基于SSR和ADS-B混合监视的机载编队防撞系统设计

由于设备性能的限制,民航飞机目前使用的机载防撞系统TCASⅡ不能适用于编队飞行防撞。为了解决飞机编队飞行防撞以及与民航飞机TCASⅡ兼容的问题,给出了一种基于二次雷达(SSR)和ADS-B混合监视的机载编队防撞系统的设计方案。该方案采用了TCAS主动监视和被动监视相结合的方法,利用唯一的24位S模式地址来识别和归类目标飞机,将TCAS的监视数据和ADS-B的监视数据进行数据融合来完成对目标飞机的监视和跟踪。通过将大型编队划分为多个编队单元的方法,由长机负责保持各个编队单元之间的安全间距。采用收发器将长机产生的位置保持和碰撞避免的操纵指令通过高频数据链路传送给各个编队单元,各个编队成员按照操纵指令调整自己飞机的位置,完成对整个编队的位置保持和碰撞避免的集中控制和分散执行。该方案可以为机载编队防撞系统的设计和实现提供参考和帮助。

ATM 中的 ADS-SSR 数据融合模型和算法

民航空中交通管理系统的核心是信息处理，根据民航用空中交通管理系统与军方用空中交通管理系统的不同特点，通过对一个可能的ＡＤＳ－ＳＳＲ数据融合模型的探讨，给出了此模型的具体算法。本算法综合了两者的优点，可实现整个飞行过程的无间断的可靠的监视。

二次雷达S模式综述

A/C模式的二次雷达在目标数量增加到一定程度时暴露出许多问题,S模式是欧美国家开发的先进二次雷达协议,正在逐步取代传统的A/C模式。文中全面而简略地阐述了S模式的协议内容和工作机制,包括:S模式的起源和特点;S模式询问信号和应答信号的格式、含义、分类及询问应答机制;S模式的上下行数据格式、含义及涉及的重要问题;S模式的兼容性、锁定技术、Squitter模式、数据校验和干扰问题。最后,介绍了S模式在多个领域的应用情况。

S模式机载应答机的中频数字化处理

介绍了S模式机载应答机的中频数字化处理的设计方法。采用FPGA和高速A/D转换器实现了80MHz的高速数字信号处理系统,解决了传统二次监视雷达(SSR)目标分辨力差、窜扰等问题,完成了二进制振幅键控(ASK)和二进制差分相移键控(DPSK)组合成的询问信号的中频数字化处理全过程。

一种新型和差旁瓣抑制阵列天线

针对传统和差阵列天线旁瓣抑制能力的不足,设计了一种应用于二次雷达的新型和差旁瓣抑制阵列天线.该天线主要由前向阵列、后向单元、波束形成网络和互连的射频电缆构成,其中前向阵列和后向单元共同形成差波束.采用遗传算法对各个天线单元的幅度和相位进行优化,使差波束在工作频带内能够覆盖和波束的旁瓣.仿真和测试结果表明:在13.2%相对带宽内,该天线具备与传统的和差阵列天线相同的和波束特性,并且在360°方位角范围内,能够实现差波束对和波束旁瓣的100%覆盖.

空管二次雷达S模式询问机目标捕获与监视实现方案

提出了一种空管二次雷达S模式询问机捕获与监视空中S模式目标的工程实现方案。方案既考虑了S模式询问机的具体使用条件,又完全符合国际民航组织附件10的相关规定。采用S模式与A/C模式的兼容组合技术实现了过渡时期对空域目标的全面监视,采用自适应随机捕获技术实现空域中S模式目标的捕获和锁定,采用S模式多目标询问时序编排技术实现对同一波束内多个S模式目标的选址询问和监视。该方案已经在实际二次雷达S模式询问机研制过程中得以应用和验证,效果良好。

二次雷达系统询问旁瓣抑制新方案

分析了二次雷达系统中采用的询问旁瓣抑制(ISLS)技术,针对其不能完全消除询问旁瓣干扰、无法调节询问方位覆盖范围的不足,提出了一种新的设计方案,采用和(Σ)、差(Δ)、全向(Ω)三通道发射询问信号的方法来消除旁瓣干扰,并通过采用询问信号传递波束调节因子的方法实现系统询问有效方位波束宽度的自动调节。该方案提高了系统的询问旁瓣抑制能力、抗干扰能力和平台适应性,已成功应用于某工程。

一种提高二次雷达测距精度的方法

测距精度决定了二次雷达系统的目标分辨能力。针对现有二次雷达测距算法测距精度低的问题,分析了二次雷达的测距原理和引入的误差,提出了改进的自适应测距方法。在不更改二次雷达信号格式和硬件设计的前提下,采用分布式处理方式,使询问机和应答机能自动周期性测试本机内部延时,并在询问应答过程中自动分别扣除本设备的内部延时,从而提高二次雷达系统的测距精度。

多站询问对邻近二次雷达的影响及其对策

为解决二次雷达站密集区域的相互异步干扰问题,分析了多站询问对邻近二次雷达的干扰因素;提出了异步干扰式窜扰的概念,推导出对应的概率公式;提出了参差改变询问重复频率或自适应改变询问重复频率、应答处理器采用滑窗过滤等解决方案;最后给出了简易二次雷达使用中的对策.对于采用同频率询问/应答机原理工作的装备具有借鉴意义,适用于雷达站架设较密集区域的应用环境.

二次雷达混扰信号的迭代投影分选算法

针对二次雷达应答信号混扰导致解码错误的问题,提出一种迭代投影分选算法。综合考虑天线结构、残留载频等因素建立阵列信号混扰模型,通过对模型中待求变量的最大似然估计分析,给出双矩阵变量优化模型,以非圆复信号快速独立成分分析(Noncircular complex fast independent component analysis,nc-FastICA)算法得到应答信号初始值,进而根据二次雷达应答信号零/恒模(Zero/constant modulus,ZCM)特性提出迭代投影分选算法,最终完成对混扰信号的分选。仿真结果表明,在应答机之间相距较近、天线非精确调整等复杂环境下,本算法可从混扰应答信号中有效地分选出各应答信号,且分选性能明显优于快速独立成分分析算法。

二次雷达录取高度纠错方法研究

介绍了二次雷达获得高度数据的原理,针对二次雷达中高度应答数据存在交织及异步干扰现象,分析了引起二次雷达高度数据出错的原因,提出改善二次雷达高度数据录取性能的方法。通过在真实环境下进行验证,结果表明该方法对抑制高度数据的非正常变化具有良好的效果。

基于MUSIC算法的二次雷达应答信号分离方法

为了提高在高密度信号环境下对二次监视雷达(SSR)应答信号的接收性能,该文提出一种将信源数估计和信号到达方向(DOA)估计相结合构建分离矩阵实现交叠信号分离的算法。首先根据交叠信号量测的特征值分布来确定交叠信号的个数;然后利用MUSIC算法作谱峰搜索得到各信号的DOA,并重构混合矩阵;最后通过计算混合矩阵的广义逆得到分离矩阵,并实现对交叠信号的分离。以6阵元均匀线阵为前提进行仿真分析,结果表明所提分离算法可达到90%以上的分离成功率,分离性能和独立成分分析(ICA)算法相当,优于基于投影技术分离算法(PA),但计算量远小于ICA算法,不足ICA算法计算量1/10,更易于工程化应用。

小波变换在S模式二次雷达信号分析处理中的应用

为提高二次雷达(Secondary Surveillance Radar,SSR)信号分析处理能力,针对傅里叶变换在时频域分析的局限性,利用小波信号奇异性检测特点,通过对S模式询问、应答信号进行小波分解,计算第一层高频系数,得到信号脉冲持续时间,实现了信号报头检测,并比较高频系数模极大值,提取出信号调制信息,实现了基于小波变换的二进制差分相移键控(DPSK)和二进制振幅键控(ASK)解调,验证了小波变换技术分析处理二次雷达信号的可行性。

基于FPGA的二次雷达多目标应答信号处理

多目标应答信号处理技术是提高二次监视雷达(SSR)系统处理能力的关键。提出了一种基于FPGA设计的多目标处理技术,利用单脉冲二次雷达天线的和差关系、目标应答信号脉冲幅度的一致性以及数字STC脉冲处理,能在高密度应答中快速准确地提取出交叠目标的框架脉冲和信息脉冲,同时有效地剔除混扰、窜扰等干扰引起的虚假目标。实测结果证明,该方法能够快速处理出4个交叠的目标,有效提高了SSR系统的应答信号处理能力。

EBPSK编码调制的二次监视雷达测速性能分析

为了解决二次监视雷达(SSR)接收到目标应答信号时受到异步干扰的问题,在SSR对目标的应答信号的脉冲宽度内,引入扩展二元相移键控(EBPSK)对载波进行相位编码调制.理论分析了SSR系统中速度与频偏的关系,通过研究EBPSK相位调制脉冲的波形特点,提出了将EBPSK相位编码脉冲信号作为SSR系统应答信号的方案,从而有效利用异步干扰提升双基站SSR系统的目标测速精度.理论分析与仿真实验结果表明,在目标测速精度方面,EBPSK相位编码的双基站SSR系统明显优于EBPSK相位编码以及纯正弦调制脉冲的单基站SSR系统.因此,验证了EBPSK相位编码脉冲信号在双基站雷达系统中的有效性和可行性.

航管单脉冲二次监视雷达—DLD-100

本文叙述航管二次监视雷达的一些基本概念及其发展概况,并对机电部14所研制成功的我国第一部航管单脉冲二次监视雷达作一概要介绍。

二次监视雷达应答重叠处理研究

随着空中交通流量快速增长,空中飞行目标密度不断增大,航管应答信号出现重叠现象成为常态,严重影响二次监视雷达(SSR)的情报质量。文中讨论了重叠应答信号的特征,归纳梳理出解重叠信号的主要方法。基于应答脉冲译码条件,分析了重叠应答信号的正确译码概率,推导出其一般规律,同时在系统层面上进一步提出了优化解重叠信号译码正确率的策略,实现了航管目标信息的准确获取,为SSR情报信息质量提供了技术保障。

基于K-means聚类的二次雷达信号解三重交织技术

在对二次雷达信号进行接收时,会遇到多个用户的信号交叠在一起的情况,从而无法对信号进行解码。先对交织模型进行建模,然后提出一种单通道解交织方法,给出信号处理流程与FPGA逻辑设计方案,最后采用HDL语言完成了所有功能模块的设计,开展仿真验证和上板调试。实验结果表明,该算法能有效对三重交织信号进行解码。

二次雷达中的询问旁瓣抑制技术研究

针对二次雷达中询问旁瓣干扰现象,分析了询问旁瓣抑制技术的抗干扰原理和实现方式,以及其在多询问机工作环境中对识别概率的影响,在实际工程应用中,可通过和、差、全向三通道发射询问信号实现旁瓣覆盖率100%。

IRS-20MP/L型空管二次雷达系统组成及其作用

空管二次雷达系统是实施民航空中交通管制的重要设备之一。随着国内民航业的高速发展,仅在"十二五"期间内,全国范围内就陆续部署了22套西班牙Indra公司的IRS-20MP/L型空管二次雷达系统。近几年该型号雷达仍在加快投入建设当中。自投入服务中国民航业以来,该二次雷达系统以其较高的性价比,完备的系统组成以及稳定的雷达信号质量,为民航空管的飞行安全保障做出了巨大的贡献。本文通过在维护维修Indra公司的IRS-20MP/L型空管二次雷达系统过程中所掌握的知识,全面地阐述该型号雷达的系统组成及其作用。