摘 要： 傳統(tǒng)二次雷達(dá)A/C模式解碼都是基于詢問?應(yīng)答的合作模式，且有空間濾波，解碼相對容易。對于非合作的純接收系統(tǒng)如何對A/C應(yīng)答進(jìn)行解碼，提出了一種在基帶進(jìn)行相關(guān)處理的解碼方法，可在非合作的情況下對A/C應(yīng)答進(jìn)行有效解碼，同時(shí)還可以通過改變門限的大小來滿足不同場合的精度要求。另外還提出了A/C模式應(yīng)答碼的識別方法，該方法在多點(diǎn)定位中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞： 二次雷達(dá)； A/C模式； 相關(guān)法； 多點(diǎn)定位

中圖分類號： TN953?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）01?0044?02

0 引 言

二次雷達(dá)是現(xiàn)代交通管制系統(tǒng)中的重要組成部分，它利用機(jī)載應(yīng)答機(jī)應(yīng)答地面詢問機(jī)發(fā)射的電磁波對目標(biāo)進(jìn)行探測定位[1]。空管雷達(dá)系統(tǒng)中的二次雷達(dá)就是它的典型應(yīng)用，空管二次雷達(dá)常用的基本工作模式為傳統(tǒng)的A/C模式和S模式。A模式提供飛機(jī)的識別代碼，C模式提供飛機(jī)的高度碼。傳統(tǒng)的A/C模式多采用滑窗法進(jìn)行解碼，但該解碼方法仍然存在較多的目標(biāo)幻影、多目標(biāo)的混疊和異步串?dāng)_等問題。

本文針對傳統(tǒng)解碼方法的缺陷，在傳統(tǒng)滑窗法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用了相關(guān)處理的方法，一定程度上提高了A/C模式解碼的準(zhǔn)確率。

1 A/C模式的應(yīng)答格式

A模式、C模式的應(yīng)答碼格式相同，應(yīng)答碼由16個(gè)信息碼組成[2]，這些碼位的代碼依次是F1、C1、A1、C2、A2、C4、A4、X、B1、D1、B2、D2、B4、D4、F2和SPI，如圖1所示。

圖1 應(yīng)答信號格式

每個(gè)碼元有兩種狀態(tài)，即有脈沖和無脈沖。有脈沖時(shí)為“1”狀態(tài)，無脈沖時(shí)為“0”狀態(tài)。F1和F2叫做框架脈沖，其0.5電平處脈沖前沿間隔為（20.3±0.1）μs，它是空管二次雷達(dá)回波的標(biāo)志脈沖，恒為“1”狀態(tài)。X位是備用位，恒為0。兩個(gè)框架脈沖之間的其余12個(gè)碼位為信息碼位，SPI碼位是特殊位置識別碼，一般不用。當(dāng)2架飛機(jī)互相接近或者應(yīng)答碼相同時(shí)，調(diào)度員可以要求其中一架飛機(jī)增加一個(gè)SPI脈沖以便可以準(zhǔn)確識別[3]。

2 算法的分析與對比

2.1 算法思想

對于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的A/C模式應(yīng)答碼，首先F1和F2作為應(yīng)答模式的框架脈沖是恒定不變的；另外備用位X，它的值也是固定的，恒為“0”；而對于其他的12個(gè)信息碼位，每個(gè)碼元的前0.45 μs是不固定的，但后1 μs的數(shù)值是固定的，應(yīng)恒為“0”；而SPI位只會在A模式中存在，且一般不用。

根據(jù)應(yīng)答碼的上述特點(diǎn)，可以將一條應(yīng)答碼中確定的位提取出來組成一組新的數(shù)據(jù)，作為相關(guān)算法的標(biāo)準(zhǔn)碼元。將采集到的數(shù)據(jù)與該標(biāo)準(zhǔn)碼元進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，來判斷是否檢測到有效的數(shù)據(jù)。

采樣時(shí)鐘[4]為20 MHz，這樣每個(gè)碼元將會有29個(gè)采樣點(diǎn)。一個(gè)完整的報(bào)文將會有415個(gè)采樣點(diǎn)。對于有效的A/C模式應(yīng)答碼，其中每個(gè)碼元的第10～29個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)在理想的狀態(tài)下應(yīng)都為零，不過由于各種干擾的存在，這些采樣點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)會出現(xiàn)不為零的狀態(tài)，為了減少這種干擾的影響，可以采用相關(guān)處理的方法，來統(tǒng)計(jì)采樣點(diǎn)中“0”的個(gè)數(shù)。對于有效的A/C模式應(yīng)答信號，這些采樣點(diǎn)為“0”的個(gè)數(shù)應(yīng)該是相當(dāng)多的。另外F1和F2作為應(yīng)答模式的框架脈沖是恒定不變的，它們的29個(gè)采樣點(diǎn)中，前1～9個(gè)采樣點(diǎn)應(yīng)恒為“1”。另外還有備用位X，它的29個(gè)采樣點(diǎn)應(yīng)都為“0”。

2.2 算法實(shí)現(xiàn)

工作流程如下：以20 MHz的采樣頻率采集（20.3+0.45）μs的時(shí)間，得到一個(gè)長度為415位的數(shù)據(jù)，先判斷這415位數(shù)據(jù)是否存在一個(gè)框架脈沖，如果存在，再進(jìn)行后續(xù)的判斷；如果不存在，則直接舍去，重新進(jìn)行新數(shù)據(jù)的采集判斷。

如果存在框架脈沖，則將所有碼元的第10～29個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)提取出來，組成一個(gè)新的289位長度的數(shù)據(jù)，將該組新數(shù)據(jù)與一個(gè)長度同樣為289位且值為“0”的數(shù)據(jù)做相關(guān)處理，計(jì)算采樣數(shù)據(jù)中“0”的個(gè)數(shù)，當(dāng)“0”的個(gè)數(shù)超過某一門限時(shí)，才認(rèn)為檢測到了有效的數(shù)據(jù)。

最后，判斷各個(gè)碼元是有脈沖還是無脈沖，即為“0”還是為“1”，取各碼元的前1～9個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，為減小干擾，取中間的3～4個(gè)采樣點(diǎn)，判斷是否都為“1”，若為“1”，則該碼元的值為“1”，反之，則為“0”。

解碼流程如圖2所示。

2.3 算法對比

傳統(tǒng)的滑窗處理技術(shù)在簡單環(huán)境和飛機(jī)數(shù)目分散的場合，應(yīng)用較方便，但當(dāng)飛機(jī)的數(shù)目多于兩架或者更多時(shí)常會產(chǎn)生虛假判斷或信息丟失的問題，所以滑窗法一般限于同時(shí)處理兩個(gè)應(yīng)答的情況。它處理的機(jī)制為：第一個(gè)應(yīng)答被檢測，隨后21 μs中檢測到的應(yīng)答作為臨時(shí)檢測，如果另外又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)重疊應(yīng)答，這個(gè)臨時(shí)檢測就被取消，隨著每一個(gè)應(yīng)答的臨時(shí)檢測會因?yàn)槌霈F(xiàn)一個(gè)重疊的應(yīng)答而被取消的過程不斷進(jìn)行，最后一個(gè)應(yīng)答不再取消，因?yàn)闆]有其他的重疊會影響它[5]。由此可以看出，第一個(gè)和最后一個(gè)檢測到的框架被認(rèn)可，而中間的“虛假”應(yīng)答被忽略。如果存在3架飛機(jī)，位于中間的飛機(jī)將不能顯示。

圖2 解碼流程

對于相關(guān)法，因數(shù)據(jù)采集是連續(xù)不斷的，且每采集一個(gè)新的數(shù)據(jù)，所有原來的數(shù)據(jù)依次往前移一個(gè)，數(shù)據(jù)的長度保持不變，即舍掉時(shí)間最早的一個(gè)采樣值，所以產(chǎn)生丟點(diǎn)的可能性要小的多。另外滑窗法在很大程度上依賴于框架脈沖的檢測，而相關(guān)法不僅判斷框架脈沖，還判斷一條應(yīng)答碼中各個(gè)碼元的部分確定位，所以相關(guān)法的準(zhǔn)確度相比較傳統(tǒng)的滑窗法來說，要高的多。

3 A/C模式應(yīng)答信號的識別

機(jī)載應(yīng)答機(jī)發(fā)出的A/C模式應(yīng)答信號采用相同的格式，根據(jù)兩種模式信號的編碼規(guī)則和應(yīng)用的意義，總結(jié)出了一些識別的方法。

A模式為飛機(jī)的識別應(yīng)答碼，信息碼排列順序?yàn)椋?/p>

A4A2A1 B4B2B1 C4C2C1 D4D2D1

C模式為飛機(jī)的高度碼，信息碼排列順序?yàn)椋?/p>

D1D2D4 A1A2A4 B1B2B4 C1C2C4

識別方法如下[6]：

（1） 檢測是否存在SPI位，如果存在則代表是A模式；

（2） 如果D1=1，則為A模式；

（3） 按A模式解碼，如果為7700，7600或7500，則是A模式；

（4） 根據(jù)海拔高度與高度碼的對應(yīng)關(guān)系表分析，如果C4C2C1的解碼結(jié)果為0，5或7時(shí)，則為A模式。

4 結(jié) 語

針對傳統(tǒng)二次雷達(dá)A/C模式解碼存在的缺陷，本文提出了一種新的相關(guān)處理方法來檢測應(yīng)答碼，該算法提高了A/C模式的解碼能力，能在相對復(fù)雜的環(huán)境下正確地提取目標(biāo)信號。同時(shí)提出了幾種識別A/C模式應(yīng)答碼的方法，解決了A/C模式應(yīng)答碼的識別問題。

參考文獻(xiàn)

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[2] 李玉柏，蔣睿，楊小飛.單脈沖二次雷達(dá)應(yīng)答分析的抗干擾處理[J].電路與系統(tǒng)學(xué)報(bào)，2007，12（3）：15?20.

[3] 張尉.二次雷達(dá)原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007.

[4] 羅麗，黃勇.二次雷達(dá)A/C模式解碼算法仿真[J].西華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，29（6）：22?27.

[5] RTCA. DO?260B， minimum operational performance standards for 1090MHz extended squitter ADS?B and TIS?B [S]. Washington DC： RTCA， 2009.

[6] 吳鑫偉，陳穎琪.復(fù)雜環(huán)境下的A/C模式信號處理算法及其實(shí)現(xiàn)[J].航空電子技術(shù)，2011，42（1）：4?8.

[7] 王運(yùn)鋒，潘衛(wèi)軍.機(jī)載應(yīng)答機(jī)A/C模式應(yīng)答信號的識別方法：中國，201010563668.5[P].2010?11?29.