專利名稱：二次監(jiān)視雷達(dá)中的應(yīng)答檢測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)無線電定位協(xié)作系統(tǒng)接收到的信號(hào)中的二次監(jiān)視雷達(dá)(SSR)信號(hào) 進(jìn)行的檢測，其中，所述無線電定位協(xié)作系統(tǒng)被配置成利用該類型的信號(hào)工作。具體地，本發(fā)明恰恰在二次監(jiān)視雷達(dá)(SSR)領(lǐng)域中發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用，但是該 應(yīng)用不是唯一的，接下來的論述將對(duì)該二次監(jiān)視雷達(dá)進(jìn)行明確的參考，而這又意味著不失
一般性。
背景技術(shù)：
眾所周知，當(dāng)今，全球幾乎所有的國家在其自己的領(lǐng)空的至少一部分上執(zhí)行的空 中交通管制(ATC)主要是基于雷達(dá)系統(tǒng)的。所述的雷達(dá)系統(tǒng)包括稱為一次監(jiān)視雷達(dá)(PSR)類型的雷達(dá)和稱為二次監(jiān)視雷達(dá) (SSR)類型的雷達(dá)。通常，PSR經(jīng)由顯著(markedly)定向天線以無線電頻率發(fā)出脈沖，并接收任何反 射的回聲。實(shí)際上，如果發(fā)出的脈沖之一“碰到”目標(biāo)，則所述脈沖被反射，從而返回至該天線。因此，為了運(yùn)行PSR不需要在目標(biāo)上裝載任何特殊設(shè)備，即，不需要來自目標(biāo)的積 極配合。為此，PSR被定義為非協(xié)作系統(tǒng)。從PSR的非協(xié)作性質(zhì)衍生出PSR的一個(gè)最重要的問題，即所謂的“雜亂回波”?！半s 亂回波”是用于表示由PSR發(fā)射的脈沖被不感興趣的物體(諸如地面或海面、大氣現(xiàn)象、金 屬碎箔以及甚至是鳥群和/或昆蟲群)反射導(dǎo)致的不期望的回聲的接收的術(shù)語。所述的無關(guān)回聲“干擾”雷達(dá)觀察者，并使得難以對(duì)飛行器進(jìn)行檢測。此外，PSR的一個(gè)局限性是通過這樣的事實(shí)表現(xiàn)的在大多數(shù)情況下，就范圍和方 位角而言，只提供了飛行器的二維位置。換言之，通過傳統(tǒng)的PSR，不能以足夠的精度確定飛行的高度。不同于PSR，SSR需要目標(biāo)的積極配合，因此，其落入無線電定位協(xié)作系統(tǒng)的類別中。下文中將描述SSR的工作。詳細(xì)地，SSR系統(tǒng)包括兩個(gè)基本要素地面站，其裝備有顯著定向旋轉(zhuǎn)天線，常常 安裝在相應(yīng)的PSR的天線上；以及發(fā)射機(jī)應(yīng)答器，其裝備有全向天線，安裝在目標(biāo)(通常為 飛行器)上。地面站根據(jù)其希望從目標(biāo)請(qǐng)求的信息的類型(通常為飛行的身份和高度)，利用 天線發(fā)射適當(dāng)編碼的相應(yīng)的詢問消息或簡單的詢問。當(dāng)SSR以傳統(tǒng)方式工作時(shí)，地面站對(duì)飛行的標(biāo)識(shí)符代碼(即，飛行器的SSR身份) 的請(qǐng)求被稱作“A模式詢問”，或簡單地稱作“A模式”，而以幾百英尺表示的飛行的高度(即， 航高)的請(qǐng)求被稱作“C模式詢問”，或簡單地稱作“C模式”。傳統(tǒng)模式的詢問是由兩個(gè)脈沖組成的，每個(gè)脈沖都具有0. 8μ s的持續(xù)時(shí)間，這兩
3個(gè)脈沖被識(shí)別其詢問模式(因而識(shí)別所請(qǐng)求的信息類型)的停留時(shí)間(drell time)分隔開。圖1示出了包括根據(jù)詢問模式發(fā)射的兩個(gè)脈沖之間的停留時(shí)間的表格，這兩個(gè)脈 沖由Pl和P3指示。具體地，對(duì)于A模式，分隔脈沖Pl和P3的停留時(shí)間為8士0. 2 μ s，而對(duì)于C模式， 分隔脈沖Pl和Ρ3的停留時(shí)間為21 士0. 2 μ S。地面站通常交替地發(fā)射A模式詢問和C模式詢問。以高速率連續(xù)地重復(fù)這種交替 發(fā)射，以確保對(duì)存在于由該地面站監(jiān)視的區(qū)域中的所有飛行器的位置和身份的檢測。目標(biāo)的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器無論何時(shí)接收到詢問，該發(fā)射機(jī)應(yīng)答器本身都對(duì)所述詢問進(jìn) 行解碼，并發(fā)送包含所請(qǐng)求數(shù)據(jù)的應(yīng)答消息或簡單應(yīng)答。具體地，圖2示出了應(yīng)答的典型結(jié)構(gòu)。詳細(xì)地，如圖2所示，每個(gè)應(yīng)答都具有20. 3 μ s的持續(xù)時(shí)間，并由一串脈沖組成，每 個(gè)脈沖都具有0. 45士0. 1 μ s的持續(xù)時(shí)間。該脈沖串總是包括初始脈沖Fl和結(jié)束脈沖F2， 并被稱作“幀脈沖”。所有的脈沖都彼此分隔開IPs的時(shí)間間隔。此外，根據(jù)再次由圖2表 示的示意圖，包括在幀脈沖之間的那些脈沖表示八進(jìn)制碼ABCD的比特，通過其對(duì)通過詢問 請(qǐng)求的信息進(jìn)行編碼。然后，地面站接收由目標(biāo)發(fā)送的應(yīng)答，并利用適當(dāng)?shù)乃惴◤脑搼?yīng)答中提取所請(qǐng)求 的信息。此外，基于發(fā)送詢問和接收應(yīng)答之間的延遲時(shí)間以及基于在接收應(yīng)答時(shí)天線的方 向，地面站還能夠確定出現(xiàn)在PSR中的飛行器的距離和方位角。應(yīng)該注意，在SSR中所使用的功率量遠(yuǎn)小于在PSR中所使用的功率量。實(shí)際上， 在SSR中，用諸如超過單向路徑損耗(上行鏈路或下行鏈路)的功率就足以發(fā)射信號(hào)，而在 PSR中，除了由目標(biāo)的非理想反射造成的不可避免的損耗之外，所發(fā)射的信號(hào)必須超過雙向 路徑損耗(上行鏈路加下行鏈路)。SSR另外的特性是對(duì)于詢問和應(yīng)答使用分別為1030MHz和1090MHz的兩個(gè)不同的頻率。相比于PSR，SSR的主要優(yōu)點(diǎn)在于從飛行器獲得補(bǔ)充信息(S卩，飛行的身份和高度) 的可能性。實(shí)際上，在目標(biāo)上裝載的該設(shè)備的可用性使得能夠向雷達(dá)的功能添加數(shù)據(jù)鏈路。SSR提供該附加信息的能力對(duì)于地面上的空中交通管理員具有巨大的價(jià)值，如此 得大以致于SSR已經(jīng)成為用于對(duì)空中交通本身進(jìn)行控制的主要傳感器。實(shí)際上，由地面站接收并確定的數(shù)據(jù)都被轉(zhuǎn)換成稱為“目標(biāo)報(bào)告”的報(bào)告，這些報(bào) 告中的每一個(gè)都與一個(gè)目標(biāo)相關(guān)。然后，所有的報(bào)告都被發(fā)送到ATC中心，在ATC中心，這些數(shù)據(jù)在平面監(jiān)視器上顯 示給空中交通管理員，其中在平面監(jiān)視器上顯示的是在檢測到每個(gè)飛行器的位置上的標(biāo) 志、以及包含該飛行的標(biāo)識(shí)符代碼、或相應(yīng)SSR身份(A模式詢問)、飛行高度(S卩，航高(C 模式詢問))、以及可能的其它數(shù)據(jù)(諸如地面速度、方向等)的標(biāo)記。盡管SSR具有無可爭議的優(yōu)點(diǎn)，但是在某些條件下，尤其是在空中交通的高空和/ 或飛行器之間接近的情況下，該系統(tǒng)或至少傳統(tǒng)的SSR(即，至此已描述的一個(gè)SSR)仍存在 著一些問題。
首先，在不同的飛行器和/或方位角接近的不同飛行器之間具有短的距離的情況 下，它們的應(yīng)答會(huì)彼此疊加，因此，地面站會(huì)對(duì)接收到的信號(hào)錯(cuò)誤地進(jìn)行解碼，不然就根本 不設(shè)法對(duì)其進(jìn)行解碼。在這第二種可能性下，消息被拒絕且信息丟失。這種現(xiàn)象稱為“混擾 (garbling)，，。圖3示出了混擾的一種典型情況，其中，方位角非常接近的兩個(gè)飛行器(由31和 32指示)都落入了同一地面站33的一個(gè)詢問區(qū)域內(nèi)，在圖3中由包括在兩條虛線之間的角 形部分表示所述詢問區(qū)域。假設(shè)這兩個(gè)飛行器31和32的方位角具有很大的接近度，則由兩個(gè)箭頭表示的這 兩個(gè)飛行器31和32對(duì)地面站33的詢問的應(yīng)答很可能彼此疊加地到達(dá)地面站33，于是，地 面站將不能將他們區(qū)分開。影響傳統(tǒng)SSR的另一典型現(xiàn)象是所謂的竄擾(FRUITing) ( "False Replies Unsynchronized In Time，，，“時(shí)間異步假應(yīng)答”，或者"False Replies Unsynchronized to Interrogator Transmissions”，“與詢問發(fā)射異步的假應(yīng)答”)，這是由于以下的事實(shí)導(dǎo)致 的由于機(jī)載發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的天線的全方向性，飛行器的應(yīng)答不但會(huì)被觸發(fā)其的地面站接 收到，還會(huì)被附近的其它地面站接收到。到達(dá)這些地面站的非期望應(yīng)答會(huì)導(dǎo)致進(jìn)行錯(cuò)誤的 解碼，這是因?yàn)樵摲瞧谕膽?yīng)答疊加到由所述地面站實(shí)際請(qǐng)求的應(yīng)答上，和/或?qū)е旅?的位置測量結(jié)果，而這最終會(huì)迫使所述地面站的解碼器拒絕該信息。圖4中示出了竄擾的典型情況，其中，飛行器41位于由包括在兩條短劃線之間的 角形部分表示的第一地面站42的詢問區(qū)域內(nèi)，因此其由所述第一地面站42進(jìn)行詢問。因此，飛行器41發(fā)送其自己的應(yīng)答，該應(yīng)答由于機(jī)載發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的天線的典型 的全方向性，而在所有方向中被發(fā)射，如各箭頭所示。同時(shí)，在該時(shí)刻，第二地面站43的天線指向飛行器41所在的空域，即由包括在兩 條點(diǎn)劃線之間的角形部分表示的空域。因此，飛行器41對(duì)第一地面站42的詢問的應(yīng)答還被第二地面站43接收到，然而， 第二地面站43不能對(duì)所述應(yīng)答進(jìn)行解碼，這是因?yàn)樵搼?yīng)答不是得自由第二地面站進(jìn)行的 詢問。此外，傳統(tǒng)SSR的另一個(gè)問題是源自以下事實(shí)的對(duì)于總共4096個(gè)地址，分配給 每個(gè)飛行器的是由四個(gè)八進(jìn)制碼的數(shù)字(包括在O和7之間)組成的SSR標(biāo)識(shí)符代碼。然 而，實(shí)際上，考慮到當(dāng)前需要，這些地址已經(jīng)不充足了，這是因?yàn)檫@些地址中的很多都被預(yù) 留了。如果在鄰近的區(qū)域中使用一個(gè)相同的代碼，則處理系統(tǒng)在將該代碼分配給兩個(gè)不同 的飛行時(shí)就會(huì)出現(xiàn)問題。當(dāng)前，代碼每天都有將近一萬種變化，這增加了重復(fù)或錯(cuò)誤分配的 可能性，從而隨之就會(huì)增加機(jī)務(wù)人員和管理員的工作負(fù)荷。不幸的是，假設(shè)SSR代碼的共享不一定總是被所有的相鄰單元注意，則與鄰近的 ATC單元的良好的協(xié)調(diào)不是令人滿意的解決辦法。為了解決或至少削弱這些問題，在最近幾年里，除了傳統(tǒng)的模式(即A模式和C模 式)之外，還在SSR中引入了一種稱為S模式的新詢問模式，其中，由于詢問是選擇性執(zhí)行 的，所以S代表“選擇性的”。更詳細(xì)地，在S模式SSR中，每個(gè)目標(biāo)都與賦有其唯一的識(shí)別的相應(yīng)地址相關(guān)聯(lián)。 目標(biāo)的單獨(dú)的定址是利用24個(gè)地址位獲得的，通過這些地址位可以編碼達(dá)16777214個(gè)地址。由于目標(biāo)的單獨(dú)的定址，地面站能夠只向一個(gè)目標(biāo)發(fā)送S模式詢問。類似的，在S模式SSR中，地面站還與稱作“詢問者身份”(ii)的4位地址相關(guān)聯(lián)， 以這種方式，目標(biāo)的S模式應(yīng)答也只發(fā)送給已經(jīng)向它們進(jìn)行詢問的地面站。所述地址可設(shè) 想對(duì)將以有限功能使用的S模式進(jìn)行的擴(kuò)展(Si代碼)。此外，在S模式SSR中，可以請(qǐng)求并發(fā)送與關(guān)于身份(A模式)和高度(C模式)的 信息相比更多的信息。因此，在S模式SSR中，降低了應(yīng)答率以及干擾(假設(shè)每個(gè)目標(biāo)每次掃描只需要一 個(gè)應(yīng)答，且所述應(yīng)答包含關(guān)于飛行的身份和高度的信息)，從而避免了地面站使同一目標(biāo)的 A模式應(yīng)答和C模式應(yīng)答相互關(guān)聯(lián)的需要。該結(jié)果本身使得能夠消除與混擾和竄擾相關(guān)聯(lián)的問題中的近90%。假設(shè)已經(jīng)認(rèn)為同一目標(biāo)應(yīng)該運(yùn)輸兩個(gè)不同設(shè)備(所用的一個(gè)是已經(jīng)實(shí)施S模式的 設(shè)備，而另一個(gè)是尚未實(shí)施S模式的設(shè)備)是不合適的，則S模式詢問的信號(hào)以及應(yīng)答的信 號(hào)與以傳統(tǒng)模式運(yùn)行的現(xiàn)有設(shè)備是兼容的。確切地說，為了滿足關(guān)于兼容性的要求，S模式使用與傳統(tǒng)SSR已經(jīng)使用的頻率相 同的頻率，即，對(duì)于詢問使用1030MHz，以及對(duì)于應(yīng)答使用1090MHz。存在兩種類型的S模式詢問稱作“A/S全呼叫詢問”的詢問和稱作“輪流呼叫詢 問”的詢問。具體地，A/S全呼叫詢問向接收所述類型詢問的每個(gè)目標(biāo)發(fā)出請(qǐng)求，并從接收所述 類型詢問的目標(biāo)獲得應(yīng)答。地面站周期性發(fā)射A/S全呼叫詢問，以便獲知其自己天線范圍 內(nèi)的所有目標(biāo)的地址和身份。圖5示出了 A/S全呼叫詢問的典型結(jié)構(gòu)。詳細(xì)地，如圖5所示，該A/S全呼叫詢問由三個(gè)脈沖組成，圖中由Pl和P3指示的 前兩個(gè)脈沖具有0.8μ s的持續(xù)時(shí)間，并被等于8 士 0.2μ s的停留時(shí)間分隔開，而由圖中的 Ρ4指示的第三個(gè)脈沖具有1. 6 μ s的持續(xù)時(shí)間，并與Ρ3分隔開1 μ S。可以容易理解，A/S全呼叫詢問具有剛剛確切描述的滿足關(guān)于與傳統(tǒng)模式兼容的 要求的結(jié)構(gòu)。事實(shí)上，當(dāng)裝備有傳統(tǒng)類型的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的目標(biāo)接收A/S全呼叫詢問時(shí)，其在 前兩個(gè)脈沖(即，Pl和Ρ3)中識(shí)別出A模式詢問，并發(fā)送包含其自己標(biāo)識(shí)符代碼的應(yīng)答。相反，裝備有S模式的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的目標(biāo)在接收到A/S全呼叫詢問時(shí)，發(fā)送包含 其自己地址的應(yīng)答。相反，輪流呼叫詢問進(jìn)行選擇性地尋址，從而只有詢問尋址到的目標(biāo)通過只向?qū)?其進(jìn)行詢問的地面站發(fā)送包含所請(qǐng)求的信息的應(yīng)答來進(jìn)行應(yīng)答。圖6示出了輪流呼叫詢問的典型結(jié)構(gòu)。詳細(xì)地，如圖6所示，S模式輪流呼叫詢問由圖中由Pl和Ρ2指示的兩個(gè)脈沖和圖 6中由Ρ6指示的在兩個(gè)脈沖之后的數(shù)據(jù)塊組成，這兩個(gè)脈沖每個(gè)都具有0. 8μ s的持續(xù)時(shí) 間，且彼此距離1 μ s，數(shù)據(jù)塊具有16. 25 μ s的持續(xù)時(shí)間。脈沖Pl和Ρ2只用于“中斷(cut out) ”裝備有傳統(tǒng)類型的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的目標(biāo)， 而數(shù)據(jù)塊P6包括在其中利用差分相移鍵控(DPSK)數(shù)字調(diào)制而編碼的56位，這些位為所詢問的目標(biāo)的地址和詢問數(shù)據(jù)。可替換地，S模式詢問的數(shù)據(jù)塊P6還可以包含112位并持續(xù)32. 25 μ S。此外，圖7示出了 S模式應(yīng)答的典型結(jié)構(gòu)。詳細(xì)地，如圖7所示，S模式應(yīng)答包括具有8 μ s持續(xù)時(shí)間的前導(dǎo)(preamble)，和具 有56 μ s持續(xù)時(shí)間的數(shù)據(jù)塊。前導(dǎo)由四個(gè)脈沖組成，每個(gè)脈沖都具有0. 5 μ s的持續(xù)時(shí)間。在前導(dǎo)中，第一和第 二脈沖彼此由0. 5μ s的停留時(shí)間分隔開，以及第三和第四脈沖彼此也由0. 5μ s的停留時(shí) 間分隔開。還是在前導(dǎo)中，第一和第三脈沖彼此由3. 5μ s的停留時(shí)間分隔開。數(shù)據(jù)塊包括56個(gè)脈沖，每個(gè)都具有0. 5 μ s的持續(xù)時(shí)間，其利用脈沖位置調(diào)制 (PPM)對(duì)期望其應(yīng)答的地面站的ii地址和應(yīng)答信息進(jìn)行編碼。最后24個(gè)脈沖包含用于提高編碼可靠性的循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)碼。總之，在S模式中，所有所需的數(shù)據(jù)包含在單個(gè)應(yīng)答中，并且數(shù)據(jù)的正確性通過24 位奇偶校驗(yàn)檢查確認(rèn)。相反，A模式和C模式的信息被單獨(dú)地發(fā)送，且必須由地面站進(jìn)行正 確的關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)的正確性不能保證，且只通過比較對(duì)應(yīng)于天線的不同掃描的應(yīng)答獲得有效 性。因此，S模式極大地提高了傳統(tǒng)SSR的性能，且解決了其中所遇到的許多問題。這里，為了完全理解下文中將描述的本發(fā)明，下面將對(duì)由與被詢問目標(biāo)的應(yīng)答的 接收有關(guān)的典型的SSR地面站執(zhí)行的處理進(jìn)行簡要描述。具體地，如已經(jīng)描述的，典型的SSR地面站包括顯著定向旋轉(zhuǎn)天線，其連接至用于 處理由天線接收到的信號(hào)的處理裝置。所述處理裝置包括連接在一起的模擬處理裝置和數(shù)字處理裝置。具體地，在接收過程中，模擬處理裝置執(zhí)行以下主要功能 它們獲取從天線接收到的信號(hào)，以已知方式稱為Σ，Δ和Ω ； 它們適當(dāng)?shù)貙?duì)所獲取的信號(hào)進(jìn)行濾波，以自保護(hù)頻帶過高的信號(hào)； 它們對(duì)經(jīng)濾波的信號(hào)執(zhí)行從無線電頻率(RF)，即1090MHz到通常為60MHz的中 頻(IF)的第一轉(zhuǎn)換； 它們根據(jù)國際民用航空組織(ICAO)的標(biāo)準(zhǔn)提供對(duì)IF信號(hào)的適當(dāng)濾波； 它們利用一組三個(gè)對(duì)數(shù)放大器對(duì)經(jīng)適當(dāng)濾波的信號(hào)進(jìn)行放大，保持振幅和相位 的適應(yīng)性；以及 它們對(duì)經(jīng)放大的信號(hào)執(zhí)行從IF到視頻的第二轉(zhuǎn)換。還是在接收過程中，相反，數(shù)字處理裝置執(zhí)行以下主要功能 它們對(duì)來自模擬處理裝置的視頻信號(hào)執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換； 它們識(shí)別數(shù)字視頻信號(hào)中存在的脈沖的上升沿和下降沿； 它們基于識(shí)別出的上升沿和下降沿重建脈沖； 基于重建的脈沖在時(shí)間上的相互排列，它們識(shí)別傳統(tǒng)應(yīng)答的幀脈沖，因此，識(shí)別 傳統(tǒng)應(yīng)答和/或S模式應(yīng)答的前導(dǎo)，從而識(shí)別S模式應(yīng)答；以及 它們對(duì)從所請(qǐng)求的信息中提取的經(jīng)識(shí)別的傳統(tǒng)的應(yīng)答和/或S模式應(yīng)答進(jìn)行適 當(dāng)?shù)慕獯a。因此，由已知類型的SSR地面站的數(shù)字處理裝置執(zhí)行的傳統(tǒng)應(yīng)答和/或S模式應(yīng)
7答的識(shí)別，是根據(jù)基于重建的脈沖在時(shí)間上的相互排列進(jìn)行的幀脈沖和/或前導(dǎo)的檢測 的。實(shí)際上，在A模式應(yīng)答、C模式應(yīng)答、和S模式應(yīng)答中，如上述詳盡描述的，脈沖(具 體是幀脈沖以及前導(dǎo))在時(shí)間上的相互排列是固定的，因此對(duì)于它們的檢測和識(shí)別來說是 區(qū)別因素。此外，如已知的，數(shù)字處理裝置包括多個(gè)處理器，典型地至少為四個(gè)并行工作并被 配置為對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)答(即，A模式應(yīng)答和C模式應(yīng)答)進(jìn)行解碼的處理器，以及被配置為對(duì)S 模式應(yīng)答進(jìn)行解碼的處理器。如果數(shù)字處理裝置識(shí)別出傳統(tǒng)應(yīng)答，則將相應(yīng)的脈沖提供給被配置為對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)答 進(jìn)行解碼的一個(gè)處理器，以對(duì)其執(zhí)行解碼，然而，如果數(shù)字處理裝置識(shí)別出S模式應(yīng)答，則 將相應(yīng)的脈沖提供給被配置為對(duì)S模式應(yīng)答進(jìn)行解碼的處理器，以對(duì)其執(zhí)行解碼。此外，在識(shí)別前導(dǎo)從而識(shí)別S模式應(yīng)答的情況下，數(shù)字處理裝置通常禁止被配置 為對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)答進(jìn)行處理的處理器。該選擇是由以下的事實(shí)導(dǎo)致的在S模式應(yīng)答的數(shù)據(jù)塊中，可能會(huì)錯(cuò)誤識(shí)別高達(dá) 三十對(duì)幀脈沖。

發(fā)明內(nèi)容
盡管S模式的引入用于減少與混擾和竄擾效應(yīng)相關(guān)的二次監(jiān)視雷達(dá)的已知問題， 但是已經(jīng)注意到，所述S模式，尤其是S模式應(yīng)答，會(huì)對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)答產(chǎn)生一種竄擾效應(yīng)。實(shí)際上，已經(jīng)注意到，在接收到以低信噪比(SNR)為特征的S模式應(yīng)答的情形中， 假如在接收過程中重建的前導(dǎo)以高噪聲電平為特征并因此難以識(shí)別，則基于以在接收過程 中重建的脈沖在時(shí)間上的相互排列為基礎(chǔ)對(duì)幀脈沖和/或前導(dǎo)的識(shí)別來進(jìn)行應(yīng)答模式的 檢測的當(dāng)前方法，未證明非?？煽?。在上述情形的情況下，即在S模式應(yīng)答以低SNR為特征從而未被識(shí)別的情況下，檢 測應(yīng)答模式的當(dāng)前方法還導(dǎo)致在所述S模式應(yīng)答的數(shù)據(jù)塊內(nèi)高達(dá)三十對(duì)幀脈沖的錯(cuò)誤識(shí) 別，并且因此導(dǎo)致高達(dá)三十個(gè)傳統(tǒng)應(yīng)答的錯(cuò)誤識(shí)別，并導(dǎo)致嘗試進(jìn)行處理。所有這些導(dǎo)致數(shù)字處理裝置處理能力的飽和，如之前所描述的，該處理裝置包括 至少四個(gè)并行的且被配置為對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)答進(jìn)行解碼的處理器。因此，如果一個(gè)或多個(gè)傳統(tǒng)應(yīng)答疊加在SSR地面站的數(shù)字處理裝置未識(shí)別出的S 模式應(yīng)答上，則傳統(tǒng)應(yīng)答反過來不會(huì)被識(shí)別，更不必說被配置為對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)答進(jìn)行解碼的處 理器進(jìn)行處理，這是因?yàn)樘幚砥鲿?huì)由于未識(shí)別出的S模式應(yīng)答的數(shù)據(jù)塊中錯(cuò)誤識(shí)別的高達(dá) 三十個(gè)“假”傳統(tǒng)應(yīng)答而飽和。所有這些引起包含在傳統(tǒng)應(yīng)答中的信息的丟失，從而缺乏由SSR的地面站對(duì)一個(gè) 或多個(gè)目標(biāo)的識(shí)別。在圖8中，示出了作為剛剛描述的一種的情形，其中應(yīng)該注意疊加了 A模式應(yīng)答的 S模式應(yīng)答。在未檢測到S模式應(yīng)答的前導(dǎo)的情況下，被配置為對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)答進(jìn)行解碼的四個(gè)處 理器將會(huì)由于S模式應(yīng)答的數(shù)據(jù)塊的第一部分的通過而飽和，從而A模式應(yīng)答將不會(huì)被檢 測或處理。
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此外，當(dāng)已經(jīng)向目標(biāo)發(fā)送S模式詢問的SSR地面站由于其自己的數(shù)字處理裝置不 識(shí)別應(yīng)答而未接收到相應(yīng)的應(yīng)答時(shí)，所述SSR地面站再次詢問該目標(biāo)一直到其自己的數(shù)字 處理裝置能夠識(shí)別并正確地解碼相應(yīng)的S模式應(yīng)答，因而，如果被配置為對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)答進(jìn)行 解碼的處理器由于在未識(shí)別出的S模式應(yīng)答的數(shù)據(jù)塊中識(shí)別出的錯(cuò)誤傳統(tǒng)應(yīng)答而飽和，則 會(huì)經(jīng)受連續(xù)丟失一個(gè)或多個(gè)傳統(tǒng)應(yīng)答的風(fēng)險(xiǎn)。以該方式，有可能引起惡性循環(huán)，其甚至?xí)?dǎo)致持續(xù)缺少對(duì)裝備有傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)應(yīng) 答器的多個(gè)目標(biāo)的識(shí)別。如果額外添加于此的是這樣的事實(shí)在將來，1090MHz的下行鏈路無線電信道也 會(huì)被其他系統(tǒng)(諸如空中防撞系統(tǒng)(TCAS)、自動(dòng)跟蹤監(jiān)視廣播(ADS-B)、多點(diǎn)定位、廣播式 交通信息服務(wù)系統(tǒng)(TIS-B)、廣播式飛行信息服務(wù)(FIS-B))使用，隨著隨后干擾的增加，減 少接收到的S模式應(yīng)答的SNR，從而減小檢測到前導(dǎo)的可能性，在將來，可以容易理解，由于 不再保證適當(dāng)?shù)臋z測以及對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)答的解碼，傳統(tǒng)SSR的性能會(huì)受到嚴(yán)重?fù)p害。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于檢測傳統(tǒng)應(yīng)答和/或S模式應(yīng)答的檢測裝 置，該檢測裝置能夠解決上述提到的問題。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了前述目的，在根據(jù)所附權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)，本發(fā)明涉及用于檢 測SSR信號(hào)，具體的是檢測傳統(tǒng)應(yīng)答和/或S模式應(yīng)答的檢測裝置。實(shí)際上，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于檢測具有特征結(jié)構(gòu)的SSR信號(hào)的檢測裝置， 該檢測裝置的特征在于其包括匹配SSR信號(hào)的特征結(jié)構(gòu)的濾波裝置，和用于將假報(bào)警率保 持為基本恒定值的裝置。便利地，SSR信號(hào)的特征結(jié)構(gòu)包括前導(dǎo)或由固定停留時(shí)間分隔開的初始脈沖和結(jié) 束脈沖。優(yōu)選地，用于將假報(bào)警率保持為基本恒定值的裝置包括計(jì)算裝置，配置為基于由 濾波裝置提供的信號(hào)計(jì)算檢測閾值；以及判定裝置，配置為基于檢測閾值和由濾波裝置提 供的信號(hào)檢測SSR信號(hào)。


為了更好地理解本發(fā)明，將參照附圖(并非所有的都按比例繪制)，對(duì)僅僅以說明 性以及非限制性示例方式提供的本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，其中圖1示出了根據(jù)傳統(tǒng)詢問模式在二次監(jiān)視雷達(dá)的傳統(tǒng)詢問的脈沖之間包含停留 時(shí)間的表格；圖2示出了二次監(jiān)視雷達(dá)中的傳統(tǒng)應(yīng)答的典型結(jié)構(gòu)；圖3示出了受混擾影響的傳統(tǒng)二次監(jiān)視雷達(dá)；圖4示出了受竄擾影響的傳統(tǒng)二次監(jiān)視雷達(dá)；圖5示出了二次監(jiān)視雷達(dá)的S模式A/S全呼叫詢問的典型結(jié)構(gòu)；圖6示出了二次監(jiān)視雷達(dá)的S模式輪流呼叫詢問的典型結(jié)構(gòu)；圖7示出了二次監(jiān)視雷達(dá)中的S模式應(yīng)答的典型結(jié)構(gòu)；圖8示出了 S模式應(yīng)答和疊加的傳統(tǒng)應(yīng)答的隨時(shí)間的演變；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的匹配S模式應(yīng)答的前導(dǎo)的濾波器的激勵(lì)響應(yīng)；圖10示出了三個(gè)曲線圖，其中，上部一個(gè)曲線圖示出了根據(jù)本發(fā)明在匹配S模式應(yīng)答的前導(dǎo)的濾波器的輸入端處的S模式應(yīng)答隨時(shí)間的演變，中間一個(gè)曲線圖示出了所述 濾波器的輸出隨時(shí)間的演變，以及下部的一個(gè)曲線圖示出了 S模式應(yīng)答的前導(dǎo)的自相關(guān)；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的匹配傳統(tǒng)應(yīng)答的幀脈沖的濾波器的激勵(lì)響應(yīng)；圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的用于檢測傳統(tǒng)應(yīng)答的幀脈沖的檢測器；圖13示出了兩個(gè)曲線圖，其中，上部的一個(gè)曲線圖示出了圖12的幀脈沖檢測器輸 入端處的傳統(tǒng)應(yīng)答隨時(shí)間的演變，以及下部的一個(gè)曲線圖示出了圖12的檢測器的輸出隨 時(shí)間的演變；圖14示出了兩個(gè)曲線圖，其中，上部的一個(gè)曲線圖示出了圖12的檢測器輸入端處 傳統(tǒng)應(yīng)答和S模式應(yīng)答的兩個(gè)疊加應(yīng)答隨時(shí)間的演變，下部一個(gè)曲線圖示出了圖12的檢測 器的輸出隨時(shí)間的演變；圖15示出了根據(jù)本發(fā)明以及根據(jù)傳統(tǒng)檢測方法的傳統(tǒng)應(yīng)答的幀脈沖的檢測的幾 率與竄擾功率(即相互干擾的傳統(tǒng)應(yīng)答和S模式應(yīng)答的功率)的函數(shù)關(guān)系；圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的用于檢測S模式應(yīng)答的前導(dǎo)的檢測器；圖17示出了圖16的檢測器的替換實(shí)施方式；圖18示出了兩個(gè)曲線圖，其中，上部的一個(gè)曲線圖示出了圖16的前導(dǎo)檢測器的輸 入端處的S模式應(yīng)答隨時(shí)間的演變，下部的一個(gè)曲線圖示出了圖16的檢測器的輸出隨時(shí)間 的演變；圖19示出了對(duì)于圖16和圖17的檢測器，S模式應(yīng)答的前導(dǎo)檢測的幾率與接收中 信噪比的變化的函數(shù)關(guān)系；以及圖20示出了對(duì)于圖17的檢測器和傳統(tǒng)的檢測器，S模式應(yīng)答的前導(dǎo)的檢測的幾 率與竄擾功率(即，相互干擾的傳統(tǒng)應(yīng)答和S模式應(yīng)答的功率)的函數(shù)關(guān)系。
具體實(shí)施例方式后面提供的說明書能夠使本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)施和使用本發(fā)明。對(duì)各種實(shí)施方式提 出的改進(jìn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的，且在不背離本發(fā)明的保護(hù)范圍的前提下， 本文中公開的一般原理可以應(yīng)用于其他實(shí)施方式和應(yīng)用。因此，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被理解為僅限于所描述和說明的實(shí)施方式，而是其必須被賦 予與本文中提出的且在所附權(quán)利要求書中限定的原理和特征一致的最大可能的保護(hù)范圍。根據(jù)本發(fā)明，為了克服S模式應(yīng)答對(duì)于傳統(tǒng)應(yīng)答的竄擾影響，而在SSR中有利地開 發(fā)出了保證恒定假報(bào)警率(CFAR)的技術(shù)，其中恒定假報(bào)警率(CFAR)技術(shù)已經(jīng)用于PSR領(lǐng) 域來解決“雜亂回波”問題。實(shí)際上，本發(fā)明是為了評(píng)價(jià)CFAR技術(shù)適用于SSR情形的可能性而展開的深度研究 的結(jié)果，其中，對(duì)于SSR，即使存在傳統(tǒng)應(yīng)答和S模式應(yīng)答之間的相互干擾問題，也不存在雜 亂回波問題，而對(duì)于S模式應(yīng)答，將來還會(huì)增加由在下行鏈路中使用相同無線電信道的不 同系統(tǒng)(例如，TCAS、ADS-B、多點(diǎn)定位、TIS-BjPFIS-B)引起的干擾問題。本發(fā)明由二次監(jiān)視雷達(dá)(SSR)的數(shù)字處理裝置(諸如通用微處理器、數(shù)字信號(hào)處 理(DSP)設(shè)備、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)設(shè)備、特定用途集成電路(ASIC)設(shè)備、和可編程 邏輯陣列(PAL)設(shè)備)實(shí)現(xiàn)，因此這些數(shù)字處理裝置被配置為如下文所述的實(shí)現(xiàn)用于檢測 SSR信號(hào)(具體是傳統(tǒng)應(yīng)答和/或S模式應(yīng)答)的檢測裝置。
具體的，本發(fā)明可以利用軟件程序來實(shí)現(xiàn)，該軟件程序被設(shè)計(jì)成當(dāng)由所述數(shù)字處 理裝置執(zhí)行該軟件程序或該軟件程序被裝載到所述數(shù)字處理裝置中時(shí)檢測SSR信號(hào)(具體 是傳統(tǒng)應(yīng)答和/或S模式應(yīng)答)，如下文所述。具體地，根據(jù)本發(fā)明，用于檢測傳統(tǒng)應(yīng)答的檢測裝置(或檢測器)和/或用于檢測 S模式應(yīng)答的檢測裝置包括 分別為匹配傳統(tǒng)應(yīng)答(即，A/C模式應(yīng)答)的幀脈沖的濾波器，和/或匹配S模 式應(yīng)答的前導(dǎo)的濾波器；以及· CFAR 裝置。所匹配的濾波器是最優(yōu)線性系統(tǒng)，在存在附加噪聲時(shí)，其在判定時(shí)使SNR最大化。 前述所匹配的濾波器的脈沖響應(yīng)是濾波器匹配的信號(hào)的經(jīng)調(diào)整(scaled)和延遲的形式。此外，如果當(dāng)前在所匹配的濾波器的輸入端存在該濾波器所匹配的信號(hào)，在沒有 噪聲疊加在輸入信號(hào)時(shí)，所匹配的濾波器的輸出是輸入信號(hào)的自相關(guān)。在SSR系統(tǒng)中，在傳統(tǒng)模式(即，A模式和C模式)中和在選擇模式(即，S模式) 中，可以開發(fā)匹配濾波器的屬性用于檢測傳統(tǒng)應(yīng)答的幀脈沖和/或S模式應(yīng)答的前導(dǎo)，不像 已知的SSR系統(tǒng)，其代替基于在接收過程中重建的脈沖在時(shí)間上的相互排列識(shí)別幀脈沖和 /或前導(dǎo)°因此，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)S模式應(yīng)答的檢測是通過基于使用匹配前導(dǎo)的濾波器來檢 測相應(yīng)的前導(dǎo)實(shí)現(xiàn)的，而對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)答的檢測是通過基于使用匹配幀脈沖的濾波器對(duì)相應(yīng)的 幀脈沖進(jìn)行檢測而實(shí)現(xiàn)的。為了檢測前導(dǎo)，從而檢測相應(yīng)的S模式應(yīng)答，使用了匹配前導(dǎo)的濾波器，其脈沖響 應(yīng)是前導(dǎo)本身的經(jīng)調(diào)整和延遲模式，所述脈沖響應(yīng)在圖9中示出。具體地，在脈沖持續(xù)時(shí)間(0.5 μ S)、抖動(dòng)、脈沖的上升沿和下降沿的持續(xù)時(shí)間方 面，圖9中所示的脈沖是遵從ICAO標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范的前導(dǎo)的典型的一種。因此，匹配前導(dǎo)的濾波器在輸出端返回輸入信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)或該濾波器匹配的信 號(hào)(即前導(dǎo))的相關(guān)性。匹配前導(dǎo)的濾波器可以利用有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器方便地獲得。圖10示出了匹配前導(dǎo)的濾波器對(duì)S模式應(yīng)答的操作，其中，上部的曲線圖示出了 在匹配前導(dǎo)的濾波器的輸入端處的S模式應(yīng)答隨時(shí)間的演變，其中，匹配前導(dǎo)的濾波器在 輸出端產(chǎn)生中間曲線圖中示出的波形，其中，易于識(shí)別的是在下部曲線圖中突出的S模式 前導(dǎo)的自相關(guān)的特征圖。相反，為了檢測幀脈沖以及從而檢測相應(yīng)的傳統(tǒng)應(yīng)答(即A模式應(yīng)答或C模式應(yīng) 答)，使用了匹配幀脈沖的濾波器，其脈沖響應(yīng)是幀脈沖本身的經(jīng)調(diào)整以及延遲形式，所述 脈沖響應(yīng)在圖11中示出。具體地，在脈沖持續(xù)時(shí)間(0.45 μ S)、抖動(dòng)、脈沖的上升沿和下降沿的持續(xù)時(shí)間方 面，圖11中所示的脈沖是遵從ICAO標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范的幀脈沖的典型的一種。因此，匹配幀脈沖的濾波器還在輸出端返回輸入信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)或該濾波器匹配 的信號(hào)(即幀脈沖)的相關(guān)性。此外，匹配幀脈沖的濾波器可以利用FIR濾波器方便地提供。 此外，根據(jù)本發(fā)明，為了檢測幀脈沖和/或前導(dǎo)，使用了 CFAR自適應(yīng)技術(shù)，因此其
11保證了恒定的假報(bào)警幾率，以及最大檢測幾率。下文中描述的是根據(jù)本發(fā)明的對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)答的檢測，所述檢測基于匹配幀脈沖的濾 波器和CFAR裝置的使用，該CFAR裝置基于匹配幀脈沖的濾波器的輸出信號(hào)自適應(yīng)地計(jì)算 檢測閾值，并通過比較表示匹配幀脈沖的濾波器的輸出信號(hào)的信號(hào)與計(jì)算得到的檢測閾值 來做出檢測判定。在該上下文中，假報(bào)警率應(yīng)當(dāng)理解為在S模式應(yīng)答的數(shù)據(jù)塊中檢測到多于M-I個(gè) “假”傳統(tǒng)應(yīng)答的幾率，其中，M是被配置為對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)答進(jìn)行解碼的處理器的數(shù)量。其余的處 理器是用于正確處理可能“真實(shí)”的傳統(tǒng)應(yīng)答的一種處理器。如前已經(jīng)描述的，用于根據(jù)本發(fā)明的幀脈沖檢測的CFAR技術(shù)被應(yīng)用到從匹配幀 脈沖的濾波器輸出的信號(hào)?；谒鲚敵鲂盘?hào)，根據(jù)本發(fā)明的CFAR裝置執(zhí)行檢測閾值的自適應(yīng)估計(jì)，其中該 檢測閾值用于判定表示從匹配幀脈沖的濾波器輸出的信號(hào)的一部分的信號(hào)(稱作被測信 號(hào))是否表示傳統(tǒng)應(yīng)答的幀脈沖。詳細(xì)地，將被測信號(hào)與檢測閾值進(jìn)行比較，其中檢測閾值是基于從匹配幀脈沖的 濾波器輸出的信號(hào)的多個(gè)部分計(jì)算得到的，所述多個(gè)部分鄰近于由被測信號(hào)表示的部分。被測信號(hào)不用于計(jì)算檢測閾值，以防止在被測信號(hào)表示幀脈沖的情況下高估所述 檢測閾值。此外，在計(jì)算檢測閾值的過程中，除去緊鄰由被測信號(hào)表示的部分的一些部分，從 而防止任何可能的擴(kuò)展幀脈沖(即，由不同的相鄰部分所表示的)過分提高檢測閾值，從而 掩蔽幀脈沖本身。所述除去部分被稱作“防護(hù)部分”。詳細(xì)地，圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的幀脈沖檢測器10，即用于檢測傳統(tǒng)應(yīng)答的檢測 裝置，其包括匹配幀脈沖的濾波器11和CFAR裝置12。具體地，如圖12所示，在CFAR裝置12中，從匹配幀脈沖的濾波器11輸出的信號(hào) 被載入到N個(gè)單元的移位寄存器或緩沖器13中，其中每個(gè)單元都具有ty s的時(shí)間寬度。在緩沖器13的N個(gè)單元中，第一個(gè)N1個(gè)單元被稱作“開始單元” 14，其后是第一 保護(hù)單元15、被測單元(CUT) 16、第二保護(hù)單元17、和被稱作“結(jié)束單元”(有時(shí)稱作“尾單 元”)的N1個(gè)單元18，其中，2NJ3 = N。載入到緩沖器13中的來自匹配幀脈 的濾波器11的輸出端的信號(hào)的樣本在它們 被載入的相應(yīng)單元中被平均。如圖12所示，然后，所述平均值在開始單元14和結(jié)束單元18之間分別進(jìn)行相加， 以分別產(chǎn)生第一值和第二值，其中在圖12中，以U表示第一值，以及在圖12中以V表示第 二值，進(jìn)一步計(jì)算這兩個(gè)值的平均值以產(chǎn)生以Z表示的第三值。該第三值Z乘以因子T，然后將乘積TXZ與檢測值Dt (諸如在與其他應(yīng)答沒有疊 加的情況下檢測到傳統(tǒng)應(yīng)答的存在)相加。換言之，如果在輸入端只有傳統(tǒng)應(yīng)答時(shí)，第三值Z會(huì)很小，而檢測值Dt必須達(dá)到保 證在任何情況都能夠?qū)ζ溥M(jìn)行檢測的大小。將作為檢測閾值的ZXT+DT值與等于⑶T 16中的樣本的平均值的值Y進(jìn)行比較， 以判定Y是否表示幀脈沖。具體地，當(dāng)Y大于檢測閾值ZXT+DT時(shí)，就檢測到一對(duì)幀脈沖，從而檢測到傳統(tǒng)應(yīng)答。使用數(shù)量N1等于9的開始單元14和數(shù)量N1等于9的結(jié)束單元18、以及來自匹配 幀脈沖的濾波器11的輸入端處的被標(biāo)準(zhǔn)化為1的信號(hào)，來對(duì)檢測器10進(jìn)行測試。關(guān)于每個(gè)單元的時(shí)間寬度t，應(yīng)該注意，均為0. 45 μ s的兩個(gè)脈沖之間的相關(guān)波峰 具有約為ι μ S的寬度，因此，每個(gè)單元的時(shí)間寬度t被設(shè)置為等于ι μ S。此外，因子T根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定并被設(shè)置為等于1. 2，而檢測值Dt在1. 6MHz的采樣頻 率時(shí)等于6。圖13在上部曲線圖中示出了匹配幀脈沖的濾波器11的輸入端處的傳統(tǒng)應(yīng)答隨時(shí) 間的演變，以及在下部曲線圖中示出了信號(hào)Y和由CFAR裝置12計(jì)算得到的相應(yīng)的檢測閾 值ZXT+DT的隨時(shí)間的演變。在圖13的下部曲線圖中，應(yīng)該注意，檢測閾值ZXT+叫只在相關(guān)波峰處被信號(hào)Y超 過，這與在匹配幀脈沖的濾波器11中第二幀脈沖的通過一致。相反，圖14在上部曲線圖中示出了匹配幀脈沖的濾波器11的輸入端處傳統(tǒng)應(yīng)答 和S模式應(yīng)答的兩個(gè)疊加應(yīng)答隨時(shí)間的演變，以及在下部曲線圖中示出了信號(hào)Y和由CFAR 裝置12計(jì)算得到的相應(yīng)的檢測閾值ZXT+DT隨時(shí)間的演變。在圖14的下部曲線圖中，應(yīng)該注意到，信號(hào)Y在多點(diǎn)處超過檢測閾值ZXT+DT，確 切地說是3個(gè)點(diǎn)處，僅僅其中的一個(gè)點(diǎn)(即中間的一個(gè)點(diǎn))與在匹配幀脈沖的濾波器11中 第二幀脈沖的通過一致，從而該點(diǎn)是令人感興趣的。一般說來，就被配置為對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)答進(jìn)行解碼的至少四個(gè)并行的處理器處是可利用 的方面而言，在多點(diǎn)處超過檢測閾值ZXT+DT的事實(shí)是沒有意義的。因此，重要的一點(diǎn)在于 不應(yīng)該在多于四個(gè)點(diǎn)處超過檢測閾值。相比于其中檢測多達(dá)三十對(duì)潛在的幀脈沖的傳統(tǒng)檢測方法，該步進(jìn)法(step forward)是值得考慮的。至此，還關(guān)于嵌入(immerse in) S模式和A/C模式竄擾中的傳統(tǒng)應(yīng)答，對(duì)所描述的 檢測器10進(jìn)行測試。具體地，考慮每秒10000個(gè)竄擾，其中70%是A/C模式，30%是S模式。對(duì)應(yīng)于平均距離，以-5 0 dBm的功率接收已知目標(biāo)的傳統(tǒng)應(yīng)答，而竄擾功率 在-70dBm到-40dBm之間變化。圖15示出了對(duì)于被測檢測器10以及根據(jù)傳統(tǒng)檢測方法檢測到已知目標(biāo)的傳統(tǒng)應(yīng) 答的幀脈沖的幾率Pd，與竄擾功率(即，相互干擾的S模式應(yīng)答和A/C模式應(yīng)答的功率)的 函數(shù)關(guān)系。具體地，在圖15中，應(yīng)該注意到，相比于傳統(tǒng)檢測方法，根據(jù)本發(fā)明的幀脈沖的檢 測對(duì)于所有被考慮的竄擾功率，檢測概率Pd提高了好幾個(gè)百分點(diǎn)。相反，下文中描述的是根據(jù)本發(fā)明對(duì)S模式應(yīng)答進(jìn)行的檢測，相對(duì)于傳統(tǒng)應(yīng)答的 幀脈沖的檢測進(jìn)行了必要改變的檢測，是基于匹配前導(dǎo)的濾波器以及CFAR裝置的使用進(jìn) 行的，其中，CFAR裝置基于匹配前導(dǎo)的濾波器的輸出信號(hào)自適應(yīng)地計(jì)算檢測閾值，并通過比 較表示匹配前導(dǎo)的濾波器的輸出信號(hào)的信號(hào)與計(jì)算得到的檢測閾值來做出檢測判定。詳細(xì)地，圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的前導(dǎo)檢測器20，即，用于檢測S模式應(yīng)答的檢測 裝置，其包括匹配前導(dǎo)的濾波器21以及CRAR裝置22。
13
具體地，如圖16所示，在CFAR裝置22中，從匹配前導(dǎo)的濾波器21輸出的信號(hào)被 載入到X個(gè)單元的移位寄存器或緩沖器23中，這些單元中的每一個(gè)都具有等于ρμ S的時(shí) 間寬度。在緩沖器23的X個(gè)單元中，第一個(gè)X1個(gè)單元也被稱作“開始單元” 24，其后是第 一保護(hù)單元25、⑶T 26、第二保護(hù)單元27、以及也被稱作“結(jié)束單元”的X1個(gè)單元28，其中， 2X^3 = X。載入到緩沖器23中的來自匹配前導(dǎo)的濾波器21的輸出端的信號(hào)的樣本在它們被 載入的相應(yīng)單元中被平均。如圖16所示，然后，所述平均值分別在開始單元24和結(jié)束單元28之間進(jìn)行相加， 從而分別產(chǎn)生第一值和第二值，還以U表示第一值，以V表示第二值，進(jìn)一步計(jì)算這兩個(gè)值 的平均值以產(chǎn)生還以Z表示的第三值。該第三值Z乘以因子T?？梢宰⒁獾?，與幀脈沖檢測器10的情況不同，在前導(dǎo)檢測器20中，沒有使用檢測 值DT。這使得能夠使用匹配前導(dǎo)的濾波器21的輸入端處的未標(biāo)準(zhǔn)化的信號(hào)。將作為檢測閾值的乘積ZXT與等于⑶T 26中樣本的平均值的值Y進(jìn)行比較，以 判定Y是否表示前導(dǎo)。具體地，當(dāng)Y大于檢測閾值ZXT時(shí)，就檢測到前導(dǎo)，從而檢測到S模式應(yīng)答。圖17示出了根據(jù)本發(fā)明的前導(dǎo)檢測器的可替換實(shí)施方式20'。具體地，圖17的前導(dǎo)檢測器20'與圖16的前導(dǎo)檢測器20的不同之處僅在于第 三值Z的定義，在圖17的前導(dǎo)檢測器20 ‘中，第三值Z等于第一值U和第二值V中的最大 值，而不是如在圖16的前導(dǎo)檢測器20中，等于第一值和第二值的平均值。使用數(shù)量X1等于5的開始單元24和數(shù)量X1等于5的結(jié)束單元28、以及來自匹配 前導(dǎo)的濾波器21的輸入端處的未被標(biāo)準(zhǔn)化的信號(hào)，來對(duì)前導(dǎo)檢測器20進(jìn)行測試。關(guān)于每個(gè)單元的時(shí)間寬度P，應(yīng)該注意到，均為0. 5μ S的兩個(gè)脈沖之間的相關(guān)波 峰也具有約為ι μ S的寬度。因此，每個(gè)單元的時(shí)間寬度ρ也被設(shè)置為1 μ S。此外，因子T根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定并將被設(shè)置為等于1. 2。圖18在上部曲線圖中示出了匹配前導(dǎo)的濾波器21的輸入端處的S模式應(yīng)答隨時(shí) 間的演變，以及在下部曲線圖中示出了信號(hào)Y和由CFAR裝置22計(jì)算得到的相應(yīng)檢測閾值 ZXT隨時(shí)間的演變。在圖18的下部曲線圖中，應(yīng)該注意到，信號(hào)Y只在相關(guān)波峰處超過檢測閾值ΖΧΤ， 這與在匹配前導(dǎo)的濾波器21中的前導(dǎo)的第四脈沖的通過一致。前導(dǎo)檢測器20和20'基于在典型的位置處對(duì)脈沖進(jìn)行重建和搜索(search for)，被測試并與傳統(tǒng)檢測方法相比較。具體地，圖19示出了對(duì)于前導(dǎo)檢測器20和20'以及對(duì)于傳統(tǒng)檢測方法，檢測概率 Pd隨著SNR改變的演變。詳細(xì)地，在圖19中，應(yīng)該注意到，假設(shè)相同的檢測概率Pd，前導(dǎo)檢測器20和20' 提高了 SNR的幾個(gè)分貝，具體地，其中第三值Z等于第一值U和第二值V中最高值的第二前 導(dǎo)檢測器20'更優(yōu)于第一前導(dǎo)檢測器20。此外，在圖19中，可以再次注意到，對(duì)于等于IOdB的SNR，前導(dǎo)檢測器20和20'的檢測概率Pd仍然接近于1，而對(duì)于傳統(tǒng)檢測方法，檢測概率約等于80%。應(yīng)該重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是，在SSR系統(tǒng)中，假設(shè)具有單向連接的特性，則具有小于IOdB的 SNR的信號(hào)幾乎不被處理。因此，這意味著本發(fā)明能夠使在雷達(dá)整個(gè)覆蓋范圍內(nèi)獲得的檢測 概率Pd接近于一。此外，在這種情況中，還對(duì)嵌入在S模式和A/C模式竄擾中的S模式應(yīng)答進(jìn)行測 試。還是考慮每秒10000個(gè)竄擾，其中70%是A/C模式，30%是S模式。對(duì)應(yīng)于平均距離，以-50dBm的功率接收已知目標(biāo)的S模式應(yīng)答，而竄擾功率 在-70dBm到-40dBm之間變化。圖20示出了對(duì)于前導(dǎo)檢測器20'以及根據(jù)傳統(tǒng)檢測方法檢測到已知目標(biāo)的S模 式應(yīng)答的前導(dǎo)的幾率Pd，與竄擾功率(即，相互干擾的S模式應(yīng)答和A/C模式應(yīng)答的功率) 的函數(shù)關(guān)系。具體地，在圖20中，應(yīng)該注意到，相比于傳統(tǒng)檢測方法，根據(jù)本發(fā)明的前導(dǎo)檢測對(duì) 于所有被考慮的竄擾功率，檢測概率Pd提高了好幾個(gè)百分點(diǎn)。根據(jù)前述說明書，可以容易地理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。具體地，應(yīng)該指出，在竄擾情況下，或通常在以高干擾為特征的情況下，如上述測 試所示，本發(fā)明的檢測性能和效率顯著高于傳統(tǒng)檢測方法。最后，顯然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改進(jìn)，所有這些改進(jìn)都落入在所附權(quán)利要求中 限定的本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于檢測具有特征結(jié)構(gòu)的SSR信號(hào)的檢測裝置(10；20；20′)，其特征在于，所述檢測裝置包括濾波裝置(11；21)，其匹配所述SSR信號(hào)的所述特征結(jié)構(gòu)；以及用于將假報(bào)警率保持為基本恒定值的裝置(12；22；22′)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其中，所述SSR信號(hào)的所述特征結(jié)構(gòu)包括前導(dǎo)、或 由固定停留時(shí)間分隔開的初始脈沖和結(jié)束脈沖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的檢測裝置，其中，所述濾波裝置(11；21)具有由所述SSR 信號(hào)的所述特征結(jié)構(gòu)的經(jīng)調(diào)整以及延遲形式組成的脈沖響應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測裝置，其中，所述濾波裝置(11；21)包括有限脈沖響應(yīng) (FIR)濾波器。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的檢測裝置，其中，用于將假報(bào)警率保持為基本恒定值 的所述裝置(12;22;22')包括計(jì)算裝置，配置為基于由所述濾波裝置(11 ；21)提供的信號(hào)計(jì)算檢測閾值；以及判定裝置，配置為基于所述檢測閾值以及由所述濾波裝置(11 ；21)提供的信號(hào)檢測所 述SSR信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測裝置，其中，所述判定裝置配置為在由所述濾波裝置 (11 ；21)提供的信號(hào)的第一部分的平均值滿足與所述檢測閾值的給定關(guān)系時(shí)，檢測所述 SSR信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測裝置，其中，所述判定裝置配置為在所述第一部分的平 均值大于所述檢測閾值時(shí)，檢測所述SSR信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的檢測裝置，其中，所述計(jì)算裝置配置為基于由所述濾波裝 置(11 ；21)提供的信號(hào)的第二部分的相應(yīng)的平均值，計(jì)算所述檢測閾值，所述第二部分不 包括所述第一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的檢測裝置，其中，所述濾波裝置(11；21)包括 匹配所述初始脈沖和所述結(jié)束脈沖的濾波器(11)和匹配所述前導(dǎo)的濾波器(21)，所述濾 波器(11 ；21)中的每一個(gè)都連接至根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)的相應(yīng)的所述計(jì)算裝置和 所述判定裝置。
10.一種二次監(jiān)視雷達(dá)，包括根據(jù)前述任一權(quán)利要求的用于檢測所述SSR信號(hào)的檢測 裝置(10;20;20')。
11.一種可載入二次監(jiān)視雷達(dá)的數(shù)字處理裝置的軟件程序，其被配置為當(dāng)運(yùn)行時(shí)，實(shí)施 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)的用于檢測SSR信號(hào)的檢測裝置(10 ；20 ；20')。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測具有特征結(jié)構(gòu)的SSR信號(hào)的檢測裝置(10、20、20′)。檢測裝置(10、20、20′)包括濾波裝置(11，21)，其與SSR信號(hào)的特征結(jié)構(gòu)相匹配；以及用于將假報(bào)警率保持為基本恒定值的裝置(12、22、22′)。SSR信號(hào)的特征結(jié)構(gòu)包括前導(dǎo)、或由固定停留時(shí)間分隔開的初始脈沖和結(jié)束脈沖。用于將假報(bào)警率保持為基本恒定值的裝置(12、22、22′)包括計(jì)算裝置，配置為基于由濾波裝置(11、21)提供的信號(hào)計(jì)算檢測閾值；以及判定裝置，配置為基于檢測閾值以及由濾波裝置(11、21)提供的信號(hào)檢測SSR信號(hào)。
文檔編號(hào)G01S7/292GK101889215SQ200880114599
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2008年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月3日
發(fā)明者加斯帕雷·加拉蒂, 埃米利奧·朱塞佩·皮拉奇, 斯特凡諾·杰利, 法布里齊奧·菲奧里 申請(qǐng)人:塞萊斯系統(tǒng)集成公司