CN116707578B

CN116707578B - 一种基于时隙规划的s模式点名询问调度方法

Info

Publication number: CN116707578B
Application number: CN202310964258.2A
Authority: CN
Inventors: 刘永刚; 蒋鑫; 邹亮
Original assignee: Sichuan Jiuzhou ATC Technology Co Ltd
Current assignee: Sichuan Jiuzhou ATC Technology Co Ltd
Priority date: 2023-08-02
Filing date: 2023-08-02
Publication date: 2023-10-13
Anticipated expiration: 2043-08-02
Also published as: CN116707578A

Abstract

本发明提供一种基于时隙规划的S模式点名询问调度方法，包括如下步骤：步骤1，建立S模式点名询问调度模型；步骤2，由FPGA和PPC协同完成S模式点名询问调度策略；步骤3，执行S模式点名询问/应答关联策略；步骤4，执行S模式点名询问去重策略。本发明在避免询问发射/应答接收存在冲突，提升应答解析正确率的同时，能够滤除异步应答、避免重复询问，提升询问效率并减少空域同频段辐射干扰。

Description

一种基于时隙规划的S模式点名询问调度方法

技术领域

本发明涉及S模式点名询问调度技术领域，具体而言，涉及一种基于时隙规划的S模式点名询问调度方法。

背景技术

二次雷达能够精确探测飞机的方位、高度、速度信息，广泛运用于军民航路飞行监视、日常及军演飞行保障等空中交通管制领域。S模式是一种基于二次雷达架构的的数据通信应用，包含上行询问和下行应答双向数据通道，其中询问又分为全呼和点名两种形式，全呼是指一个询问机针同时对空域内所有应答机的一种询问方式，点名是指一个询问机针分时对空域内某一个应答机的一种询问方式。由于询问-应答都需要占据电磁波传输信道时间，在空域内飞机比较密集的情况下，为了避免询问-应答信号在信号接收时存在交织导致解码受到干扰，需要设计一种点名询问策略，保证询问机对空域内所有飞机的点名询问效率。

现有的S模式点名询问调度方法：在全呼询问时隙之后紧接着进行点名询问，没有对点名询问进行综合排序，该情况的询问发射/应答接收可能存在冲突，导致应答解析错误率上升；不进行询问/应答关联，存在重复询问的情况，导致询问效率下降，并且存在异步应答解析上报的情况。

发明内容

本发明旨在提供一种基于时隙规划的S模式点名询问调度方法，以解决上述现有的S模式点名询问调度方法存在的问题。

本发明提供的一种基于时隙规划的S模式点名询问调度方法，包括如下步骤：

步骤1，建立S模式点名询问调度模型；

步骤2，由FPGA和PPC协同完成S模式点名询问调度策略；

步骤3，执行S模式点名询问/应答关联策略；

步骤4，执行S模式点名询问去重策略。

进一步的，步骤1中，建立S模式点名询问调度模型的方法包括：

将一圈360°均匀划分为若干个扇区，以扇区为单位进行独立配置，每个扇区内部以询问时隙进行调度，一个询问时隙设置一种询问类型，每个扇区支持最多8个询问时隙类型的循环；每一个询问时隙的询问类型分为S模式全呼询问和S模式点名询问。

进一步的，步骤2中，由FPGA和PPC协同完成S模式点名询问调度策略包括：

步骤2.1，PPC在全呼时隙内发起S模式全呼询问，由FPGA进行S模式全呼应答的接收和译码，获取目标的S模式地址和距离并上报给PPC；

步骤2.2，由PPC对每一圈捕获的目标进行S模式点名询问的时隙规划，以扇区为单位确定每一个扇区内的所有S模式点名询问的询问排序，规划每一个S模式点名询问与扇区内点名时隙的对应关系；

步骤2.3，PPC以扇区为单位建立缓存链表，存储下一圈每一个扇区进行S模式点名询问的时隙规划信息，其中，针对单次S模式点名询问的时隙规划信息(a.n)内容包括该S模式点名询问所对应的扇区内询问编号(a.1)、扇区内时隙编号(a.2)、时隙编码起始时间(a.3)、BDS码(a.4)、S模式地址(a.5)、目标预测距离(a.6)以及112位询问编码(a.7)；

步骤2.4，PPC在每一圈开始后，以扇区为单位按先后顺序将缓存链表中存储的S模式点名询问的时隙规划信息下发给FPGA，FPGA收到PPC下发的S模式点名询问的时隙规划信息后，以扇区为单位进行独立缓存；

步骤2.5，FPGA在进行扫描过程中，每个扇区会对S模式点名询问的时隙进行独立编号(b.1)，每个扇区开始后的第一个S模式点名询问的时隙编号为1，该扇区内后续的S模式点名询问的时隙编号依次累加，同时在每一个S模式点名询问的时隙内部进行以时隙触发为起始基准的独立的时间计数(b.2)；

步骤2.6，等天线扫描方位到达每一个扇区起始后，FPGA读取该扇区对应缓存内存储的S模式点名询问的时隙规划信息，如果其中某一条S模式点名询问的时隙规划信息内的时隙编号(a.2)与当前的S模式点名询问的时隙编号(b.1)匹配，同时该条S模式点名询问的时隙规划信息内的时隙编码起始时间(a.3)与当前S模式点名询问的时隙的时间计数(b.2)匹配，则进行该条S模式点名询问的询问编码(a.7)发送。

进一步的，步骤2.2中，需提前规划每一个S模式点名询问在对应点名时隙中的编码时间。

进一步的，步骤3中，执行S模式点名询问/应答关联策略包括：

步骤3.1，在S模式点名询问周期内，FPGA完成应答信号的接收和译码，解析应答数据中获取S模式地址(c.1)；

步骤3.2，当FPGA收到应答M之后，先将该应答M的S模式地址(c.1)与本次触发周期内在该应答M之前的所有询问进行S模式地址(a.5)匹配，筛选出与目标S模式地址匹配的询问；

步骤3.3，然后再依次获取该应答与上一步匹配后的询问的计算距离(c.2)，并将之与每一个询问的目标预测距离(a.6)进行比较，选择计算距离(c.2)和目标预测距离(a.6)的差值满足门限要求的询问与该应答完成最后的匹配(目标译码报文中将填写对应询问的BDS码(a.4)，用来区分对同一个目标不同类型的询问的关联关系)；

步骤3.4，FPGA将完成S模式地址和距离匹配的点名应答信息上报给PPC，将没有与当前时隙内任何询问匹配上的点名应答信息直接丢弃，防止异步应答解析上报降低后续PPC的目标处理效率。

进一步的，步骤3.2中，一个选呼周期内能够针对同一个目标进行多次询问，每一次询问的S模式地址(a.5)相同，按不同的BDS码(a.4)进行类型区分，类型不重复。

进一步的，步骤4中，执行S模式点名询问去重策略包括：

步骤4.1，在FPGA内部开辟两个缓存区，用来分别存储在当前扇区和上一个扇区的S模式点名询问过程中已经匹配上目标应答的询问的S模式地址(a.5)+BDS码(a.4)，其中，缓存1存储上一个扇区的匹配询问信息、缓存2存储当前扇区的匹配询问信息；

步骤4.2，在询问扇区切换时，将缓存2的值赋给缓存1，然后将缓存2清空；

步骤4.3，如果当前扇区有询问新匹配上目标，或者查询到当前扇区的询问在上一个扇区(查询缓存1)已经匹配上目标，并且还没有将该询问的S模式地址(a.5)+BDS码(a.4)写入缓存2，则将该询问的S模式地址(a.5)+BDS码(a.4)写入缓存2；

步骤4.4，在每一次询问前查询到缓存1和缓存2，如果已经有和当次询问相同的S模式地址(a.5)+BDS码(a.4)，则取消当次询问(本次属于旁瓣问通的点名询问除外)，提升询问效率，减少空域同频段辐射干扰。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

相对于现有的S模式点名询问调度方法，本发明在避免询问发射/应答接收存在冲突，提升应答解析正确率的同时，能够滤除异步应答、避免重复询问，提升询问效率并减少空域同频段辐射干扰。具体地：

1、本发明中的S模式询问策略由FPGA和PPC协同完成，由PPC对每一圈捕获的目标进行点名询问的综合时隙规划，建立缓存链表，并在下一圈将链表信息发送给FPGA以扇区为单位进行点名询问，避免询问发射/应答接收存在冲突，提升应答解析正确率；

2、本发明中由FPGA对询问/应答进行关联，匹配目标S模式地址和距离，能够过滤异步应答干扰防止降低后续PPC的目标处理效率，并实现对点名询问时隙的实时优化，避免重复询问、提升询问效率，同时减少空域同频段辐射干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中基于时隙规划的S模式点名询问调度方法的流程图。

图2为本发明实施例中S模式询问调度模型的示意图。

图3为本发明实施例中S模式点名询问时隙编排/应答关联的示意图。

图4为本发明实施例中模式点名去重复询问处理的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

术语解释：

FPGA：Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列。

PPC：即PowerPC（Performance Optimization With Enhanced RISC –Performance Computing，有时简称PPC），是一种精简指令集架构的中央处理器。

S模式地址：给每一个目标飞行器，提前分配的24位地址编码，不重复。

BDS码：为了区分针对同一个目标飞行器进行的不同类型的询问，规定的8位类型编码。

S模式全呼询问：同时针对所有目标飞行器进行的询问，当目标飞行器接收到询问后不需要匹配S模式地址便会进行相应的应答。

S模式点名询问：针对每一个目标飞行器单独进行的询问，当目标飞行器接收到询问并匹配上询问中的S模式地址后才会进行相应的应答。

如图1所示，本实施例提出一种基于时隙规划的S模式点名询问调度方法，包括如下步骤：

步骤1，建立S模式点名询问调度模型：

如图2所示，将一圈360°均匀划分为128个扇区，以扇区为单位进行独立配置，每个扇区内部以询问时隙（触发周期）进行调度，一个询问时隙可设置一种询问类型，每个扇区可支持最多8个询问时隙类型的循环。

每一个询问时隙的询问类型可分为S模式全呼询问和S模式点名询问，其中，S模式全呼询问的一个触发周期内只支持一次S模式全呼询问，而S模式点名询问时隙编排如图2所示，一个S模式点名询问周期内可支持最多64次S模式选呼询问（针对多个目标，每个目标也可进行多次不同BDS类别的点名询问）。

步骤2，由FPGA和PPC协同完成S模式点名询问调度策略：

步骤2.1，PPC在全呼时隙内发起S模式全呼询问，由FPGA进行S模式全呼应答的接收和译码，获取目标的S模式地址和距离等信息上报给PPC。

步骤2.2，由PPC对每一圈捕获的目标进行S模式点名询问的时隙规划，以扇区为单位确定每一个扇区内的所有S模式点名询问的询问排序，规划每一个S模式点名询问与扇区内点名时隙的对应关系；考虑多个S模式点名询问的询问发送和应答接收可能存在相互干扰的问题，需提前规划每一个S模式点名询问在对应点名时隙中的编码时间以规避干扰情况的发生；

步骤2.3，PPC以扇区为单位建立缓存链表，存储下一圈每一个扇区进行S模式点名询问的时隙规划信息，其中，针对单次S模式点名询问的时隙规划信息(a.n)内容包括该S模式点名询问所对应的扇区内询问编号(a.1)、扇区内时隙编号(a.2)、时隙编码起始时间(a.3)、BDS码(a.4)、S模式地址(a.5)、目标预测距离(a.6)以及112位询问编码(a.7)等；

步骤3，执行S模式点名询问/应答关联策略：

步骤3.1，在S模式点名询问周期内，FPGA完成应答信号的接收和译码，解析应答数据中获取S模式地址(c.1)。

步骤3.2，如图3所示，当FPGA收到应答M之后，先将该应答M的S模式地址(c.1)与本次触发周期内在该应答M之前的所有询问进行S模式地址(a.5)匹配，筛选出与目标S模式地址匹配的询问(需要注意的是：一个选呼周期内可针对同一个目标进行多次询问，每一次询问的S模式地址(a.5)相同，按不同的BDS码(a.4)进行类型区分，类型不重复)；

步骤4，执行S模式点名询问去重策略：

步骤4.1，如图4所示，在FPGA内部开辟两个缓存区，用来分别存储在当前扇区和上一个扇区的S模式点名询问过程中已经匹配上目标应答的询问的S模式地址(a.5)+BDS码(a.4)，其中，缓存1存储上一个扇区的匹配询问信息、缓存2存储当前扇区的匹配询问信息；

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于时隙规划的S模式点名询问调度方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，建立S模式点名询问调度模型；

步骤2，由FPGA和PPC协同完成S模式点名询问调度策略；

步骤3，执行S模式点名询问/应答关联策略；

步骤4，执行S模式点名询问去重策略；

步骤3中，S模式点名询问/应答关联策略包括：

步骤3.1，在S模式点名询问周期内，FPGA完成应答信号的接收和译码，解析应答数据中获取S模式地址；

步骤3.2，当FPGA收到应答M之后，先将该应答M的S模式地址与本次触发周期内在该应答M之前的所有询问进行S模式地址匹配，筛选出与目标S模式地址匹配的询问；

步骤3.3，然后再依次获取该应答与上一步匹配后的询问的计算距离，并将之与每一个询问的目标预测距离进行比较，选择计算距离和目标预测距离的差值满足门限要求的询问与该应答完成最后的匹配；

步骤3.4，FPGA将完成S模式地址和距离匹配的点名应答信息上报给PPC，将没有与当前时隙内任何询问匹配上的点名应答信息直接丢弃。

2.根据权利要求1所述的基于时隙规划的S模式点名询问调度方法，其特征在于，步骤1中，建立S模式点名询问调度模型的方法包括：

将一圈360°均匀划分为若干个扇区，以扇区为单位进行独立配置，每个扇区内部以询问时隙进行调度，一个询问时隙设置一种询问类型，每个扇区支持1~8个询问时隙的循环；每一个询问时隙的询问类型分为S模式全呼询问和S模式点名询问。

3.根据权利要求2所述的基于时隙规划的S模式点名询问调度方法，其特征在于，步骤2中，由FPGA和PPC协同完成S模式点名询问调度策略包括：

步骤2.3，PPC以扇区为单位建立缓存链表，存储下一圈每一个扇区进行S模式点名询问的时隙规划信息，其中，针对单次S模式点名询问的时隙规划信息内容包括该S模式点名询问所对应的扇区内询问编号、扇区内时隙编号、时隙编码起始时间、BDS码、S模式地址、目标预测距离以及112位询问编码；

步骤2.5，FPGA在进行扫描过程中，每个扇区会对S模式点名询问的时隙进行独立编号，每个扇区开始后的第一个S模式点名询问的时隙编号为1，该扇区内后续的S模式点名询问的时隙编号依次累加，同时在每一个S模式点名询问的时隙内部进行以时隙触发为起始基准的独立的时间计数；

步骤2.6，等天线扫描方位到达每一个扇区起始后，FPGA读取该扇区对应缓存内存储的S模式点名询问的时隙规划信息，如果其中某一条S模式点名询问的时隙规划信息内的时隙编号与当前的S模式点名询问的时隙编号匹配，同时该条S模式点名询问的时隙规划信息内的时隙编码起始时间与当前S模式点名询问的时隙的时间计数匹配，则进行该条S模式点名询问的询问编码发送。

4.根据权利要求3所述的基于时隙规划的S模式点名询问调度方法，其特征在于，步骤2.2中，需提前规划每一个S模式点名询问在对应点名时隙中的编码时间。

5.根据权利要求1所述的基于时隙规划的S模式点名询问调度方法，其特征在于，步骤3.2中，一个选呼周期内能够针对同一个目标进行多次询问，每一次询问的S模式地址相同，按不同的BDS码进行类型区分，类型不重复。

6.根据权利要求1所述的基于时隙规划的S模式点名询问调度方法，其特征在于，步骤4中，S模式点名询问去重策略包括：

步骤4.1，在FPGA内部开辟两个缓存区，用来分别存储在当前扇区和上一个扇区的S模式点名询问过程中已经匹配上目标应答的询问的S模式地址+BDS码，其中，缓存1存储上一个扇区的匹配询问信息，缓存2存储当前扇区的匹配询问信息；

步骤4.3，如果当前扇区有询问新匹配上目标，或者查询到当前扇区的询问在上一个扇区已经匹配上目标，并且还没有将该询问的S模式地址+BDS码写入缓存2，则将该询问的S模式地址+BDS码写入缓存2；

步骤4.4，在每一次询问前查询到缓存1和缓存2，如果已经有和当次询问相同的S模式地址+BDS码，则取消当次询问。