CN113030946B - 二次雷达探测方法、装置、设备、系统、介质及程序产品 - Google Patents
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Abstract
本申请提供的二次雷达探测方法、装置、设备、系统、介质及程序产品，该方法通过首先获取二次雷达的控制指令，然后根据控制指令重新确定第一二次雷达或第二二次雷达的询问天线阵列，该询问天线阵列为由询问方向确定的稀疏圆形相控阵，并通过询问天线阵列向各个探测对象发送询问信号，最后利用多接收机探测模型，根据应答机返回的第一和第二应答信号确定探测对象的状态信息，包括：运动状态、空间位置状态、身份识别标识等。通过第一和第二二次雷达的配合，双重定位识别探测对象的运动状态，使得识别和定位更加准确，并且采用射频开关来选择询问天线阵列实现全方位快速扫描，不但提高了二次雷达系统的航空管制能力，还降低了成本，易于拓展。
Description
技术领域
本申请涉及雷达测量领域，尤其涉及一种二次雷达探测方法、装置、设备、系统、介质及程序产品。
背景技术
二次雷达是现代空中交通管制系统的重要组成设备以及信息源，担负着对空监视的任务。二次雷达采用单脉冲体制，可提供覆盖范围内装有机载二次雷达应答机的军用飞机及民航飞机的距离、方位、识别代码、气压高度和其他特殊标志等雷达探测信息。
然而，传统二次雷达的天线采用的是垂直口径平面阵列形式，长度超过8m，高度约1.8m，重量约450kg，通过旋转天线来向各个方向发送询问信号和接收应答信号。因此传统的二次雷达占地面积大，并且需要安装在专用的雷达塔上，很难移动，建设成本价格高。这也就导致了一般机场都只能配备一台二次雷达来监视机场空域。而随着民航业的不断快速发展，机场的吞吐量不断增加，现有的二次雷达探测方法容易因建筑物反射、异步信号干扰、应答失败、或者是副瓣波束抑制失效导致出现虚假飞机、异步干扰飞机、分裂飞机以及环绕效应飞机等缺陷，严重影响机场航空交通管制效果。为了快速对不同的区域内的飞机进行询问，以适应不断增加的航班数量，按照现有技术，只能够通过不断增加二次雷达塔来实现。
但是现有的二次雷达塔的成本又过高，限制了机场运营能力的提升，因此亟需一种新的二次雷达系统来提高机场的航空管制能力。
发明内容
本申请提供一种二次雷达探测方法、装置、设备、系统、介质及程序产品，以实现在较低成本的情况下，快速高精度的对机场空域的多个探测对象进行探测，提高机场的航空交通管制能力。
第一个方面，本申请提供一种二次雷达探测方法，包括：
获取二次雷达的控制指令，所述二次雷达包括：第一二次雷达以及第二二次雷达；
根据所述控制指令重新确定所述第一二次雷达或所述第二二次雷达的询问天线阵列结构，并通过所述询问天线阵列结构向各个探测对象发送询问信号；
利用多接收机探测模型，根据应答机返回的第一应答信号和第二应答信号确定所述探测对象的状态信息，所述应答机搭载在所述探测对象上，所述第一应答信号为所述第一二次雷达接收到的应答信号，所述第二应答信号为第二二次雷达接收到的应答信号，所述状态信息包括：运动状态、空间位置状态、身份识别标识。
在一种可能的设计中，在所述获取二次雷达的控制指令之前，还包括：
加载映射表，所述映射表用于记录询问方向与天线阵列的对应映射关系，所述询问方向用于表示所述询问信号对应的雷达波束的中心方向角度；
所述根据所述控制指令重构所述第一二次雷达或所述第二二次雷达的询问天线阵列结构，包括：
根据所述控制指令中的询问方向以及所述映射表，确定所述第一二次雷达或第二二次雷达的询问天线阵列结构，通过射频开关重构阵列。
在一种可能的设计中，在所述加载映射表之前，还包括：
利用预设优化问题模型，根据所述询问方向，从所述第一二次雷达或所述第二二次雷达的N个天线中选出M个目标天线，其中，M小于或等于N，所述M个目标天线构成了所述询问天线阵列结构；
将各个所述询问方向与对应的所述询问天线阵列结构的映射关系存储到所述映射表中。
可选的，所述N个天线均匀分布在一预设直径的圆周上，所述询问天线阵列结构包括M个天线构成的稀疏圆形相控阵列，所述询问天线阵列结构在所述二次雷达的询问应答周期中也用于接收所述应答信号。
在一种可能的设计中，所述利用多接收机探测模型，根据应答机返回的第一应答信号和第二应答信号确定所述探测对象的状态信息，包括：
利用和差波束测角法，根据所述第一应答信号，确定第一来波方位角；
利用和差波束测角法，根据所述第二应答信号，确定第二来波方位角；
利用预设几何测算模型，根据所述第一来波方位角、所述第二来波方位角，所述第一应答信号或所述第二应答信号中所述探测对象的高度，以及所述第一二次雷达与所述第二二次雷达的位置坐标，确定所述状态信息。
可选的，所述预设几何测算模型为双曲线模型，所述利用预设几何测算模型，根据所述第一来波方位角、所述第二来波方位角，所述探测对象的高度，以及所述第一二次雷达与所述第二二次雷达的位置坐标，确定所述状态信息，包括：
利用双曲线模型，根据所述第一来波方位角以及所述第一二次雷达与所述第二二次雷达的位置坐标，确定所述探测对象的第一空间坐标；
利用双曲线模型，根据所述第二来波方位角以及所述第一二次雷达与所述第二二次雷达的位置坐标，确定所述探测对象的第二空间坐标；
若所述第一空间坐标与所述第二空间坐标满足预设条件，则确定所述探测对象的空间坐标为所述第一空间坐标或所述第二空间坐标；
否则，识别出所述探测对象为虚假对象。
第二个方面，本申请提供一种二次雷达探测装置，包括：
获取模块，用于获取二次雷达的控制指令，所述二次雷达包括：第一二次雷达以及第二二次雷达；
询问模块，用于根据所述控制指令重新确定所述第一二次雷达或所述第二二次雷达的询问天线阵列结构，并通过所述询问天线阵列结构向各个探测对象发送询问信号；
应答处理模块，用于利用多接收机探测模型，根据应答机返回的第一应答信号和第二应答信号确定所述探测对象的状态信息，所述应答机搭载在所述探测对象上，所述第一应答信号为所述第一二次雷达接收到的应答信号，所述第二应答信号为第二二次雷达接收到的应答信号，所述状态信息包括：运动状态、空间位置状态、身份识别标识。
在一种可能的设计中，在所述获取模块，用于获取二次雷达的控制指令之前，还包括：
所述询问模块，还用于加载映射表，所述映射表用于记录询问方向与天线阵列的对应映射关系，所述询问方向用于表示所述询问信号对应的雷达波束的中心方向角度；
所述询问模块，用于根据所述控制指令重新确定所述第一二次雷达或所述第二二次雷达的询问天线阵列结构，包括：
所述询问模块，用于根据所述控制指令中的询问方向以及所述映射表，确定所述第一二次雷达或第二二次雷达的询问天线阵列结构。
在一种可能的设计中，在所述询问模块，还用于加载映射表之前，还包括：
天线选择模块，用于利用预设优化问题模型，根据所述询问方向，从所述第一二次雷达或所述第二二次雷达的N个天线中选出M个目标天线，其中，M小于或等于N，所述M个目标天线构成了所述询问天线阵列结构；
将各个所述询问方向与对应的所述询问天线阵列结构的映射关系存储到所述映射表中。
可选的，所述N个天线均匀分布在一预设直径的圆周上，所述询问天线阵列结构包括M个天线构成的稀疏圆形相控阵列，所述询问天线阵列结构在所述二次雷达的询问应答周期中也用于接收所述应答信号。
在一种可能的设计中，所述应答处理模块，用于利用多接收机探测模型，根据应答机返回的第一应答信号和第二应答信号确定所述探测对象的状态信息，包括：
应答处理模块，用于利用和差波束测角法，根据所述第一应答信号，确定第一来波方位角；
应答处理模块，还用于利用和差波束测角法，根据所述第二应答信号，确定第二来波方位角；
应答处理模块，还用于利用预设几何测算模型，根据所述第一来波方位角、所述第二来波方位角，所述第一应答信号或所述第二应答信号中所述探测对象的高度，以及所述第一二次雷达与所述第二二次雷达的位置坐标，确定所述状态信息。
可选的，所述预设几何测算模型为双曲线模型，所述应答处理模块903，还用于利用预设几何测算模型，根据所述第一来波方位角、所述第二来波方位角，所述探测对象的高度，以及所述第一二次雷达与所述第二二次雷达的位置坐标，确定所述状态信息，包括：
应答处理模块，还用于利用双曲线模型，根据所述第一来波方位角以及所述第一二次雷达与所述第二二次雷达的位置坐标，确定所述探测对象的第一空间坐标；
应答处理模块，还用于利用双曲线模型，根据所述第二来波方位角以及所述第一二次雷达与所述第二二次雷达的位置坐标，确定所述探测对象的第二空间坐标；
应答处理模块，还用于若所述第一空间坐标与所述第二空间坐标满足预设条件，则确定所述探测对象的空间坐标为所述第一空间坐标或所述第二空间坐标；否则，识别出所述探测对象为虚假对象。
第三个方面，本申请提供一种电子设备，包括：
射频开关，用于实时从N个按圆周排列的二次雷达天线中选择M个天线重构询问天线阵列结构，所述询问天线阵列结构为稀疏圆形相控天线阵列结构，其中M小于或等于N；
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用并执行所述存储器中的程序指令，执行第一方面所提供的任意一种可能的二次雷达探测方法。
第四方面，本申请提供一种二次雷达系统，包括：第一二次雷达、第二二次雷达、机载应答机以及中央处理服务器，所述中央处理服务器包括第三方面所提供的电子设备；
所述第一二次雷达或所述第二二次雷达用于向各个探测对象发送询问信号，所述第一二次雷达或所述第二二次雷达包括：按圆形阵列排布的多个天线以及对应的多个用于天线选择的射频开关，所述天线在水平方位上是全向辐射，所述天线在俯仰方向上为余割形状波束；
所述探测对象上搭载有所述机载应答机，用于在接收到所述询问信号后同时向所述第一二次雷达和所述第二二次雷达发送应答信号；
所述中央处理服务器通过无线连接与所述第一二次雷达和所述第二二次雷达进行通讯，以实现第一方面所提供的任意一种可能的二次雷达探测方法。
第五个方面，本申请提供一种存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行第一方面所提供的任意一种可能的目标姿态识别的方法。
第六方面，本申请提供一种计算机程序产品，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面所提供的任意一种可能的二次雷达探测方法。
本申请提供的二次雷达探测方法、装置、设备、系统、介质及程序产品，该方法通过首先获取二次雷达的控制指令，然后根据控制指令重新确定第一二次雷达或第二二次雷达的询问天线阵列结构，该询问天线阵列结构为由询问方向确定的稀疏圆形相控阵，并通过询问天线阵列结构向各个探测对象发送询问信号，最后利用多接收机探测模型，根据应答机返回的第一应答信号和第二应答信号确定探测对象的状态信息，包括：运动状态、空间位置状态、身份识别标识等。通过第一和第二二次雷达的配合，双向定位飞机状态，能够有效避免传统二次雷达出现的虚假飞机、异步干扰飞机、分裂飞机以及环绕效应飞机等缺陷，并且第一和第二二次雷达采用射频开关来选择发送和接收信号的询问天线阵列结构实现全方位快速扫描，不但提高了二次雷达系统的航空管制能力，还降低了成本，易于拓展。
附图说明
为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a-1b为本申请提供的现有二次雷达系统的结构示意图；
图2为本申请提供的一种二次雷达系统的结构示意图；
图3为本申请提供的一种二次雷达探测方法的流程示意图；
图4为本申请提供的稀疏相控阵二次雷达天线阵重构示意图；
图5为本申请实施例提供的另一种二次雷达探测方法的流程示意图；
图6为本申请实施例提供的询问波束和控制波束的波形示意图；
图7为本申请实施例提供的一种基于阵列重构的稀疏圆形相控阵二次雷达系统工作数据流原理图；
图8为本申请实施例提供的二次雷达探测飞机位置的算法原理示意图；
图9为本申请提供的一种二次雷达探测装置的结构示意图；
图10为本申请提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，包括但不限于对多个实施例的组合，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
二次雷达是现代空中交通管制系统的重要组成设备以及信息源，担负着对空监视的任务。二次雷达采用单脉冲体制，可提供覆盖范围内装有机载二次雷达应答机的军用飞机及民航飞机的距离、方位、识别代码、气压高度和其他特殊标志等雷达探测信息。目前的二次雷达的雷达探测方位通过机械旋转来实现全方位探测。
图1a-1b为本申请提供的现有二次雷达系统的结构示意图。如图1a所示，二次雷达向飞机发送询问信号，然后由飞机上的应答机返回应答信号，从而完成探测。传统二次雷达的天线采用的是垂直口径平面阵列形式，长度超过8m，高度约1.8m，重量约450kg，通过旋转天线来向各个方向发送询问信号和接收应答信号。如图1b所示，传统二次雷达的天线常常安装在一次雷达上方，与一次雷达的天线一起旋转，从而周期扫描各个方向进行飞机探测。
二次雷达及广播式自动相关监视地面站(ADS-B)是对空域合作目标，比如民航客机、军用飞机等，进行监视的重要地面设备。
ADS-B系统是广播式自动相关监视系统的简称，由多地面站和机载站构成，以网状、多点对多点方式完成数据双向通信。ADS-B系统是一个集通信与监视于一体的信息系统，由信息源、信息传输通道和信息处理与显示三部分组成。ADS-B的主要信息是飞机的4维位置信息(经度、纬度、高度和时间)和其它可能附加信息(冲突告警信息，飞行员输入信息，航迹角，航线拐点等信息)以及飞机的识别信息和类别信息。ADS-B的信息传输通道以ADS-B报文形式，通过空-空、空-地数据链广播式传播。ADS-B的信息处理与显示主要包括位置信息和其它附加信息的提取、处理及有效算法，并且形成清晰、直观的背景地图和航迹、交通态势分布、参数窗口以及报文窗口等，最后以伪雷达画面实时地提供给用户。
然而，随着民航业的不断快速发展，机场的吞吐量不断增加，现有的二次雷达探测方法容易因建筑物反射而出现虚假飞机，因异步信号干扰而产生异步干扰飞机，因应答机在与二次雷达的连续跟踪询问过程中的某次应答失败而产生分裂飞机，或者是因副瓣波束抑制失效导致出现环绕效应飞机等缺陷，严重影响机场航空交通管制效果。这一方面是环境因素造成的，一方面是航空港飞机起降数量不断增多造成的，还有一方面就是现有的二次雷达系统本身的理论缺陷所导致的。
为解决飞机数据增加的问题，现有技术的惯用解决方案是采用复制的形式增加另一套或多套二次雷达系统，但是这种方案却因为二次雷达的高成本而一直得不到实际落地推广。
因此，针对通航机场空域管制服务的要求，本发明的发明构思是：
设计一种基于阵列重构技术的稀疏圆形相控阵双基二次雷达，结合阵列重构技术、多接收机测量技术及数字波束形成技术，解决现有二次雷达和ADS-B地面站的不足，以重新设计二次雷达天线为均布的圆形阵列天线阵，通过电子射频开关选择不同天线，这样的形式来代替天线旋转，从而可以缩短扫描周期，提高单位时间的同时监测的飞机数量，并且这种形式也使得二次雷达的建造成本大幅度下降，同时又改变传统只有一个二次雷达来接收应答信号的模式，采用至少两个二次雷达来接收同一个应答信号，这样就可以避免虚假飞机、异步干扰飞机、分裂飞机等传统二次雷达的问题，为通航机场建立空域监视技术服务保障体系，提高航空管制的能力。
下面以两个二次雷达作为地面应答接收机为例对本申请提供的二次雷达探测方法及系统进行说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图2为本申请提供的一种二次雷达系统的结构示意图。如图2所示，本实施例的二次雷达系统包括：第一二次雷达11、第二二次雷达12、搭载在探测对象即飞机上的机载应答机13以及中央处理单元14组成。第一二次雷达11和第二二次雷达12的N(N≥4)个天线均匀布置在预设直径如5米的圆周上，第一二次雷达11和第二二次雷达12运行时是基于阵列重构的稀疏圆形相控阵技术，采用询问加应答的方式工作，每个二次雷达由稀疏阵圆形相控阵天线模块、射频开关模块、收发模块、信号处理模块、显示控制终端、同步模块、电源模块及互联电缆等组成。二次雷达发射信号的中心频率为1030MHz，接收信号的中心频率为1090MHz，1030MHz用于询问，1090MHz用于应答。由第一二次雷达11或第二二次雷达12中的任意一个向飞机发射问询信号，探测对象即飞机收到询问信号后向第一二次雷达11和第二二次雷达12都对应返回应答信号。然后第一二次雷达11和第二二次雷达通过无线或有线传输的形式将信号发送给中央处理单元14进行处理。具体的探测方法如图3所示。
图3为本申请提供的一种二次雷达探测方法的流程示意图。如图3所示，该二次雷达探测方法的具体步骤包括：
S301、获取二次雷达的控制指令。
在本步骤中，如图2所示，二次雷达包括：第一二次雷达以及第二二次雷达。
具体的，用户在控制中心或塔台预存的扫描模式中选择二次雷达的扫描模式，即用户首先输入控制参数或者中央处理单元14直接加载预设的控制参数，产生二次雷达系统正常工作所需的控制指令。
S302、根据控制指令重新确定第一二次雷达或第二二次雷达的询问天线阵列结构。
在本步骤中，第一二次雷达或第二二次雷达的N个天线均匀布置在预设直径如5米的圆周上，每个天线都是全向天线，每个天线在俯仰方向即空间直角坐标的Z向上为余割形状波束，以减小地杂波影响。
图4为本申请提供的稀疏相控阵二次雷达天线阵重构示意图。如图4所示，第一二次雷达或第二二次雷达工作时，根据询问信号的扫描方向通过射频开关从N个圆周均布的天线中选择其中M(M≤N)个天线单元，以构成稀疏相控阵雷达天线阵列即询问天线阵列结构。稀疏圆形相控阵二次雷达由N个全向天线单元组成，每次工作时选择其中M个天线单元构成一组稀疏圆形阵列。通过切换不同的M个天线单元组，使天线向不同区域询问；通过控制每根天线的加权幅度和相位，实现和、差以及控制波束的合成，从而完成方位角的测量。
需要说明的是，稀疏相控阵雷达天线阵列是指阵元即单个天线之间的间距大于雷达波半波长，并且成均匀或者非均匀排布的相控阵天线阵列，其拥有更大的阵列孔径，甚至包含多尺度阵元间距，稀疏阵所需的阵元数更少，极大地降低了设备成本，并且减小了阵元之间的互耦，改善了测向的性能。
还需要说明的是，在机场上空，可能会有多架飞机，为了快速对不同的区域内的飞机进行询问，本申请实施例利用了阵列重构技术即不同的询问方向选用不同的天线阵列或天线组合，对不同的区域进行询问，同时基于优化问题设计雷达波的波形，如主瓣波束方向和增益、旁瓣波束抑制等。基于阵列重构的询问方式相比于传统的阵列调向(即通过旋转天线来调整雷达波的发射方向)的询问方式，询问速度快，可以快速得到符合标准的雷达波形，减少干扰波束的产生。因为传统的阵列调向技术对不同的区域进行询问时，波束主瓣会随着波束指向的改变而展宽，降低了目标探测精度。本实施例的二次雷达天线以开关选择天线来代替传统二次雷达的天线旋转，使得二次雷达的结构大大简化，重量减低，建造成本也相应大幅下降，对二次雷达系统的推广起到了显著的有益效果。
S303、通过询问天线阵列结构向各个探测对象发送询问信号。
在本步骤中，每个天线都连接着一个发射/接收组件，通过第一二次雷达或第二二次雷达的模拟波束形成模块，控制询问天线阵列结构的M个发射/接收组件的相位，产生询问信号并向询问方向发送出去。
需要说明的是，在实际使用时只需要一个二次雷达来发送询问信号，本实施例中，为便于说明以第一二次雷达为询问信号的发送雷达，本领域技术人员也可以根据实际情况，选择或者通过切换的模式来选择第一二次雷达或第二二次雷达来发送询问信号。
S304、利用多接收机探测模型，根据应答机返回的第一应答信号和第二应答信号确定探测对象的状态信息。
在本步骤中，应答机搭载在探测对象上，所述第一应答信号为第一二次雷达接收到的应答信号，所述第二应答信号为第二二次雷达接收到的应答信号，所述状态信息包括：运动状态、空间位置状态、身份识别标识。
在本实施例中，第一二次雷达和第二二次雷达分别放置在机场中不同位置，由于第一二次雷达和第二二次雷达为稀疏相控阵二次雷达，采用阵列重构技术来获得高精度的来波方向估计，即通过稀疏阵进行空域采样，采用重构技术来进行来波方向估计。
并且在本实施例中，使用高精度的GPS同步时钟来确定应答信号的到达两部二次雷达的时间差。第一二次雷达或第二二次雷达与中央处理单元通过WiFi的方式连接，基于飞机返回的应答信号及应答信号达到两部雷达的时间差，中央处理单元可以计算出目标的包括：坐标、俯仰角、方位角、高度、速度等状态信息。并采用多接收机探测技术保证飞机的飞行轨迹的精确预测与跟踪，实现对目标的监视。
需要说明的是，由于飞机的飞行速度很快，为了实现高效的航空交通管制，需要对飞机的轨迹进行精确的估计。单基雷达即一次雷达采用脉冲延迟测距，测距精度较低。本申请设计双基二次雷达即第一二次雷达和第二二次雷达，通过飞行应答信号到两部雷达的时延差及飞机返回的高度等信息，采用最小二乘准则估计目标的位置，并实现对目标轨迹的跟踪。采用多接收机探测技术来保证飞机飞行轨迹的精确预测与跟踪，提高了目标的探测及跟踪精度，进而实现对多个飞机的高精度监视与跟踪。
本申请实施例提供的二次雷达探测方法，通过首先获取二次雷达的控制指令，然后根据控制指令重新确定第一二次雷达或第二二次雷达的询问天线阵列结构，该询问天线阵列结构为由询问方向确定的稀疏圆形相控阵，并通过询问天线阵列结构向各个探测对象发送询问信号，最后利用多接收机探测模型，根据应答机返回的第一应答信号和第二应答信号确定探测对象的状态信息，包括：运动状态、空间位置状态、身份识别标识等。通过第一和第二二次雷达的配合，双向定位飞机状态，能够有效避免传统二次雷达出现的虚假飞机、异步干扰飞机、分裂飞机以及环绕效应飞机等缺陷，并且第一和第二二次雷达采用电子开关来选择发送和接收信号的询问天线阵列结构实现全方位快速扫描，不但提高了二次雷达系统的航空管制能力，还降低了成本，易于拓展。
图5为本申请实施例提供的另一种二次雷达探测方法的流程示意图。
如图5所示，本实施例提供的二次雷达探测方法，其具体步骤，包括：
S501、加载映射表。
在本步骤中，所述映射表用于记录询问方向与天线阵列的对应映射关系，所述询问方向用于表示所述询问信号对应的雷达波束的中心方向角度。
在一种可能的设计中，在加载映射表之前，还包括：
利用预设优化问题模型，根据询问方向，从第一二次雷达或第二二次雷达的N个天线中选出M个目标天线；其中，M小于或等于N，M个目标天线构成了询问天线阵列结构；
将各个询问方向与对应的询问天线阵列结构的映射关系存储到映射表中。
具体的，在本实施例中二次雷达的询问信号由询问波束和控制波束组合而成，询问波束包括主瓣波形和旁瓣波形，而控制波束用于在尽可能小的影响主瓣波形的情况下，对旁瓣波形的增益进行抑制，从而减小旁瓣波束，使得飞机尽可能只接收到主瓣波束，而不会对旁瓣波束进行应答。而询问天线阵列结构的组成依据就是询问在询问方向上产生符合标准的询问雷达波形。
图6为本申请实施例提供的询问波束和控制波束的波形示意图。如图6所示，单路相对功率(dB)较高的就是主瓣波形，其它幅度较小的就是旁瓣波形，一般天线当中通过傅里叶变换生成的信号都会同时具备主瓣波束和旁瓣波束。因而要用控制波束对旁瓣波束进行抑制。控制波束也叫作全向波束，如图6所示，除了在询问波束的主瓣方向以外，在其他方向上控制波束的增益超过了询问波束的增益。询问波束和控制波束的配合使用是为了抑制副瓣方向的应答机对询问的应答，称为询问副瓣抑制。
用于二次雷达的询问波束(和波束)，必须满足以下条件：(1)波束主瓣最大增益一般不应小于27dB；(2)波束旁瓣增益应小于主瓣增益27dB；(3)波束尾瓣增益应小于主瓣增益30dB。
对于询问波束，基于阵列重构技术的波形设计如下所示，设波形的最高的旁瓣水平为δ，w1为N×1维的权重矢量，a(θ)为N×1维的导向矢量，Φ为主瓣范围，为旁瓣范围。
需要说明的是N就是第一二次雷达或第二二次雷达中均布在预设直径的圆周上的所有的天线数量，询问天线阵列结构确定就相当于权重矢量的优化过程，使得选用最少的天线来达到满足要求的波束，即实现在询问方向上优化得到M的最小值。
波形设计的原则为保持主瓣的水平并且最大限度地稀疏(即数量最小化)权重矢量w1，权重矢量h对矢量w1加权，采用1-范数来稀疏权重矢量w1因此可以表示为下面公式(12)所示的优化问题，
第k+1次迭代时矢量h的更新过程如下所示，
迭代公式(13)使得权重矢量w1中模值较大的元素模值更大，模值较小的元素模值更小，逐渐趋于0，从而达到稀疏选择。
为了防止数据溢出，可以设ε＝0.001。
用于二次雷达的控制波束，其零值深度应小于-30dB。
对于控制波束，基于阵列重构技术的波形设计如下所示，波形的最高的旁瓣水平为ε，w2为N×1维的权重矢量，b(θ)为N×1维的导向矢量，Θ为主瓣范围，为旁瓣范围。波形设计的原则为保持主瓣的水平且最大限度地稀疏权重矢量w2，权重矢量q对矢量w2加权因此可以表示为下面的优化问题，
在k+1次迭代时矢量q的更新过程与公式(13)类似。
为了提高阵列重构的速度，实现波束的快速扫描，本实施例将不同扫描方向对应的权重矢量的值制成表格，在二次雷达系统工作时，加载表格，通过查表快速得出权重矢量w1和w2的值，以便于快速确定询问天线阵列结构。
S502、获取二次雷达的控制指令。
在本步骤中，如图2所示，二次雷达包括：第一二次雷达以及第二二次雷达。
具体的，用户在控制中心或塔台预存的扫描模式中选择二次雷达的扫描模式，即用户首先输入控制参数或者中央处理单元14直接加载预设的控制参数，产生二次雷达系统正常工作所需的控制指令。
S503、根据控制指令中的询问方向以及映射表，确定第一二次雷达或第二二次雷达的询问天线阵列结构。
在本步骤中，根据询问方向，查找阵列重构设计表格即S501中加载的映射表，利用射频开关模块选择对应询问方向的最优天线阵列即询问天线阵列结构。
S504、通过询问天线阵列结构向各个探测对象发送询问信号。
在本实施例中，采用“收听-询问-应答”的方式来获得管制空域中飞机包括位置、速度、高度等信息。在监视空域中，无论是装备S模式应答机的飞机，还是装备A、C模式应答机的飞机，总是不停地与地面二次雷达通过“询问-应答”的方式向ATC(Air TrafficController，空中交通管制人员)中心提供自己的高度信息、各自的识别码或S模式的24位地址码。即使在无地面二次雷达询问的情况下，装备S模式应答机的飞机也会断续地发射应答信号，来告知其它飞机自己的存在。稀疏阵二次雷达接收机的工作频率为1090MHz，可以收听到这些飞机的应答信号或断续发射信号，从而感知周围空域中飞机的存在，并记下其地址码。
S505、接收机载应答机向第一二次雷达和第二二次雷达发送的第一应答信号和第二应答信号。
具体的，结合图7来说明S504-S505中二次雷达系统的具体工作方式。
图7为本申请实施例提供的一种基于阵列重构的稀疏圆形相控阵二次雷达系统工作数据流原理图。如图7所示，信号处理子系统交替产生A/C模式询问脉冲调制序列信号，通过模拟波束形成模块计算后，送到发送/接收组件中，控制发送/接收组件的发射相位，经过上变频后送到天线中向空域中的探测对象进行询问。
装有机载应答机的探测对象，比如民航飞机，接收到询问信号后，会向二次雷达系统返回应答信号，稀疏天线阵将接收到的应答信号经过馈线传送到对应的发送/接收组件中，经过放大、滤波、下混频、幅相均衡及A/D采样后传送到数字波束形成模块，数字波束形成模块分别形成和波束及差波束信号，并与每路信号一同送入数据处理子系统中。
如图7所示，N×M维的开关矩阵Z＝f(θ,g)是角度θ和环境g的函数，并且Z(i,j)∈{0,1}。每次工作时，N×M维的开关矩阵Z从N个天线中的选择M个天线阵元构成的一个圆形阵列，天线单元仅负责接收飞机的S模式或非S模式应答机发送的回答信号。每个阵元接收的信号将通过独立的射频通道传送到处理子系统中。数据处理子系统的主要任务是接收来自天线子系统的M通道信号，对各通道信号进行模数转换和波束形成，经过数据处理获得目标回答信号的译码信息、方位信息及距离信息，并将其送入数据处理子系统中。数据处理子系统通过反馈回路来调整开关选择矩阵Z，选择最优的M个天线阵元，实现波束对准飞机，并减小干扰和杂波的影响。
S506、利用和差波束测角法，根据所述第一应答信号，确定第一来波方位角。
S507、利用和差波束测角法，根据所述第二应答信号，确定第二来波方位角。
在步骤S506和S507中，和差波束测角法包括：比幅/比相单脉冲测角算法，数据处理子系统根据第一应答信号和第二应答信号，利用比幅单脉冲测角算法或比相单脉冲测角算法来得到探测对象相对于第一二次雷达的第一来波方位角θ1，以及探测对象相对于第二二次雷达的第二来波方位角θ2。
S508、利用预设几何测算模型，根据第一来波方位角和第一来波俯仰角、第二来波方位角和第二来波俯仰角，以及第一二次雷达与第二二次雷达的位置坐标，确定状态信息。
在本步骤中，状态信息包括：运动状态、空间位置状态、身份识别标识。其中，运动状态可以根据多次询问-应答中得到的空间位置的变化量求得。
在本实施例中，具体包括：
S5081、利用双曲线模型，根据第一来波方位角以及第一二次雷达与第二二次雷达的位置坐标，确定探测对象的第一空间坐标。
S5082、利用双曲线模型，根据第二来波方位角以及第一二次雷达与第二二次雷达的位置坐标，确定探测对象的第二空间坐标。
S5083、若第一空间坐标与第二空间坐标满足预设条件，则确定探测对象的空间坐标为第一空间坐标或第二空间坐标，否则，识别出探测对象为虚假对象。
具体的，结合图8来对探测对象的状态信息测算进行说明。
图8为本申请实施例提供的二次雷达探测飞机位置的算法原理示意图。如图8所示，第一二次雷达和第二二次雷达的位置分别为(-p,0,0)和(p,0,0)，且两者利用GPS信号保持高精度的时钟同步，tRx1和tRx2分别为应答信号到达第一二次雷达和第二二次雷达的时间，tinterr为第一二次雷达从发射询问信号到接受应答信号的时间。
飞机在某时刻的位置为(x,y,z)。第一二次雷达发射询问信号，飞机收到询问信号后返回应答信号给第一二次雷达和第二二次雷达。在S模式时，应答信号中包含飞机的高度，即z坐标值，在非S模式时，z坐标值根据其它通讯方式获取或取与其它飞机相同的高度值。由于两部二次雷达保持严格的时钟同步，所以可以获得应答信号到两部二次雷达的时间差，进而可以求得目标距离两部雷达的距离差，因此飞机位于以第一二次雷达和第二二次雷达为焦点的双曲线上，飞机到第一二次雷达或第二二次雷达的距离可以表示为
在步骤S506和S507中基于单脉冲测角算法，得到飞机相对于第一二次雷达的第一来波方位角θ1，以及相对于第二二次雷达的第二来波方位角θ2，即回波相对于第一二次雷达的方位θ1，回波相对于第二二次雷达的方位θ2。根据几何关系得到以下方程
联立方程(5)，(6)，(7)可以求解出飞机的坐标x,y，和相对于第一二次雷达的俯仰角φ1。
同理，对于第二二次雷达的第二应答信号，也可以求出飞机的坐标x,y，和相对于第二二次雷达的俯仰角φ2
第一二次雷达和第二二次雷达分别计算出飞机的坐标，然后可以核算这两个坐标是否一致，若一致，则说明飞机的坐标是真实的，或者说这不是虚假飞机。而当一个应答信号丢失，如第一应答信号或第二应答信号丢失时，可以由另一个补上，以避免出现分裂飞机的现象。
需要说明的是，通过多轮不间断地询问-应答，就能够绘制出飞机的运行轨迹，并且求得飞机的运动状态信息，而通过应答信号中飞机的识别编码就可以得知飞机的身份。
需要说明的是，在本实施例中，稀疏阵双基二次雷达通过稀疏重构的天线发射1030MHz的询问信号，询问装备A、C模式应答机的飞机。
在完成对装备模式A、C应答机的飞机的询问后，雷达计算机即根据所获得的24位地址码，分别询问装备S模式应答机的飞机，以获得所需的信息。此“收听-询问-应答”过程是不断进行的，其更新期约为1秒。
只装备模式A的应答机不具备高度报告能力。对于装备这样应答机的飞机，雷达只能通过模式C全呼叫询问。雷达计算该飞机的距离，并利用方向性天线来测量其方位。由于A模式应答机的应答中不包含高度信息，雷达只能将其视为处于同一高度的飞机来对待。
如果飞机的应答机具有报告其高度的能力，则双基二次雷达可以通过该机对模式C全呼叫询问的应答中获得该机的高度信息。并且，二次雷达基于应答机的应答信号到两部雷达的时间差计算出飞机距两部雷达的距离差，并结合来波方向估计算法计算出飞机的方位来实现对飞机的精准定位。
如果飞机装备的应答机具备高度报告其能力，则雷达可通过该机对模式C全呼叫询问的应答中获得该机的高度信息。并且，二次雷达基于应答机的应答信号到两部雷达的时间差计算出飞机距两部雷达的距离差，并结合来波方向估计算法计算出飞机的方位来实现对飞机的精准定位。
相控阵双基二次雷达采用阵列重构技术实现对多个飞机目标的方位估计，利用获得的飞机的距离、方位和高度信息，实现对监视空域内多个探测目标的分类，且可利用高度信息来计算并显示其相对高度和升降速度。
如果飞机装备了S模式的应答机，则雷达可通过该机的断续发射而获得其24位地址码。此后，雷达即按此24位地址码对其进行S模式的询问。并且，雷达该应答机的应答信号到两部雷达的时间差计算出飞机距两部雷达的距离差，并基于来波方向估计算法计算出飞机的方位。
相控阵双基二次雷达利用获得的飞机的距离、方位和高度信息，实现对多个探测目标的分类，跟踪并显示多个飞机目标，且可利用高度信息来计算并显示其相对高度和升降速度。
本申请实施例提供的二次雷达探测方法，通过首先获取二次雷达的控制指令，然后根据控制指令重新确定第一二次雷达或第二二次雷达的询问天线阵列结构，该询问天线阵列结构为由询问方向确定的稀疏圆形相控阵，并通过询问天线阵列结构向各个探测对象发送询问信号，最后利用多接收机探测模型，根据应答机返回的第一应答信号和第二应答信号确定探测对象的状态信息，包括：运动状态、空间位置状态、身份识别标识等。通过第一和第二二次雷达的配合，双向定位飞机状态，能够有效避免传统二次雷达出现的虚假飞机、异步干扰飞机、分裂飞机以及环绕效应飞机等缺陷，并且第一和第二二次雷达采用电子开关来选择发送和接收信号的询问天线阵列结构实现全方位快速扫描，不但提高了二次雷达系统的航空管制能力，还降低了成本，易于拓展。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
图9为本申请提供的一种二次雷达探测装置的结构示意图。该二次雷达探测装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现。
如图9所示，该二次雷达探测装置900包括：
获取模块901，用于获取二次雷达的控制指令，所述二次雷达包括：第一二次雷达以及第二二次雷达；
询问模块902，用于根据所述控制指令重新确定所述第一二次雷达或所述第二二次雷达的询问天线阵列结构，并通过所述询问天线阵列结构向各个探测对象发送询问信号；
应答处理模块903，用于利用探测模型，根据应答机返回的第一应答信号和第二应答信号确定所述探测对象的状态信息，所述应答机搭载在所述探测对象上，所述第一应答信号为所述第一二次雷达接收到的应答信号，所述第二应答信号为第二二次雷达接收到的应答信号，所述状态信息包括：运动状态、空间位置状态、身份识别标识。
在一种可能的设计中，在所述获取模块901，用于获取二次雷达的控制指令之前，还包括：
所述询问模块902，还用于加载映射表，所述映射表用于记录询问方向与天线阵列的对应映射关系，所述询问方向用于表示所述询问信号对应的雷达波束的中心方向角度；
所述询问模块902，用于根据所述控制指令重新确定所述第一二次雷达或所述第二二次雷达的询问天线阵列结构，包括：
所述询问模块902，用于根据所述控制指令中的询问方向以及所述映射表，确定所述第一二次雷达或第二二次雷达的询问天线阵列结构。
在一种可能的设计中，在所述询问模块902，还用于加载映射表之前，还包括：
天线选择模块，用于利用预设优化问题模型，根据所述询问方向，从所述第一二次雷达或所述第二二次雷达的N个天线中选出M个目标天线，其中，M小于或等于N，所述M个目标天线构成了所述询问天线阵列结构；
将各个所述询问方向与对应的所述询问天线阵列结构的映射关系存储到所述映射表中。
可选的，所述N个天线均匀分布在一预设直径的圆周上，所述询问天线阵列结构包括M个天线构成的稀疏圆形相控阵列，所述询问天线阵列结构在所述二次雷达的询问应答周期中也用于接收所述应答信号。
在一种可能的设计中，所述应答处理模块903，用于利用多接收机探测模型，根据应答机返回的第一应答信号和第二应答信号确定所述探测对象的状态信息，包括：
应答处理模块903，用于利用和差波束测角法，根据所述第一应答信号，确定第一来波方位角；
应答处理模块903，还用于利用和差波束测角法，根据所述第二应答信号，确定第二来波方位角；
应答处理模块903，还用于利用预设几何测算模型，根据所述第一来波方位角和所述第一来波俯仰角、所述第二来波方位角和所述第二来波俯仰角，所述第一应答信号或所述第二应答信号中所述探测对象的高度，以及所述第一二次雷达与所述第二二次雷达的位置坐标，确定所述状态信息。
可选的，所述预设几何测算模型为双曲线模型，所述应答处理模块903，还用于利用预设几何测算模型，根据所述第一来波方位角和所述第一来波俯仰角、所述第二来波方位角和所述第二来波俯仰角，所述探测对象的高度，以及所述第一二次雷达与所述第二二次雷达的位置坐标，确定所述状态信息，包括：
应答处理模块903，还用于利用双曲线模型，根据所述第一来波方位角以及所述第一二次雷达与所述第二二次雷达的位置坐标，确定所述探测对象的第一空间坐标；
应答处理模块903，还用于利用双曲线模型，根据所述第二来波方位角以及所述第一二次雷达与所述第二二次雷达的位置坐标，确定所述探测对象的第二空间坐标；
应答处理模块903，还用于若所述第一空间坐标与所述第二空间坐标满足预设条件，则确定所述探测对象的空间坐标为所述第一空间坐标或所述第二空间坐标；否则，识别出所述探测对象为虚假对象。
值得说明的是，图9所示实施例提供的二次雷达探测装置，可以执行上述任一方法实施例所提供的方法，其具体实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
图10为本申请提供的一种电子设备的结构示意图。如图10所示，该目标姿态识别的电子设备1000可以包括：射频开关，用于实时从N个按圆周排列的二次雷达天线中选择M个天线重构询问天线阵列结构，所述询问天线阵列结构为稀疏圆形相控天线阵列结构，其中M小于或等于N；
以及至少一个处理器1001和存储器1002。图10示出的是以一个处理器为例的电子设备。
存储器1002，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，程序代码包括计算机操作指令。
存储器1002可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
处理器1001用于执行存储器1002存储的计算机执行指令，以实现以上各方法实施例所述的目标姿态识别方法。
其中，处理器1001可能是一个中央处理器(central processing unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(application specific integrated circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
可选地，存储器1002既可以是独立的，也可以跟处理器1001集成在一起。当所述存储器1002是独立于处理器1001之外的器件时，所述电子设备1000，还可以包括：
总线1003，用于连接所述处理器1001以及所述存储器1002。总线可以是工业标准体系结构(industry standard architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(peripheral component，PCI)总线或扩展工业标准体系结构(extended industrystandard architecture，EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果存储器1002和处理器1001集成在一块芯片上实现，则存储器1002和处理器1001可以通过内部接口完成通信。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random accessmemory，RAM)、磁盘或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，具体的，该计算机可读存储介质中存储有程序指令，程序指令用于上述各实施例中的方法。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种二次雷达探测方法，其特征在于，包括：
获取二次雷达的控制指令，所述二次雷达包括：第一二次雷达以及第二二次雷达；
根据所述控制指令重新确定所述第一二次雷达或所述第二二次雷达的询问天线阵列结构，并通过所述询问天线阵列结构向各个探测对象发送询问信号；
利用多接收机探测模型，根据应答机返回的第一应答信号和第二应答信号确定所述探测对象的状态信息，所述应答机搭载在所述探测对象上，所述第一应答信号为所述第一二次雷达接收到的应答信号，所述第二应答信号为第二二次雷达接收到的应答信号，所述状态信息包括：运动状态、空间位置状态、身份识别标识；
在所述获取二次雷达的控制指令之前，包括：
利用预设优化问题模型，根据询问方向，从所述第一二次雷达或所述第二二次雷达的N个天线中选出M个目标天线，其中，M小于或等于N，所述M个目标天线构成了所述询问天线阵列结构；
将各个所述询问方向与对应的所述询问天线阵列结构的映射关系存储到映射表中；
所述N个天线均匀分布在一预设直径的圆周上，所述询问天线阵列结构包括M个天线构成的稀疏圆形相控阵列，所述询问天线阵列结构在所述二次雷达的询问应答周期中也用于接收所述应答信号。
2.根据权利要求1所述的二次雷达探测方法，其特征在于，在所述获取二次雷达的控制指令之前，还包括：
加载映射表，所述映射表用于记录询问方向与天线阵列结构的对应映射关系，所述询问方向用于表示所述询问信号对应的雷达波束的中心方向角度；
所述根据所述控制指令重新确定所述第一二次雷达或所述第二二次雷达的询问天线阵列结构，包括：
根据所述控制指令中的询问方向以及所述映射表，确定所述第一二次雷达或第二二次雷达的询问天线阵列结构。
3.根据权利要求2所述的二次雷达探测方法，其特征在于，所述利用多接收机探测模型，根据应答机返回的第一应答信号和第二应答信号确定所述探测对象的状态信息，包括：
利用和差波束测角法，根据所述第一应答信号，确定第一来波方位角；
利用和差波束测角法，根据所述第二应答信号，确定第二来波方位角；
利用预设几何测算模型，根据所述第一来波方位角、所述第二来波方位角，所述第一应答信号或所述第二应答信号中所述探测对象的高度，以及所述第一二次雷达与所述第二二次雷达的位置坐标，确定所述状态信息。
4.根据权利要求3所述的二次雷达探测方法，其特征在于，所述预设几何测算模型为双曲线模型，所述利用预设几何测算模型，根据所述第一来波方位角、所述第二来波方位角，所述探测对象的高度，以及所述第一二次雷达与所述第二二次雷达的位置坐标，确定所述状态信息，包括：
利用双曲线模型，根据所述第一来波方位角以及所述第一二次雷达与所述第二二次雷达的位置坐标，确定所述探测对象的第一空间坐标；
利用双曲线模型，根据所述第二来波方位角以及所述第一二次雷达与所述第二二次雷达的位置坐标，确定所述探测对象的第二空间坐标；
若所述第一空间坐标与所述第二空间坐标满足预设条件，则确定所述探测对象的空间坐标为所述第一空间坐标或所述第二空间坐标；
否则，识别出所述探测对象为虚假对象。
5.一种电子设备，其特征在于，包括：
射频开关，用于实时从N个按圆周排列的二次雷达天线中选择M个天线重构询问天线阵列结构，所述询问天线阵列结构为稀疏圆形相控天线阵列结构，其中M小于或等于N；
处理器；以及，
存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；
其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求1至4任一项所述的二次雷达探测方法。
6.一种二次雷达系统，其特征在于，包括：第一二次雷达、第二二次雷达、机载应答机以及中央处理服务器，所述中央处理服务器包括权利要求5所述的电子设备；
所述第一二次雷达或所述第二二次雷达用于向各个探测对象发送询问信号，所述第一二次雷达或所述第二二次雷达包括：按圆形阵列排布的多个天线以及对应的多个用于天线选择的射频开关，所述天线在水平方位上是全向辐射，所述天线在俯仰方向上为余割形状波束；
所述探测对象上搭载有所述机载应答机，用于在接收到所述询问信号后同时向所述第一二次雷达和所述第二二次雷达发送应答信号；
所述中央处理服务器通过无线连接与所述第一二次雷达和所述第二二次雷达进行通讯，以实现权利要求1至4任一项所述的二次雷达探测方法。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4任一项所述的二次雷达探测方法。
8.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4任一项所述的二次雷达探测方法。
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|---|---|---|---|---|
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| CN116069051B (zh) * | 2021-10-29 | 2024-03-19 | 北京三快在线科技有限公司 | 无人机的控制方法、装置、设备及可读存储介质 |
| CN114488118B (zh) * | 2022-01-25 | 2023-09-26 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 机载航管应答机的试飞数据分析处理方法、装置及系统 |
| CN117220760B (zh) * | 2023-11-07 | 2024-01-30 | 辰极智航(北京)科技有限公司 | 一种增益最大化的卫星通信抗干扰方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09288175A (ja) * | 1996-04-19 | 1997-11-04 | Nec Corp | 空港面航空機識別方式 |
| WO2009106320A1 (de) * | 2008-02-25 | 2009-09-03 | IAD Gesellschaft für Informatik, Automatisierung und Datenverarbeitung mbH | Vorrichtung und verfahren zur verbesserten richtungsschätzung und decodierung mittels sekundärradarsignalen |
| JP2011164056A (ja) * | 2010-02-15 | 2011-08-25 | Mitsubishi Electric Corp | 空港面監視方法及び空港面監視システム |
| CN102621544A (zh) * | 2012-03-23 | 2012-08-01 | 四川川大智胜软件股份有限公司 | 一种局部多个s模式二次监视雷达站的协同询问方法 |
| CN103064057A (zh) * | 2012-12-26 | 2013-04-24 | 北京遥测技术研究所 | 一种提高多点时差定位精度的方法 |
| CN104821104A (zh) * | 2015-04-15 | 2015-08-05 | 中国民用航空总局第二研究所 | 一种民航用多点定位的询问方法及多点定位询问系统 |
| CN106066477A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-11-02 | 四川润泽经伟信息技术有限公司 | 航空二次雷达及航空器身份辨识系统及辨识方法 |
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Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
| US20120154199A1 (en) * | 2010-12-20 | 2012-06-21 | Raytheon Company | Omni-directional antenna at a secondary surveillance radar |
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-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09288175A (ja) * | 1996-04-19 | 1997-11-04 | Nec Corp | 空港面航空機識別方式 |
| WO2009106320A1 (de) * | 2008-02-25 | 2009-09-03 | IAD Gesellschaft für Informatik, Automatisierung und Datenverarbeitung mbH | Vorrichtung und verfahren zur verbesserten richtungsschätzung und decodierung mittels sekundärradarsignalen |
| JP2011164056A (ja) * | 2010-02-15 | 2011-08-25 | Mitsubishi Electric Corp | 空港面監視方法及び空港面監視システム |
| CN102621544A (zh) * | 2012-03-23 | 2012-08-01 | 四川川大智胜软件股份有限公司 | 一种局部多个s模式二次监视雷达站的协同询问方法 |
| CN103064057A (zh) * | 2012-12-26 | 2013-04-24 | 北京遥测技术研究所 | 一种提高多点时差定位精度的方法 |
| CN104821104A (zh) * | 2015-04-15 | 2015-08-05 | 中国民用航空总局第二研究所 | 一种民航用多点定位的询问方法及多点定位询问系统 |
| CN106066477A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-11-02 | 四川润泽经伟信息技术有限公司 | 航空二次雷达及航空器身份辨识系统及辨识方法 |
| CN111638509A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-09-08 | 南京晴易航信息科技有限公司 | 基于稀疏阵技术的圆形相控阵二次雷达装置及其探测方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Sparse transmit array design for dual-function radar communications by antenna selection;Xiangrong Wang et al.;Digital Signal Processing;第223-234页 * |
| 二次雷达系统干扰等问题的解决方法;刘嵩义;;电子测试;20191205(23);第124-126页 * |
| 光纤接口ＤＢＦ基带数据模拟器的设计与研制;王向荣 等;电子器件;20110430;第34卷(第2期);第215-218页 * |
| 航管二次雷达测量精度的改善方法;程剑;;电子技术与软件工程(05);第74页 * |
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