提高s模式應(yīng)答信號(hào)譯碼可靠性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬航空通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高S模式應(yīng)答信號(hào)譯碼可靠性的方法，用于空中交通的地面管制中心(簡(jiǎn)稱空管中心)或空中交通預(yù)警和防撞設(shè)備，涉及從視頻量化信號(hào)中檢測(cè)識(shí)別機(jī)載應(yīng)答機(jī)S模式應(yīng)答信號(hào)和斷續(xù)震蕩信號(hào)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著S模式應(yīng)答機(jī)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于航空飛機(jī)上，地面空管中心和空中交通預(yù)警和防撞設(shè)備的正常工作，必須完成對(duì)S模式應(yīng)答信號(hào)的正確譯碼，因此譯碼的可靠性也成為后續(xù)監(jiān)視跟蹤、防撞處理過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)。S模式應(yīng)答信號(hào)由應(yīng)答同步脈沖串和應(yīng)答數(shù)據(jù)塊組成，如圖1所示，接收系統(tǒng)需要通過(guò)識(shí)別前4個(gè)頭部脈沖來(lái)確認(rèn)S模式應(yīng)答信號(hào)，S模式應(yīng)答的頭部脈沖(以下稱為“報(bào)頭”)時(shí)序關(guān)系如圖1所示。數(shù)據(jù)塊在4個(gè)報(bào)頭脈沖之后，數(shù)據(jù)通過(guò)脈沖位置調(diào)制進(jìn)行編碼。每一個(gè)數(shù)據(jù)位的位置上，都是寬度為Ius的“有脈沖及無(wú)脈沖”區(qū)間，或者稱為“ I ”位和“ O ”位的兩個(gè)0.5us區(qū)間，即用“ 一個(gè)脈沖后跟一個(gè)無(wú)脈沖”表示二進(jìn)制數(shù)I ;用“一個(gè)無(wú)脈沖后跟一個(gè)脈沖”表示二進(jìn)制數(shù)O。目前公開(kāi)的對(duì)S模式應(yīng)答信號(hào)譯碼及置信度分析的方法有兩種:
[0003]第一種是通過(guò)檢測(cè)應(yīng)答位的前0.5us區(qū)間內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度是否大于第二個(gè)0.5us區(qū)間內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度，若大于則判為二進(jìn)制1，否則為O。判斷譯碼的置信度則通過(guò)在信號(hào)較弱的0.5US區(qū)間內(nèi)測(cè)量信號(hào)電平來(lái)決定:如果信號(hào)電平為低，表明沒(méi)有干擾存在，譯碼置信度就為高。但當(dāng)有尖峰脈沖干擾發(fā)生時(shí)(如圖2所示)，有可能出現(xiàn)干擾信號(hào)電平強(qiáng)度超過(guò)有效信號(hào)電平強(qiáng)度的情況，導(dǎo)致該比特位的值解析錯(cuò)誤，降低接收機(jī)的譯碼可靠性；
[0004]第二種譯碼方式則是選擇應(yīng)答信號(hào)的前導(dǎo)脈沖功率均值作為參考，將每個(gè)應(yīng)答數(shù)據(jù)位上的脈沖與這個(gè)參考值進(jìn)行相關(guān)比較(使用應(yīng)答數(shù)據(jù)位的信號(hào)幅度和或單脈沖值):若相關(guān)則是一種高置信度的判斷，再根據(jù)對(duì)應(yīng)脈沖在1.0us數(shù)據(jù)區(qū)間中的位置判定其代表的二進(jìn)制值。當(dāng)有突發(fā)連續(xù)干擾與報(bào)頭脈沖重疊時(shí)(如圖3所示)，會(huì)拉高參考功率值，導(dǎo)致數(shù)據(jù)位上的脈沖幅度與參考值相關(guān)性降低，影響置信度判斷，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致解碼失敗，因此有必要提出改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題:提供一種提高S模式應(yīng)答信號(hào)譯碼可靠性的方法，通過(guò)優(yōu)化參考電平的計(jì)算方法、增加功率一致性認(rèn)證等措施增加了 S模式應(yīng)答信號(hào)前導(dǎo)脈沖的檢測(cè)和校驗(yàn)的可靠性；通過(guò)與參考電平比較，統(tǒng)計(jì)O和I位置的多個(gè)采樣值，并使用一套復(fù)雜算法對(duì)兩個(gè)位置打分，來(lái)得到信息位的值和置信度，達(dá)到了提高S模式應(yīng)答信號(hào)和斷續(xù)震蕩信號(hào)譯碼可靠性的目的。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案:提高S模式應(yīng)答信號(hào)譯碼可靠性的方法，包含下述步驟:
[0007]I)首先使基帶視頻信號(hào)的采樣速率達(dá)到10MHz，采樣量化值達(dá)到8比特，并已經(jīng)完成脈沖檢測(cè)、報(bào)頭框架提取的預(yù)處理工作；
[0008]2)對(duì)前導(dǎo)脈沖檢測(cè)和校驗(yàn)的算法、流程進(jìn)行優(yōu)化，即對(duì)參考功率值的計(jì)算方法進(jìn)行優(yōu)化，并利用該參考功率值對(duì)報(bào)頭進(jìn)行功率一致性認(rèn)證和DF認(rèn)證，只有全部通過(guò)才能進(jìn)入后一數(shù)據(jù)處理流程，否則拋棄該報(bào)頭；
[0009]3)通過(guò)對(duì)每個(gè)比特位的10次采樣值進(jìn)行打分來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的比特值判定提取與置信度分析。
[0010]上述步驟2)中，參考功率計(jì)算方案不再是對(duì)前導(dǎo)脈沖功率的簡(jiǎn)單平均，而是對(duì)每個(gè)前導(dǎo)脈沖的多個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行抽樣，再對(duì)同一個(gè)前導(dǎo)脈沖的抽樣值、相鄰前導(dǎo)脈沖的抽樣值進(jìn)行比較，得到參考功率，抽樣比較的思路是:
[0011 ] a:選取每個(gè)前導(dǎo)脈沖中的2個(gè)采樣值，即4個(gè)前導(dǎo)脈沖共得8個(gè)抽樣值，將同一脈沖中的較大采樣值剔除，余4個(gè)抽樣值；
[0012]b:再將相鄰前導(dǎo)脈沖中余下的較小抽樣值進(jìn)行比較，即第一、二個(gè)脈沖余下的抽樣值進(jìn)行比較，第三、四個(gè)脈沖余下的抽樣值進(jìn)行比較，再次剔除較大值，余2個(gè)抽樣值；
[0013]c:最后從余下的2個(gè)抽樣值中選取較大的一個(gè)作為參考功率值；
[0014]所述功率一致性認(rèn)證是通過(guò)檢測(cè)4個(gè)報(bào)頭脈沖的功率值與參考功率、數(shù)據(jù)幀DF標(biāo)志位功率的關(guān)系，來(lái)確認(rèn)脈沖報(bào)頭的真實(shí)性，方法從三個(gè)方面進(jìn)行:
[0015](I)設(shè)定前導(dǎo)脈沖最小觸發(fā)門限；
[0016](2)比較4個(gè)前導(dǎo)脈沖電平與參考電平的差異；
[0017](3)比較數(shù)據(jù)幀前5個(gè)比特，即DF標(biāo)志位的電平與參考電平的差異；
[0018]所述DF認(rèn)證則采用傳統(tǒng)認(rèn)證方法，將數(shù)據(jù)幀前5個(gè)比特，即DF標(biāo)志位的判定結(jié)合到報(bào)頭檢測(cè)中，只有存在5個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)時(shí)才能認(rèn)定該報(bào)頭為一個(gè)真實(shí)可靠的報(bào)頭。
[0019]上述步驟3)中，具體的實(shí)施方法是對(duì)應(yīng)答數(shù)據(jù)塊中每個(gè)比特內(nèi)O和I位置的所有采樣值進(jìn)行分類計(jì)數(shù)，分類依據(jù)采樣電平值與幀頭參考功率間的關(guān)系來(lái)進(jìn)行，當(dāng)采樣功率值在參考功率的+/_3dB范圍內(nèi)時(shí)認(rèn)為該采樣屬于可信度高的類型A，打分時(shí)按照采樣結(jié)果計(jì)算；否則屬于受到嚴(yán)重干擾的類型B ;打分時(shí)按照采樣結(jié)果的相反值計(jì)算；0位置和I位置分別分類計(jì)數(shù)，當(dāng)I的積分或O的積分差值大于3時(shí)，表明該比特的值較難準(zhǔn)確判斷，設(shè)定其置信度為低；對(duì)于比特值的判定，則是依據(jù)了 O或I位置中有效采樣出現(xiàn)的比例來(lái)判斷的，即在O和I位置上哪個(gè)脈沖更具有主導(dǎo)性，當(dāng)O中的脈沖較多時(shí)，比特值為0，否則為I。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比通過(guò)優(yōu)化改進(jìn)S模式應(yīng)答信號(hào)的參考功率算法、前導(dǎo)脈沖有效性校驗(yàn)以及比特值和置信度的分析方法，雖然增加了大量的工作量，但在CPU性能極大提高的情況下，仍能在確保譯碼實(shí)時(shí)性的前提下大幅度提高S模式應(yīng)答信號(hào)的譯碼可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為S模式應(yīng)答信號(hào)格式示意圖；
[0022]圖2為尖峰脈沖干擾淹沒(méi)數(shù)據(jù)位的情況示意圖；
[0023]圖3為連續(xù)干擾對(duì)均值參考功率的影響示意圖；
[0024]圖4為S模式譯碼整體方案框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖1-4描述本發(fā)明的一種實(shí)施例。
[0026]提高S模式應(yīng)答信號(hào)譯碼可靠性的方法，包含下述步驟:
[0027]I)首先使基帶視頻信號(hào)的采樣速率達(dá)到10MHz，采樣量化值達(dá)到8比特，并已經(jīng)完成脈沖檢測(cè)、報(bào)頭框架提取的預(yù)處理工作；
[0028]2)對(duì)前導(dǎo)脈沖檢測(cè)算法、流程進(jìn)行優(yōu)化，即對(duì)參考功率值的計(jì)算方法進(jìn)行優(yōu)化，并利用該參考功率值對(duì)報(bào)頭進(jìn)行功率一致性認(rèn)證和DF認(rèn)證，只有全部通過(guò)才能進(jìn)入后一數(shù)據(jù)處理流程，否則拋棄該報(bào)頭；具體說(shuō)，參考功率計(jì)算方案不再是對(duì)前導(dǎo)脈沖功率的簡(jiǎn)單平均，而是對(duì)每個(gè)前導(dǎo)脈沖的多個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行抽樣，再對(duì)同一個(gè)前導(dǎo)脈沖的抽樣值、相鄰前導(dǎo)脈沖的抽樣值進(jìn)行比較，得到參考功率，抽樣比較的思路是:
[0029]a:選取每個(gè)前導(dǎo)脈沖中的2個(gè)采樣值，即4個(gè)前導(dǎo)脈沖共得