S模式二次雷達(dá)自適應(yīng)匹配目標(biāo)的點(diǎn)名方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于空中交通管制雷達(dá)領(lǐng)域，具體涉及一種S模式二次雷達(dá)自適應(yīng)匹配目標(biāo)的點(diǎn)名方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二次監(jiān)視雷達(dá)(SSR)系統(tǒng)被應(yīng)用于空中交通管制(ATC)中的雷達(dá)系統(tǒng)以及機(jī)載防撞系統(tǒng)(ACAS)中的雷達(dá)系統(tǒng)內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)軍民航飛機(jī)的飛行態(tài)勢(shì)的實(shí)時(shí)監(jiān)視和為管制員提供雷達(dá)數(shù)據(jù)，從而便于對(duì)目標(biāo)飛機(jī)進(jìn)行空中交通管制。
[0003]S模式的二次監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)，是在上述傳統(tǒng)二次監(jiān)視雷達(dá)的基礎(chǔ)上，為空中交通管制自動(dòng)化提供了增強(qiáng)型的監(jiān)視與通訊的能力。S模式的二次監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)可以采用點(diǎn)名呼叫的方式與飛機(jī)進(jìn)行通訊，相對(duì)于常規(guī)模式的二次雷達(dá)大大降低了應(yīng)答干擾，從而提高了詢問效率。目前，國內(nèi)外在上述點(diǎn)名呼叫以匹配目標(biāo)的算法上，多采用扇區(qū)匹配的方法，SP:計(jì)算天線覆蓋的扇區(qū)，將扇區(qū)內(nèi)以及前后扇區(qū)的所有目標(biāo)直接都抽取出來進(jìn)行點(diǎn)名。這樣做的缺點(diǎn)在于很多不在天線覆蓋范圍內(nèi)的目標(biāo)也參與了點(diǎn)名，增加了點(diǎn)名負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致系統(tǒng)不必要開銷。同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)點(diǎn)名目標(biāo)未進(jìn)行優(yōu)先級(jí)設(shè)置，致使一旦點(diǎn)名周期內(nèi)無法完成所有目標(biāo)的點(diǎn)名任務(wù)，就致使必須要通過點(diǎn)名才能獲取信息的目標(biāo)丟失，從而給空中交通管制產(chǎn)生不利影響。如何能夠研發(fā)出一種新的S模式二次雷達(dá)自適應(yīng)匹配目標(biāo)的點(diǎn)名方法，能夠精確地估計(jì)可以參與點(diǎn)名的目標(biāo)，同時(shí)對(duì)參與點(diǎn)名的目標(biāo)按照特定方式進(jìn)行排序，以在保證其點(diǎn)名呼叫效果的同時(shí)，針對(duì)性的提升其時(shí)間利用率和點(diǎn)名效率，為本領(lǐng)域近年來所亟待解決的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種更為高效快捷的一種S模式二次雷達(dá)自適應(yīng)匹配目標(biāo)的點(diǎn)名方法，本方法能夠精確地估計(jì)可以參與點(diǎn)名的目標(biāo)，同時(shí)對(duì)參與點(diǎn)名的目標(biāo)按照其特征屬性向量方程值進(jìn)行排序，以提升其時(shí)間利用率和點(diǎn)名效率。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0006]—種S模式二次雷達(dá)自適應(yīng)匹配目標(biāo)的點(diǎn)名方法，其特征在于:本點(diǎn)名方法由基于FPGA而并行建立的點(diǎn)名列表維護(hù)模塊和點(diǎn)名控制模塊組成，其中:
[0007]點(diǎn)名列表維護(hù)模塊的工作流程為:
[0008]1)、接收二次雷達(dá)數(shù)據(jù)處理分機(jī)發(fā)送的目標(biāo)信息，計(jì)算目標(biāo)所屬扇區(qū)；
[0009]2)、通過扇區(qū)索引表索引扇區(qū)點(diǎn)名鏈表，比較該目標(biāo)和扇區(qū)內(nèi)其他目標(biāo)的方位、距離，按照方位由小到大，距離由近及遠(yuǎn)的準(zhǔn)則，更新該目標(biāo)所在扇區(qū)點(diǎn)名鏈表；
[0010]點(diǎn)名控制模塊的工作步驟為:
[0011]I)、當(dāng)點(diǎn)名觸發(fā)到來時(shí)，獲取天線機(jī)械方位角；
[0012]2)、計(jì)算天線覆蓋范圍的方位前沿和方位后沿所屬扇區(qū)，通過扇區(qū)索引表索引被點(diǎn)名列表維護(hù)模塊更新后的扇區(qū)點(diǎn)名鏈表，查找扇區(qū)點(diǎn)名鏈表，并抽取出屬于天線波束覆蓋范圍內(nèi)的目標(biāo)；
[0013]3)、按照目標(biāo)的特征向量方程值從大到小進(jìn)行排序，計(jì)算出每一個(gè)目標(biāo)的發(fā)射時(shí)刻和接收時(shí)刻，將計(jì)算出的信息發(fā)送給二次雷達(dá)的編解碼模塊和時(shí)序產(chǎn)生模塊。
[0014]所述通過扇區(qū)索引表索引扇區(qū)點(diǎn)名鏈表，其工作步驟為:將雷達(dá)覆蓋的全空域劃分為若干扇區(qū)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分扇區(qū)管理，屬于同一扇區(qū)的目標(biāo)通過鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)連接成扇區(qū)點(diǎn)名鏈表。
[0015]扇區(qū)索引表和扇區(qū)點(diǎn)名鏈表以FPGA分配ram資源建立；所述扇區(qū)索引表，其地址是扇區(qū)號(hào)，內(nèi)容是本扇區(qū)點(diǎn)名鏈表首目標(biāo)地址，用于索引本扇區(qū)的點(diǎn)名鏈表；全空域的扇區(qū)點(diǎn)名鏈表使用同一個(gè)ram，F(xiàn)PGA為每一個(gè)目標(biāo)分配固定大小的存儲(chǔ)空間，將接收到的目標(biāo)順序存儲(chǔ)在ram中；同一個(gè)扇區(qū)的目標(biāo)，首目標(biāo)地址存儲(chǔ)在扇區(qū)索引表中；每一個(gè)目標(biāo)的存儲(chǔ)空間中存儲(chǔ)下一個(gè)目標(biāo)地址，用于索引下一個(gè)目標(biāo)；最后一個(gè)目標(biāo)存儲(chǔ)的下一目標(biāo)地址為結(jié)束地址。
[0016]ram的全O地址為結(jié)束地址，ram的全O地址指向的空間不存儲(chǔ)信息。
[0017]所述按照目標(biāo)的特征向量方程值從大到小進(jìn)行排序，其工作步驟為:對(duì)參與點(diǎn)名的目標(biāo)按照各自的特征向量方程值進(jìn)行排序，保證緊急目標(biāo)的優(yōu)先點(diǎn)名權(quán)；將每一個(gè)目標(biāo)的特征向量按照指定權(quán)重相加，依據(jù)結(jié)果從大到小的順序?qū)δ繕?biāo)進(jìn)行排序。
[0018]各目標(biāo)組特征向量及特征向量權(quán)重值包括:已經(jīng)丟失I幀或2幀、權(quán)重為:64 ;通過外推預(yù)測(cè)下一幀會(huì)交疊、權(quán)重為:32 ;近區(qū)切向飛行目標(biāo)、權(quán)重為:16 ;遠(yuǎn)區(qū)切向飛行、權(quán)重為8 ;超遠(yuǎn)區(qū)切向飛行、權(quán)重為:4 ;逆時(shí)針飛行、權(quán)重為:2 ;上一個(gè)點(diǎn)名周期漏點(diǎn)、權(quán)重為:1。
[0019]所述計(jì)算出每一個(gè)目標(biāo)的發(fā)射時(shí)刻和接收時(shí)刻，其工作步驟為:將按照目標(biāo)的特征向量方程值排序后的目標(biāo)順序取出，設(shè)置第一個(gè)目標(biāo)的發(fā)射時(shí)刻為發(fā)射O時(shí)刻，計(jì)算其接收時(shí)刻；下一個(gè)目標(biāo)的接收時(shí)刻以前一個(gè)目標(biāo)的接收時(shí)刻為準(zhǔn)，以不發(fā)生交疊為條件進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出接收時(shí)刻后，再通過該目標(biāo)的距離倒推發(fā)射時(shí)刻；此后每一個(gè)目標(biāo)均按照先計(jì)算出接收時(shí)刻，再計(jì)算發(fā)射時(shí)刻的方法進(jìn)行計(jì)算；其計(jì)算方式為:
[0020]令第一個(gè)發(fā)射目標(biāo)Pl的發(fā)射時(shí)刻SencLPl為O時(shí)刻，通過目標(biāo)信息中攜帶的外推距離計(jì)算出Pl的接收時(shí)刻Recv_Pl，對(duì)于下一個(gè)發(fā)射目標(biāo)Ρ2，先計(jì)算其接收時(shí)刻Recv_P2，Recv_P2以Recv_Pl為參考進(jìn)行計(jì)算，即:
[0021]Recv_P2 = Rec v_PI+Re cv_PuIse+ff_PI+ff_P2+Re cv_gap
[0022]上式中，Recv_Pulse是接收脈沖長(zhǎng)度；
[0023]ff_Pl是Pl的距離波門對(duì)應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)度；
[0024]ff_P2是P2的距離波門對(duì)應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)度；
[0025]Recv_gap是為了確保接收脈沖不混迭設(shè)置的接收脈沖保護(hù)長(zhǎng)度；
[0026]P2的發(fā)射時(shí)刻即為接收時(shí)刻減去目標(biāo)信息中攜帶的外推距離對(duì)應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)度；
[0027]通過上式推算出第N個(gè)目標(biāo)的接收時(shí)刻計(jì)算公式為:
[0028]Recv_Pn = Recv_P(n-1)+Recv_Pulse+ff_Pn+ff_P(n-1)+Recv_gap
[0029]所述第N個(gè)目標(biāo)的發(fā)射時(shí)刻為上述Recv_Pn式中計(jì)算出的接收時(shí)刻減去目標(biāo)信息中攜帶的外推距離對(duì)應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)度。
[0030]本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于:
[0031]I)、拋棄了傳統(tǒng)點(diǎn)名方式所導(dǎo)致的諸如點(diǎn)名負(fù)擔(dān)大乃至點(diǎn)名效率低下等諸多缺陷，本發(fā)明針對(duì)全空域目標(biāo)的S模式點(diǎn)名，自適應(yīng)地匹配每一個(gè)點(diǎn)名周期需要參與點(diǎn)名的目標(biāo)，將目標(biāo)按照目標(biāo)屬性向量方程值排序，并計(jì)算出點(diǎn)名時(shí)序，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于特定目標(biāo)的篩選式優(yōu)先點(diǎn)名效果。其不僅可避免對(duì)不在天線覆蓋范圍內(nèi)的目標(biāo)的點(diǎn)名，以減小其點(diǎn)名負(fù)擔(dān)；同時(shí)，由于采用了對(duì)特點(diǎn)點(diǎn)名目標(biāo)的優(yōu)先級(jí)設(shè)置，即使在較短的點(diǎn)名周期內(nèi)，也能完成必須要通過點(diǎn)名才能獲取信息的目標(biāo)的優(yōu)先點(diǎn)名效果。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于精確地估計(jì)可以參與點(diǎn)名的目標(biāo)，同時(shí)對(duì)參與點(diǎn)名的目標(biāo)按照指定需求進(jìn)行優(yōu)先性排序，有利于降低系統(tǒng)的計(jì)算繁冗度和運(yùn)行負(fù)擔(dān)，并最終有效地提高了系統(tǒng)的時(shí)間利用率和點(diǎn)名效率。
【附圖說明】
[0032]圖1為扇區(qū)索引表和扇區(qū)點(diǎn)名鏈表示意圖；
[0033]圖2為天線覆蓋扇區(qū)示意圖；
[0034]圖3為點(diǎn)名時(shí)序不意圖；
[0035]圖4為點(diǎn)名列表維護(hù)模塊流程圖；
[0036]圖5為點(diǎn)名控制模塊流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]為便于理解，此處結(jié)合圖1-5對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施過程作以下進(jìn)一步描述:
[0038]本發(fā)明主要由兩個(gè)功能模塊組成，分別是點(diǎn)名列表維護(hù)模塊和點(diǎn)名控制模塊。本發(fā)明是基于FPGA實(shí)現(xiàn)的，因此，所述點(diǎn)名列表維護(hù)模塊和點(diǎn)名控制模塊并行工作是物理意義上的并行，并非像計(jì)算機(jī)采用的時(shí)間片輪詢。這樣做的優(yōu)勢(shì)在于:點(diǎn)名目標(biāo)信息的接收不會(huì)因?yàn)辄c(diǎn)名控制模塊的處理耗時(shí)而丟失。
[0039]點(diǎn)名列表維護(hù)模塊的實(shí)現(xiàn)流程圖見圖4，具體實(shí)現(xiàn)方法如下:
[0040]I)、接收二次雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理分機(jī)發(fā)送的目標(biāo)信息P_current，計(jì)算P_current的扇區(qū)號(hào)sec_N。
[0041]2)、讀取扇區(qū)索引表中地址為sec_N的內(nèi)容sec_N_Phead，如果sec_N_head為0，將P_current寫入扇區(qū)點(diǎn)名鏈表，用P_current的扇區(qū)點(diǎn)名鏈表地址更新sec_N_head ;如果sec_N_head不為0，讀取扇區(qū)點(diǎn)名鏈表中地址為sec_N_head的內(nèi)容Phead_infor。
[0042]3)、比較P_current與Phead_infor的距離和方位，如果P_current的方位小于Phead_infor，或者 P_current 的方位等于 Phead_infor，且 P_current 的距離小于 Phead_infor時(shí)，則將P_current插入Phead_infor之前，即將P_current寫入扇區(qū)點(diǎn)名鏈表，用P_current在扇區(qū)點(diǎn)名鏈表中的存儲(chǔ)地址更新sec_N_Phead，讓P_current中存儲(chǔ)的下一目標(biāo)地址指向Phead_infor。
[0043]否則，讀取Phead_infor中指向的下一目標(biāo)Pn_infor，比較P_current與Pn_infor的距離和方位:如果P_current的方位小于Pn_infor，或者P_current的方位等于Pn_infor，且 P_current 的距離小于 Pn_infor 時(shí)，則將 P_current 插入 Pn_infor 之前，即將P_current寫入扇區(qū)點(diǎn)名鏈表，讓P_current中存儲(chǔ)的下一目標(biāo)地址指向Pn_infor。
[0044]4)、以此類推，將P_current寫入扇區(qū)點(diǎn)名鏈表。
[0045]通過扇區(qū)索引表索引扇區(qū)點(diǎn)名鏈表的流程見圖1，其通過目標(biāo)信息中的方位計(jì)算目標(biāo)扇區(qū)號(hào)，扇區(qū)索引表的地址即扇區(qū)號(hào)，例如SecO、Secl、Sec2等。扇區(qū)索引表的內(nèi)容是本扇區(qū)點(diǎn)名鏈表首目標(biāo)地址，例如SecO_head、Sec2_head、Sec3_head等。通過首目標(biāo)地址即可在扇區(qū)點(diǎn)名鏈表中索引目標(biāo)對(duì)應(yīng)鏈表。扇區(qū)點(diǎn)名鏈表同見圖1，全空域的扇區(qū)點(diǎn)名鏈表使用同一個(gè)ram，F(xiàn)PGA為每一個(gè)目標(biāo)分配固定大小的存儲(chǔ)空間，例如SEC0_P1、SEC0_P2、SEC1_P1等，