常工作,基于询问信号脉冲特性判断应答机是否满足标准要求,利用西方体制敌我识别应答机边界测试,可以快速有效的检测应答机对询问信号脉冲接收处理能力的极限值和旁瓣抑制能力,极大的提高了测试效率。
全面性和准确性。本发明通过自动连续产生频率为1030MHz的各种宽度、幅度的询问信号脉冲,对应答机进行各种脉冲特性条件下的边界测试,确定应答机接收处理询问信号脉冲的边界值,判断应答机的脉冲处理能力设计是否满足要求。与常规的西方体制敌我识别应答机的测试区别在于:西方体制敌我识别应答机进行有线测试时,主要针对设备的功能性能指标进行常规测试,通过手动控制标准仪器或检测仪等产生标准的询问信号触发应答机进行应答,通过测试应答信号判断应答机是否正常。传统测试设备不能任意分别改变询问脉冲的脉冲特性对西方体制敌我识别应答机进行边界测试,而本发明根据应答机接收询问信号脉冲的特点,通过产生询问信号脉冲触发应答机应答,软件控制信号源自动连续产生频率为1030MHz的各种宽度、幅度的询问信号脉冲,改变信号电平从-81dBm到-73dBm步进为1dB,改变信号宽度从0.3us到1.6us步进为0.1us对应答机进行边界测试,自动记录应答联通率结果得出灵敏度电平,对应答机进行各种条件下的边界测试,确定应答机接收处理询问信号脉冲的边界值,判断应答机该指标是否合格,具有全面性和准确性。
附图说明
下面结合附图和实施举例对本发明进一步说明。
图1本发明敌我识别IFF应答机边界测试系统;
图2是本发明询问脉冲宽度范围的示意图;
图3是询问脉冲幅度差范围的示意图;
图4 是询问信号格式旁瓣抑制脉冲幅度范围示意图。
具体实施方式
参阅图1。根据本发明,首先内置自动测试软件的工控机通过网口,连接串联了开关矩阵的信号源和信号分析仪,组成通过开关矩阵与应答机进行双向通信的敌我识别IFF应答机边界测试系统;自动测试软件通过工控机网口控制信号源自动连续产生各种宽度、幅度的多种激励信号和开关矩阵自动产生各种模式的询问信号脉冲,连续动态调整任一脉冲的宽度、脉冲幅度,通过开关矩阵与应答机的上天线、下天线相连,对应答机进行各种脉冲特性条件下的询问信号脉冲的边界测试,基于询问信号脉冲特性确定应答机接收处理询问信号脉冲脉冲的边界值,判断应答机的应答功能和旁瓣抑制功能能否正常工作,根据应答机接收灵敏度-77dBm±3dB,触发应答机产生应答信号,改变信号电平从-81dBm到-73dBm步进为1dB,自动记录应答联通率结果,得出灵敏度电平,确定应答机接收处理询问信号脉冲的边界值,判断应答机的脉冲处理能力设计是否满足要求。
开关矩阵包括:连接开关网络的匹配负载和环形器,通过环形器分别与信号源、信号分析仪并联的应答程控衰减器和询问程控衰减器。自动测试软件控制开关矩阵内置开关网络,选择与开关网络相连的上天线端口、下天线端口分别连接环形器和匹配负载。自动测试软件控制开关矩阵内置开关网络,将信号源产生的频率为1030MHz的各种宽度、幅度的询问信号脉冲送入询问程控衰减器衰减,选择与环形器相连的应答机上天线端口,发送到与应答机相连的上天线端口,应答机接收到询问信号后进行滤波放大、下变频至中频信号和信号处理解调,通过脉冲幅度相关、脉冲宽度鉴宽和旁瓣抑制处理算法,完成解码并产生频率为1090MHz的应答信号。1090MHz的应答信号通过上天线端口链路顺次送入环形器和应答程控衰减器,将1090MHz的应答信号送入信号分析仪进行频谱测量信号分析,信号分析仪测量动态信号,对信号进行放大或进行一次或多次下变频之后的解调调制,利用离散傅立叶变换FFT的快速算法将信号变换到频域,计算出频域结果和码域结果,并产生时变信号或复数调制信号,并通过网口将分析应答结果反馈到工控机内置的自动测试软件。
应答机将生成的频率为1090MHz的应答信号通过应答下天线送入开关网络,开关网络通过环形器送入应答程控衰减器,将1090MHz的应答信号送入信号分析仪进行分析,并自动记录应答结果,统计分析得出得出应答机接收询问脉冲幅度差的边界值,对于边界值超过脉冲幅度一致性要求的,则判断应答机该指标不合格。
参阅图2。工控机自动测试软件根据询问信号的脉冲宽度特点,首先对通过改变询问信号P1/P3的脉冲宽度来进行测试,通过在不同电平分别改变P1/P3的脉冲宽度从0.2us到 1.6us步进0.05us,进行联通率测试,自动记录应答结果得出应答机接收询问脉冲宽度的边界值,对于边界值超过宽度有效范围的,则判断应答机该指标不合格。对于边界值超过宽度有效范围的,自动测试软件根据应答机的P1/P3标准脉冲宽度为(0.8±0.1)us,则判断应答机该指标不合格,应答机接收询问信号脉冲的幅度在高于灵敏度电平0-6dB范围内且询问信号脉冲的脉冲宽度小于0.3us的不处理,在高于灵敏度电平0-50dB范围内且询问信号脉冲的脉冲宽度大于1.5us的不处理。
参阅图3。应答机标准要求为接收到询问信号第三询问脉冲P3的幅度需在低于第一询问脉冲P1幅度1dB到高于第一询问脉冲P1幅度3dB之间,高于灵敏度电平0-50dB其应答率不小于90%。工控机自动测试软件基于应答信号的边界定位算法,根据询问信号的脉冲幅度一致性要求特点,首先对通过改变询问信号第一询问脉冲P1和第三询问脉冲P3的脉冲幅度差值进行测试,通过在不同电平以第一询问脉冲P1幅度为基准,脉冲宽度为标准宽度,通过改变第三询问脉冲P3相对第一询问脉冲P1的幅度差值从-2dB到4dB步进0.1dB,进行联通率测试,将检测到的信号提取其有关瞬时振幅、瞬时相位、瞬时频率等参数,并和门限值比较,全部符合要求则判断检测到了应答信号。
参阅图4。当应答机接收到距离第一询问脉冲P 1(2±0.15)us处的第二询问脉冲P2,其第二询问脉冲P 2幅度大于或等于第一询问脉冲P 1的幅度,应答机进行旁瓣抑制不产生应答信号。自动测试软件根据应答机的旁瓣抑制功能要求特点,通过控制信号源改变询问旁瓣信号第二询问脉冲P2与主瓣信号第一询问脉冲P1的脉冲幅度差值进行测试,当间隔第一询问脉冲P 1 脉冲位置1.3us到2.7us间无脉冲,或接收到的脉冲幅度低于第一询问脉冲P 1 幅度9dB以上,应答机旁瓣抑制关闭,当第二询问脉冲P 2幅度低于第一询问脉冲P 1幅度9dB至0dB以内,应答机可应答可不产生应答信号。通过在不同电平以第一询问脉冲P1幅度为基准,脉冲宽度为标准宽度,通过改变第二询问脉冲P2相对第一询问脉冲P1的幅度差值从-10dB到1dB步进0.5dB,进行联通率测试,自动记录应答结果得出应答机接收询问旁瓣抑制脉冲幅度的边界值,对于边界值超过脉冲幅度旁瓣抑制要求的,则判断应答机该指标不合格。
以上所述为本发明较佳实施例,应该注意的是上述实施例对本发明进行说明,然而本发明并不局限于此,并且本领域技术人员在脱离所附权利要求的范围情况下可设计出替换实施例。对本领域的技术人员来说,可根据以上描述的技术方案以及构思,做出其它各种相应的改变以及形变,而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种IFF应答机边界测试方法,具有如下技术特征:首先内置自动测试软件的工控机通过网口,连接串联了开关矩阵的信号源和信号分析仪,组成通过开关矩阵与应答机进行双向通信的敌我识别IFF应答机边界测试系统;自动测试软件通过工控机的网口控制信号源自动连续产生各种宽度、幅度的激励信号,开关矩阵自动产生各种模式的询问信号脉冲并连续动态调整询问信号脉冲的宽度、脉冲幅度,开关矩阵通过与应答机相连的上天线、下天线,对应答机进行脉冲特性条件下的询问信号脉冲的各种边界测试,基于询问信号脉冲的脉冲特性确定应答机接收处理询问信号脉冲的脉冲宽度边界值和脉冲幅度差边界值,通过询问信号脉冲判断应答机的应答功能和旁瓣抑制功能能否正常工作,根据应答机接收灵敏度标准,触发应答机产生应答信号,并自动记录应答联通率结果,得出灵敏度电平,再根据应答机接收处理询问信号脉冲的脉冲宽度边界值和脉冲幅度差边界值来判断应答机的脉冲处理能力设计是否满足要求。
2.如权利要求1所述的IFF应答机边界测试方法,其特征在于:开关矩阵包括:连接开关网络的匹配负载和环形器,通过环形器分别与信号源、信号分析仪并联的应答程控衰减器和询问程控衰减器。
3.如权利要求1所述的IFF应答机边界测试方法,其特征在于:自动测试软件控制开关矩阵内置的开关网络,将信号源产生的频率为1030MHz的各种宽度、幅度的询问信号脉冲送入询问程控衰减器进行衰减,并发送到与应答机相连的上天线端口,应答机接收到询问信号脉冲后对询问信号脉冲进行滤波放大、下变频至中频信号和信号处理解调,并通过脉冲幅度相关算法、脉冲宽度鉴宽算法和旁瓣抑制处理算法,完成解码并产生频率为1090MHz的应答信号。
4.权利要求3所述的IFF应答机边界测试方法,其特征在于:1090MHz的应答信号通过上天线端口依次经过环形器和应答程控衰减器,进入信号分析仪进行频谱测量信号分析,信号分析仪测量应答信号,对应答信号进行放大并进行下变频至中频信号和信号处理解调调制,利用离散傅立叶变换FFT的快速算法将应答信号变换到频域,计算出频域结果和码域结果,并产生时变信号或复数调制信号,并通过网口将分析应答信号之后的结果反馈到工控机内置的自动测试软件。
5.如权利要求1所述的IFF应答机边界测试方法,其特征在于:自动测试软件控制开关矩阵内置开关网络,选择与开关网络相连的上天线端口、下天线端口分别连接环形器和匹配负载。
6.如权利要求1所述的IFF应答机边界测试方法,其特征在于:所述询问信号脉冲包括第一询问脉冲P1、第二询问脉冲P2和第三询问脉冲P3,自动测试软件根据询问信号脉冲的脉冲宽度特点,通过改变第一询问脉冲P1和第三询问脉冲P3的脉冲宽度来进行应答测试,当询问信号脉冲宽度超过(0.8±0.1)us的范围且应答机能正常应答,则判断应答机接收处理询问信号脉冲的脉冲宽度边界值不合格。
7.如权利要求6所述的IFF应答机边界测试方法,其特征在于:对于询问信号脉冲的脉冲宽度边界值超过(0.8±0.1)us时,判断应答机询问信号脉冲的脉冲宽度边界值不合格,应答机接收询问信号脉冲的幅度在高于灵敏度电平0-6dB范围内且询问信号脉冲的脉冲宽度小于0.3us的不处理,应答机接收询问信号脉冲的幅度在高于灵敏度电平0-50dB范围内且询问信号脉冲的脉冲宽度大于1.5us的不处理。
8.如权利要求7所述的IFF应答机边界测试方法,其特征在于:应答机标准要求为接收到第三询问脉冲P3的幅度需在低于第一询问脉冲P1的幅度1dB到高于第一询问脉冲P1的幅度3dB之间,高于灵敏度电平0-50dB时,应答机的应答率不小于90%;自动测试软件基于应答信号的边界定位算法,根据询问信号脉冲的脉冲幅度一致性要求特点,首先对通过改变第一询问脉冲P1和第三询问脉冲P3的脉冲幅度差值进行测试,通过在不同电平以第一询问脉冲P1幅度为基准,脉冲宽度为标准宽度,通过改变第三询问脉冲P3相对第一询问脉冲P1的幅度差值,从-2dB到4dB步进0.1dB,进行联通率测试,将检测到的信号提取其有关瞬时振幅、瞬时相位、瞬时频率参数,并和门限值比较,全部符合要求则判断检测到了应答信号。
9.如权利要求8所述的IFF应答机边界测试方法,其特征在于:当应答机接收到距离第一询问脉冲P1(2±0.15)us处的第二询问脉冲P2时,第二询问脉冲P2的脉冲幅度大于或等于第一询问脉冲P1的脉冲幅度,应答机进行旁瓣抑制时不产生应答信号;自动测试软件根据应答机的旁瓣抑制功能要求特点,通过控制信号源改变询问旁瓣信号即第二询问脉冲P2与主瓣信号即第一询问脉冲P1的脉冲幅度差值进行测试,当距离第一询问脉冲P1的1.3us到2.7us之间的位置无脉冲,或接收到的脉冲幅度低于第一询问脉冲P1的幅度9dB以上,应答机旁瓣抑制关闭,当第二询问脉冲P2的脉冲幅度低于第一询问脉冲P1的幅度0-9dB以内,应答机可以产生应答信号也可以不产生应答信号。
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