CN115097411A - 基于自适应采样二次雷达应答码位幅度提取的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于自适应采样二次雷达应答码位幅度提取的方法，包括以下步骤：S1、采用高低频双路AD采集视频信号，低频AD采集的数据进行原码过程处理，高频AD采集的数据进行码位幅度的提取；S2、根据码位脉冲宽度以及码位占据情况，自适应调整有效采样次数以及采样点位置；S3、对多次采样的幅度值进行去偏重滤除法，得到最终码位的幅度。本发明提高了码位幅度采样次数，大大的提高码位采样幅度的准确率。减少因某一些时刻收到随机噪声干扰的影响，进而的提升码位幅度的准确率。

Description

基于自适应采样二次雷达应答码位幅度提取的方法

技术领域

本发明涉及二次雷达译码技术领域，具体涉及一种基于自适应采样二次雷达应答码位幅度提取的方法。

背景技术

常规二次雷达的身份代码处理由译码处理和数据处理两部分完成。译码处理主要是完成应答框架和应答码位的检测与提取以及码位脉冲幅度、码位占据标识、框架串扰标识等信息采集，张尉.二次雷达原理[M].北京：国防工业出版社,2009。数据处理根据译码上报的目标应答码位值、码位幅度值、框架串扰标志和码位占据标志等信息综合处理得到有效询问波束范围内目标的最终身份代码，吴兵、羊洪国吴晓华.一种二次雷达身份代码聚合提取的方法[J].科技与创新，2021,24:64~65。数据处理的综合处理涉及到至关重要的码位幅度信息，直接影响到身份代码的码位值以及码位置信度，故提高码位幅度的采集精度可直接提升译码处理的准确性和身份代码以及代码置信度的准确率，进而提升二次雷达的工作性能。

在二次雷达传统译码处理中，对接收机输出的视频信号进行AD采样，并通过移位寄存器将整个应答信号存储。再对存储的数据进行6dB检测、框架检测和码位检测，然后对各码位的幅度进行采集，最后将整个应答译码信息上报至数据处理模块。译码模块中的译码器时钟频率与应答脉冲定时误差要相匹配，脉冲译码时间窗宽度既能覆盖所有的有效应答脉冲，但又不能让串扰脉冲作为应答进入到窗口内，经林肯实验室研究表明，译码器时钟频率为8.276MHz为最优设计，故传统译码处理中统一采用的时钟是8.276MHz。根据ICAO附件10对应答机的应答脉冲规范要求，应答脉冲的宽度为0.45us±0.1us，用8.276MHz的时钟采样，理想情况下脉冲幅度采集只有2次~4次，考虑到去脉冲干扰，需丢弃上升沿时刻或下降沿时刻附近的1次或2次的幅度采样值，故实际中只有1次或2次为采样幅度可使用，实际应用中，均是以脉冲中间位置的采样点幅度值直接作为译码数据中的码位幅度值。传统的译码处理会出现以下缺点。

(1)脉冲幅度采样的样本数量过少，可利用的数据有限。

(2)未交织的应答脉冲在随机噪声的干扰下，在采样次数太少的条件下，其幅度采集波动性和误差都相对较大；在目标交织导致应答串扰以及有限的采样次数下，码位幅度易采集受到干扰的交织幅度，并将其作为最终码位幅度上报，导致真实的码位幅度不够准确，从而导致在后续代码综合处理时，会出现身份代码和置信度也不够准确，进而表现出探测目标出现错码的现象。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于自适应采样二次雷达应答码位幅度提取的方法解决了传统方法中幅度采样的样本过少以及幅度采样点的选择会导致码位采样幅度不准的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于自适应采样二次雷达应答码位幅度提取的方法，包括以下步骤：

S1、采用高低频双路AD采集视频信号，低频AD采集的数据进行原码过程处理，高频AD采集的数据进行码位幅度的提取；

S2、根据码位脉冲宽度以及码位占据情况，自适应调整有效采样次数以及采样点位置；

S3、对多次采样的幅度值进行去偏重滤除法，得到最终码位的幅度。

进一步地：所述步骤S1的具体步骤为：

S11、对第一路AD以8.276MHz为采样时钟频率对视频信号进行采样、数据存储，并按译码处理流程进行处理；

S12、对第二路AD以m倍8.276MHz为采用时钟频率对视频信号进行采样、数据存储；

S13、当译码处理过程中完成应答框架以及应答脉冲码位的检测后，在需要提取码位幅度时，将此时刻位置同步至第二路AD采样对应的数据存储位置，开始提取码位幅度。

进一步地：所述m的取值范围为4至10以内的整数。

进一步地：所述步骤S2的具体步骤为：

S21、根据已检测出的码位脉冲宽度以及码位占据情况信息，获取码位内有效采样次数以及有效采样点的位置；

S22、若码位宽度为0.35us~0.55us，表明是独立的脉冲码位，未被占据，无码位重叠的情况，则对整个脉冲宽度进行幅度采集，得到采样次数N和采样幅度S_i,i=1,2…N，i为采样序号；

S23、若码位宽度为0.56us~1.40us，表明脉冲码位有占据，判断出脉冲码位重叠的情况；

S24、脉冲码位若是前沿重叠，剔除交织的部分，只采集后沿未被重叠宽度部分的幅度，得到采样次数N和采样幅度S_i,i=1,2…N；

S25、脉冲码位若是后沿重叠，剔除交织的部分，只采集前沿未被重叠宽度部分的幅度，得到采样次数N和采样幅度S_i,i=1,2…N；

S26、脉冲码位若是前后沿重叠，则对整个脉冲宽度进行幅度采集，得到采样次数N和采样幅度S_i,i=1,2…N。

进一步地：所述采样次数N的计算公式为：

上式中，T为脉冲有效宽度，T_S=1/Fs，Fs为AD采样时钟频率，T_S为AD采样时钟频率的倒数。

进一步地：所述步骤S3的具体步骤为：

S31、根据码位幅度的采样次数N，决定去偏重滤除法中滤除次数k，若N≤3，则k=0；若4≤N≤5，则k=1；若6≤N≤10，则k=2；若N≥11，则k=3；

S32、计算N次采样幅度S_i,i=1,2…N的平均值Vaule₁，若k=0，平均值Vaule₁即为最终码位幅度数值；

S33、若k为非0正整数，则找出采样值Sa_i,i=1,2…N-a+1(a=1，…k)中，与平均值Vaule_a差值的绝对值最大的采样值

，并剔除该采样值

；

其中，采样幅度S_i剔除与平均值Vaule₁差值的绝对值最大的采样值(S_a1)后记为Sa_i，a为剔除采样值的次数，初始值为1；

S34、计算剔除

后的采样值Sa_i,i=1,2,…N-a对应的平均值Vaule_a+1；

S35、每剔除一次采样值，a值加1，同时滤除次数k值减1，若k值为0则进入步骤S36，若k值不为0则继续执行步骤S33~S35；

S36、若k为0时，则将平均值Vaule_a+1作为最终码位幅度值。

进一步地：所述平均值Vaule₁的计算公式为：

上式中，S_i为采样幅度，N为采样次数。

进一步地：所述采样值

对应的最大采样位置MaxDiffVaule的计算公式为：

上式中， abs()为绝对值函数。

进一步地：所述平均值Vaule_a+1的计算公式为：

上式中，a为剔除采样值的次数。

本发明的有益效果为：本发明提出以双路高低时钟频率AD对视频信号采样，在不改变原译码处理流程的条件下，可提高m倍的码位脉冲幅度采样次数。

本发明提出由码位脉冲宽度以及码位占据情况，自适应调整有效采样次数以及采样点位置，减少了因码位重叠导致幅度干扰的影响，从而得到有效码位幅度的采样值，同时对采集多次不同时刻的码位幅度进行去偏重滤除法，再次减少因某一些时刻收到随机噪声干扰导致的幅度不准确，从而提升码位幅度的准确率，结合数据处理中代码聚合提取，提高身份代码和代码置信度的正确率，进而使二次雷达的工作性能更佳。

随着本发明在询问机设备上的应用，改善了二次雷达的译码性能以及探测观察效果，提升了设备的性能，得到用户的高度认可，减轻值班人员的工作量，为保证飞机的飞行安全提供了有力保障。

附图说明

图1 是本发明步骤1双路AD采样设计示意图；

图2 是本发明步骤2有效码位幅度采样点的选择示意图；

图3 是本发明步骤3中去偏重滤除法的设计流程图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

图1为双路AD采样设计示意图，S1、采用高低频双路AD采集视频信号，低频AD采集的数据进行原码过程处理，高频AD采集的数据进行码位幅度的提取；其具体过程为：

步骤11：第一路以8.276MHz为AD采样时钟频率对视频信号进行采样、数据存储(此路AD视为低频采样)，然后按原译码处理流程进行处理；

步骤12：第二路以m倍8.276MHz(m取值范围是4至10内的整数)为AD采样时钟频率对视频信号进行采样、数据存储(此路AD视为高频采样)；

步骤13：当原译码处理过程中完成了应答框架以及应答脉冲码位的检测后，在需要提取码位幅度时，将此时刻位置同步至第二路AD采样对应的数据存储位置，开始提取码位脉冲的幅度值。

图2为有效码位幅度采样点的选择示意图，S2、根据码位脉冲宽度以及码位占据情况，自适应调整有效采样次数以及采样点位置；其具体过程为：

步骤21：根据码位脉冲宽度以及码位占据情况，获取码位内有效采样次数；

步骤22：若码位宽度为0.35us~0.55us，表明是独立的脉冲码位，未被占据，无码位重叠的情况，如图2中示例脉冲1所示，需对整个脉冲宽度进行幅度采集，得到采样次数N和采样幅度(Si,i=1,2…N)；

步骤23：若码位宽度为0.56us~1.40us，表明脉冲码位有占据，判断出脉冲码位重叠的情况，如图2中示例脉冲2和示例脉冲3所示；

步骤24：若是前沿重叠，需剔除交织的部分，只采集后沿未被重叠宽度部分的幅度，得到采样次数N和采样幅度(Si,i=1,2…N)；

步骤25：若是后沿重叠，需剔除交织的部分，只采集前沿未被重叠宽度部分的幅度，得到采样次数N和采样幅度(Si,i=1,2…N)；

步骤26：若是前后沿重叠，则对整个脉冲宽度进行幅度采集，得到采样次数N和采样幅度(Si,i=1,2…N)。

图2中示例脉冲2，视为有2个码位占据的情况，第1个码位是后沿重叠情况，在码位幅度采集时，只有前沿部分未被交织，中间交叠部分为干扰幅度，故只采集前沿部分未被交织的幅度样本点视为有效的幅度样本点；第2个码位是前沿重叠的情况，在码位幅度采集时，只有后沿部分未被交织，中间交叠部分为干扰幅度，故只采集后沿部分未被交织的幅度样本点视为有效的幅度样本点。

图2中示例脉冲3，视为有3个码位占据的情况，第1个码位是后沿重叠情况，在码位幅度采集时，只有前沿部分未被交织，中间有交叠是干扰幅度，故只采集前沿部分未被交织的幅度样本点视为有效的幅度样本点；第2个码位是前后沿重叠的情况，整个脉宽内均交叠是干扰幅度，在码位幅度采集时，故需采集整个脉宽内的幅度样本点，并置上前后交织的标志；第3个码位是前沿重叠的情况，在码位幅度采集时，只有后沿部分未被交织，中间交叠部分为干扰幅度，故只采集后沿部分未被交织的幅度样本点视为有效的幅度样本点。

图3为去偏重滤除法的设计流程图，S3、对多次采样的幅度值进行去偏重滤除法，得到最终码位的幅度。

步骤31：根据码位幅度采样次数(N)，来决定去偏重滤除法中滤除次数(k)，若N≤3，则k=0；若4≤N≤5，则k=1；若6≤N≤10，则k=2；若N≥11，则k=3；

步骤32：计算出N次幅度采样值(S_i,i=1,2…N)的平均值(Vaule1)，若k=0，则平均值(Vaule1)即为最终码位幅度数值；

步骤33：若k为非0正整数，则找出采样值 (Sa_i,i=1,2…N-a+1(a=1，…k)) 中，与平均值(Vaulea)差值(绝对值)最大的采样值(

)，并剔除该采样值(

)。

Sa_i为码位脉冲的N个幅度采样值, MaxDiffVaule对应位置的采样幅度值标记为

。原幅度采集样本剔除

后标记为Sa_i。

再计算（N-a）次采样值(Sai,i=1,2,…N-a)对应的平均值(Vaule_a+1)。

步骤34：a是执行的次数，每剔除一次，a值加1,同时滤除次数k值减1。

步骤35：若k值为0则跳转至步骤36，若k值不为0则继续执行步骤33~步骤35。

步骤36：若k为0时，则计算的最后平均值即是最终码位幅度值。

本发明提出以双路高低时钟频率AD对视频信号采样，在不改变原译码处理流程的条件下，可提高m倍的码位脉冲幅度采样次数。

本发明提出由码位脉冲宽度以及码位占据情况，自适应调整有效采样次数以及采样点位置，减少了因码位重叠导致幅度干扰的影响，从而得到有效码位幅度的采样值，同时对采集多次不同时刻的码位幅度进行去偏重滤除法，再次减少因某一些时刻收到随机噪声干扰导致的幅度不准确，从而提升码位幅度的准确率，结合数据处理中代码聚合提取，提高身份代码和代码置信度的正确率，进而使二次雷达的工作性能更佳。

随着本发明在询问机设备上的应用，改善了二次雷达的译码性能以及探测观察效果，提升了设备的性能，得到用户的高度认可，减轻值班人员的工作量，为保证飞机的飞行安全提供了有力保障。

从实现过程出发，利用本发明中处理思路，而更改AD采样时钟或增设AD个数或换一种对多次采样幅度值进行干扰处理的方法，也能达到提高码位幅度准确度的目的。

Claims (9)

1.一种基于自适应采样二次雷达应答码位幅度提取的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用高低频双路AD采集视频信号，低频AD采集的数据进行原码过程处理，高频AD采集的数据进行码位幅度的提取；

S2、根据码位脉冲宽度以及码位占据情况，自适应调整有效采样次数以及采样点位置；

S3、对多次采样的幅度值进行去偏重滤除法，得到最终码位的幅度。

2.根据权利要求1所述的基于自适应采样二次雷达应答码位幅度提取的方法，其特征在于，所述步骤S1的具体步骤为：

S11、对第一路AD以8.276MHz为采样时钟频率对视频信号进行采样、数据存储，并按译码处理流程进行处理；

S12、对第二路AD以m倍8.276MHz为采用时钟频率对视频信号进行采样、数据存储；

S13、当译码处理过程中完成应答框架以及应答脉冲码位的检测后，在需要提取码位幅度时，将此时刻位置同步至第二路AD采样对应的数据存储位置，开始提取码位幅度。

3.根据权利要求2所述的基于自适应采样二次雷达应答码位幅度提取的方法，其特征在于，所述m的取值范围为4至10以内的整数。

4.根据权利要求1所述的基于自适应采样二次雷达应答码位幅度提取的方法，其特征在于，所述步骤S2的具体步骤为：

S21、根据已检测出的码位脉冲宽度以及码位占据情况信息，获取码位内有效采样次数以及有效采样点的位置；

S22、若码位宽度为0.35us~0.55us，表明是独立的脉冲码位，未被占据，无码位重叠的情况，则对整个脉冲宽度进行幅度采集，得到采样次数N和采样幅度S_i,i=1,2…N，i为采样序号；

S23、若码位宽度为0.56us~1.40us，表明脉冲码位有占据，判断出脉冲码位重叠的情况；

S24、脉冲码位若是前沿重叠，剔除交织的部分，只采集后沿未被重叠宽度部分的幅度，得到采样次数N和采样幅度S_i,i=1,2…N；

S25、脉冲码位若是后沿重叠，剔除交织的部分，只采集前沿未被重叠宽度部分的幅度，得到采样次数N和采样幅度S_i,i=1,2…N；

S26、脉冲码位若是前后沿重叠，则对整个脉冲宽度进行幅度采集，得到采样次数N和采样幅度S_i,i=1,2…N。

5.根据权利要求4所述的基于自适应采样二次雷达应答码位幅度提取的方法，其特征在于，所述采样次数N的计算公式为：

上式中，T为脉冲有效宽度，T_S=1/Fs，Fs为AD采样时钟频率，T_S为AD采样时钟频率的倒数。

6.根据权利要求1所述的基于自适应采样二次雷达应答码位幅度提取的方法，其特征在于，所述步骤S3的具体步骤为：

S31、根据码位幅度的采样次数N，决定去偏重滤除法中滤除次数k，若N≤3，则k=0；若4≤N≤5，则k=1；若6≤N≤10，则k=2；若N≥11，则k=3；

S32、计算N次采样幅度S_i,i=1,2…N的平均值Vaule₁，若k=0，平均值Vaule₁即为最终码位幅度数值；

S33、若k为非0正整数，则找出采样值Sa_i,i=1,2…N-a+1(a=1，…k)中，与平均值Vaule_a差值的绝对值最大的采样值

，并剔除该采样值

；

其中，采样幅度S_i剔除与平均值Vaule₁差值的绝对值最大的采样值S_a1后记为Sa_i，a为剔除采样值的次数，初始值为1；

S34、计算剔除

后的采样值Sa_i,i=1,2,…N-a对应的平均值Vaule_a+1；

S35、每剔除一次采样值，a值加1，同时滤除次数k值减1，若k值为0则进入步骤S36，若k值不为0则继续执行步骤S33~S35；

S36、若k为0时，则将平均值Vaule_a+1作为最终码位幅度值。

7.根据权利要求6所述的基于自适应采样二次雷达应答码位幅度提取的方法，其特征在于，所述平均值Vaule₁的计算公式为：

上式中，S_i为采样幅度，N为采样次数。

8.根据权利要求6所述的基于自适应采样二次雷达应答码位幅度提取的方法，其特征在于，所述采样值

对应的最大采样位置MaxDiffVaule的计算公式为：

上式中， abs()为绝对值函数。

9.根据权利要求6所述的基于自适应采样二次雷达应答码位幅度提取的方法，其特征在于，所述平均值Vaule_a+1的计算公式为：

上式中，a为剔除采样值的次数。

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