CN1641375A - 一种二次雷达应答代码提取与置信度标注算法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种二次雷达应答代码提取与置信度标注算法，它综合利用应答脉冲的位置、Σ与Δ信息和邻近应答的信息，采用了对每个应答脉冲建立脉冲信息表的思路，便于软件编程实现。它具有处理效率高、自适应能力强和便于实时实现等特点。本发明的一种二次雷达应答代码提取与置信度标注算法，可用于二次雷达、敌我识别器、民用航空管理系统的应答信号处理。

Description

一种二次雷达应答代码提取与置信度标注算法

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，特别涉及单脉冲二次雷达的应答信号处理技术。

背景技术

二次雷达应答信号处理中，应答代码提取与置信度标注作为与后续的航迹处理的接口，有十分重要的作用，准确高效的应答代码提取与置信度分析能为后续的航迹处理提供可靠的信息。

所谓应答代码提取就是指确定每架飞机应答的代码值。

所谓置信度标注是对每个二次雷达应答信号脉冲进行归属判断，给出每一个脉冲属于某一个框架的可能性(高或低)。已有的技术文献在置信度分析方面的研究主要限于对四种置信度情况(H0、H1、L0、L1)的判定原则的讨论和研究。目前大多数的文献认为采用以下判断准则是合适的：

H1：脉冲只和本框架相关，和其他框架都无关；

L1：脉冲和本框架相关，和其他框架也有相关；或者，脉冲和本框架无关，和其他框架也都无关；

L0：脉冲和本框架无关，和其他框架有相关；

H0：其它情况。

在判定原则研究方面最具代表性著述可见：Michael C.Stevens，《SecondarySurveillance Radar》，Artech House，Chapter 7。在本发明中，我们称判定原则为置信度判定原则。

但是，采用何种算法实现以上准则，在目前国内外的参考文献中还没有详细的说明。

发明内容

本发明的任务是提供一种二次雷达应答代码提取与置信度标注算法，采用本发明提出的算法，能够一次性完成对脉冲的应答代码提取与置信度标注，并且在应答框架出现交叠时能够进行正确的判断。

下面具体描述发明内容。

先给出如下定义：

定义1：AMP，就是每个应答脉冲的和信道(∑信号)值。

定义2：脉冲的Δ值，值每个脉冲的差信号的值。

定义3：OBA，就是每个应答脉冲的偏视轴角信号，为应答脉冲的∑信号减去Δ信号乘上一个常数：OBA＝∑-αΔ。其中，α为和差两路校正的系数。

定义4：一致性。当两个值的差小于预先设定的某一个门限，就认为这两个值具有一致性。

定义5：脉冲与框架AMP相关/不相关：即是指该脉冲的AMP与该框架参考信号的AMP具有/不具有一致性。

定义6：脉冲与框架OBA相关/不相关：即是指该脉冲的OBA与该框架参考信号的AMP具有/不具有一致性。

定义7：框架的平均AMP、OBA。指的是一个框架所有H1脉冲的AMP、OBA的算术平均值。

每个应答脉冲的置信度判决准则是：分别根据脉冲的AMP和OBA值判定：

脉冲只和本框架相关，和其他框架都无关，判为H1；

脉冲和本框架相关且和其他框架也有相关；或者，脉冲和本框架无关且和其他框架也都无关，判为L1；

脉冲和本框架无关且和其他框架有相关，判为L0；

其它情况，判为H0。

最后的代码和置信度由AMP、OBA联合判定决定，联合判定法则由表2给出(联合判定法则是一个公知的判定法则)。表2中左边第一列是由OBA决定的代码置信度，上边第一行是由AMP决定的代码和置信度，中间即是联合判决的最后结果。比如：如果AMP判定的置信度是L0，而OBA判定的置信度是H1，则最终联合判定的结果由该表可知为L0。

本发明提出的一种二次雷达应答代码提取与置信度标注算法，其特征是它采用下面的步骤：

第一步.生成每个脉冲的相关信息表3，该表包含：“比特位置”、AMP相关性和OBA相关性、框架编码；

其中，“框架编码”为前端处理判定的编码内容，“AMP相关性”和“OBA相关性”判定的方法是：将脉冲的幅度和OBA值分别与框架参考的幅度和OBA值进行比对，如果具有一致性，就相关，反之不相关；

“比特位置”的计算方法是：计算该脉冲的距离值与F1脉冲的距离值的差，然后再除以24(时钟频率为16.552MHz时)所得的余数即是“脉冲在框架中的位置”；

第二步.本步根据第一轮处理获得的信息计算出每个脉冲对应其所属框架的置信度，方法是：

查询第一步生成的每个脉冲相关信息表中的AMP相关信息，如果该脉冲只和该框架相关，则根据置信度判断准则判为H1；如果不和本框架相关但是和另一框架相关，判为L0；如果同时和多个框架相关，判为L1；其余情况判为H0；

同理，再查询第一步生成的每个脉冲相关信息表中的OBA相关信息，根据“OBA相关性”判定的方法进行判定；即如果该脉冲的OBA值只和该框架相关，则根据置信度判断准则判为H1；如果不和本框架相关但是和另一框架相关，判为L0；如果同时和多个框架相关，判为L1；其余情况判为H0；

最后，对于一个脉冲的最终置信度，采用联合判断法则(如表2所示)予以确定；

第三步.本步利用第一轮处理所得的脉冲相关信息表来确定每一个应答的编码值，确定编码内容的方法是：根据第一步生成的脉冲信息表中的“脉冲在框架中的位置”可以直接确定各码位上的码字是0或1。

至此，应答代码提取与置信度标注同时完成。

从以上可知，本发明的一种二次雷达应答代码提取与置信度标注算法具有如下特点：

(1)本发明给出的应答代码提取和置信度标注的方法，能在高密度询问的情况下进行有效的处理，并具有高有效性。能够区分一次询问的不同应答框架的码脉冲，即使在框架重叠严重的时候，仍然能够提取出属于该框架内的脉冲(指示为H1)，与现有的其它应答脉冲码值分析和置信度标注的方法相比，能提供更准确的解码信息。

(2)采用分层处理，处理效率高，便于实时实现。本发明的处理算法基于有效的特征参数，采用联合置信度分析的判据，处理思路清晰简单，运算量不大，采用DSP芯片很容易实现实时运算。

(3).自适应能力强。本发明的处理方法的很多地方使用到门限处理，在不同的门限下的检测概率和虚警概率有变化，在应用与不同的实际工作环境中时能够根据结果实时的调整门限值，达到系统的最佳设置。

附图说明：

图1是DSP对应答脉冲相关信息处理模块的流程图，即第一步处理流程图其完成的功能是检测所有的脉冲，对代码的置信度值作第一次修正，并生成第二轮处理所需要的脉冲相关信息表。

图2是DSP对置信度标注和联合判定处理的流程图，即第二步处理流程图其完成的功能是最终生成每个框架的代码值和置信度。

图3是前端处理提取的特征数据组织表

其中，图3中每一行均为16比特，即为一个字；

(a)图是针对一个框架的特征数据，包括该框架方位角，该框架的F1、F2脉冲的距离值，框架的应答编码内容，以及框架的模式控制和轴向指示信息；

(b)(b)图和(c)图是针对框架中的每一个脉冲的特征数据，包括旁瓣指示比特、该脉冲的距离值、AMP值和OBA值。

图4是根据AMP和OBA判断的值进行最后的联合判断表

其中左边第一列是由OBA决定的代码和置信度，上边第一行是由AMP决定的代码和置信度，中间即是联合判决的最后结果。

图5是代码检测和置信度标注的第二轮处理所需的脉冲相关信息表其中，“框架编号”是记录脉冲落在哪个框架内，“OBA相关性”是记录脉冲是否和框架OBA相关，“AMP相关性”是记录脉冲是否和框架AMP相关，“比特位置”是记录脉冲落在框架的哪个比特位置上，保留是保留给以后扩展使用。

本发明提出的一种二次雷达应答代码提取与置信度标注算法，它综合利用应答脉冲的位置、∑与Δ信息和邻近应答的信息进行处理，具有科学性和便于实时处理的特点。主要是用于二次雷达、敌我识别器、民用航空管理系统的应答信号处理。

具体实施方式

下面给出一种本发明的实施方式和步骤。

我们选用TI TMS320VC5409 DSP来对整个置信度分析算法进行编程实现，DSP读入相应的数据并按照表1给出的格式存放于片内RAM。

第一轮处理。将所有的代码值置为0，置信度置为1，即把所有的码置H0(没有脉冲的时候，全是高置信度的0)；在第一轮处理中，主要是生成每个脉冲的相关信息表，处理流程如图1所示；当一个应答脉冲属于某个框架，并与该框架的参考AMP相关时，根据上面的判决标准，则该码可能为H1或L1，这两中情况的代码均为1，所以这里先将代码置为1；然后，在第二轮处理中在判断是H1还是L1，得到该应答脉冲的置信度。

第二轮处理的流程图如图2所示，从图中可以看到，对于代码为1的脉冲，如果其AMP与其他框架参考脉冲的AMP无关，根据判决标准就判为H1；如果与其他框架参考的AMP相关，则暂判为L1，这时还需根据脉冲的OBA的信息再进一步判断和修正；若该脉冲与自己对应框架的参考OBA相关，则判H1；若与自己对应框架的参考OBA无关，则判L1(修改相应的置信度为0——这是联合判定的结果)。

在第一轮处理中，当一个应答脉冲属于某个框架，但与该框架的参考AMP无关时，根据上面的判决标准，则该码可能为L0或L1，这两中情况的置信度均为0，所以这里先将置信度置为0，在第二轮处理中在判断是L0还是L。根据第二轮处理的流程图，如果应答脉冲与其他框架的参考AMP有相关，根据判决标准就判为L0；如果与其他框架的参考AMP无关，则暂判为L1(修改相应的代码为1)，这时还需根据OBA的信息再作进一步的判断和修正。修正的思路是：若该应答脉冲的OBA与对应框架的参考OBA相关，则判为H1(即修改脉冲的置信度为1)，若应答脉冲的OBA与对应框架的参考OBA无关，则判L1。

第一轮处理使用的数据是从FPGA中FIFO中读入的脉冲、框架以及单脉冲等信息，处理完成后生成脉冲相关信息表，作为第二轮处理的输入。脉冲相关信息表的结构见表3所示。

每个脉冲将生成N(N为自然数)个字的表格，M(M为自然数)个脉冲生成的表格大小为NM。设每个脉冲最多同时落在N个框架内，所以N个字为一组。在表2和表3对应的处理是以N＝4为例(即最多允许四个框架落出现完全交叠和混淆)。

框架编号；脉冲落在哪个框架内；

OBA相关性：脉冲是否和框架OBA相关，1表示相关；

AMP相关性：脉冲是否和框架AMP相关，1表示相关；

比特位置：脉冲落在框架的哪个比特位置上；

保留：未使用的比特位。

这样，就可以实时地完成对一次收到的所有应答框架的代码提取与置信度标注。

Claims (1)

1、一种二次雷达应答代码提取与置信度标注算法，其特征是它采用下面的步骤：

第一步.生成每个脉冲的相关信息表，该表包含：“比特位置”、AMP相关性和OBA相关性、框架编码；

其中，“框架编码”为前端处理判定的编码内容，“AMP相关性”和“OBA相关性”判定的方法是：将脉冲的幅度和OBA值分别与框架参考的幅度和OBA值进行比对，如果具有一致性，就相关，反之不相关；

“比特位置”的计算方法是：计算该脉冲的距离值与F1脉冲的距离值的差，然后再除以24(时钟频率为16.552MHz时)所得的余数即是“脉冲在框架中的位置”；

第二步.本步根据第一轮处理获得的信息计算出每个脉冲对应其所属框架的置信度，方法是：

查询第一步生成的每个脉冲相关信息表中的AMP相关信息，如果该脉冲只和该框架相关，则根据置信度判断准则判为H1；如果不和本框架相关但是和另一框架相关，判为L0；如果同时和多个框架相关，判为L1；其余情况判为H0；

同理，再查询第一步生成的每个脉冲相关信息表中的OBA相关信息，根据“OBA相关性”判定的方法进行判定；即如果该脉冲的OBA值只和该框架相关，则根据置信度判断准则判为H1；如果不和本框架相关但是和另一框架相关，判为L0；如果同时和多个框架相关，判为L1；其余情况判为H0；

最后，对于一个脉冲的最终置信度，采用联合判断法则予以确定；

第三步.本步利用第一轮处理所得的脉冲相关信息表来确定每一个应答的编码值，确定编码内容的方法是：根据第一步生成的脉冲信息表中的“脉冲在框架中的位置”可以直接确定各码位上的码字是0或1；

至此，应答代码提取与置信度标注同时完成。

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