航管波束掃描的時間控制方法技術

本發明專利技術提出一種航管波束掃描的時間控制方法，利用本方法可解決二次雷達系統航管監視兼容其它詢問功能時詢問周期延長、時間利用率低的問題。本發明專利技術通過下述技術方案予以實現：在航管波束掃描時間系統中，航管監視空域被均勻劃分為若干個連續波位；當雷達控制臺的航管控制命令經FPGA發送至DSP時，DSP從FLASH中讀取波位劃分參數，控制FPGA計時器啟動波位駐留時隙計時，在每一時隙內，DSP經FPGA將下一時隙掃描波位號分別發送至相控陣天線的波控碼接口控制器和應答信號處理設備的RS422接口模塊，在時隙跳變時，計時器控制FPGA的脈沖控制器產生詢問啟動脈沖；DSP根據相控陣天線和應答信號處理設備回傳的波位號，判斷波位切換的準確性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是關于航管監視兼容其它詢問功能時的波束掃描時間控制方法，更具體地說，本專利技術是用于相控陣天線體制的二次雷達系統中，多種詢問功能同時工作時，為滿足航管數據更新率和提升航管工作效率的波束掃描控制方法。
技術介紹
二次雷達系統作為對空域目標的識別和監視系統，在空中交通管制、目標識別、信標跟蹤等多方面得到了廣泛的應用。二次雷達是一種通過發射詢問信號并接收應答信號，以獲得合作目標信息的電子設備，相對于傳統的基于機械掃描的二次雷達系統，為了適應重點空域警戒功能而發展起來新體制二次雷達系統，采用相控陣天線體制，可實現對掃描波束的快速、靈活控制，且隨著綜合化的發展需求，集成度高、一體化設計的二次雷達系統具有航管監視、目標識別和目標信息提取等多種功能。航管監視功能作為二次雷達系統的一項主要功能，可實現對雷達覆蓋空域的自主掃描探測，實現對協同飛機的定位、定高、身份識別及飛機航跡的顯示，成為空中交通管制的重要手段。用于航管監視的波束掃描控制設備，根據二次雷達監測的空域范圍、數據更新率要求和詢問信號處理時間設定匹配的時間窗，通過計時控制相控陣天線的波束駐留和切換，并保證后端的應答信號處理設備同步知曉天線波束指向，以根據接收的應答信號進行定位計算。但應用中發現:對于兼具多種詢問探測功能的二次雷達系統，由于航管監視采用連續掃描詢問的工作方式，在系統處于航管監視工作期間，優先級高于航管的詢問方式會中斷并占據航管掃描詢問時間，現有的二次雷達波束掃描控制技術在掃描時間窗設計上，僅針對于航管監視單一功能，當系統中其它詢問方式占據航管詢問信號處理時間時，采用這種時間窗進行掃描時間控制，將導致航管掃描詢問周期延長，嚴重影響航管探測目標和信息獲取的實時性，無法滿足航管監視數據更新率的要求；且目前二次雷達系統采用在每一掃描時隙內，先由波束掃描控制設備向相控陣天線和應答信號處理器傳送波束方位數據，其后應答信號處理器進行航管信號處理的工作方式，無法達到航管詢問信號處理工作對整個時間系統的完全利用，降低了航管監視的工作效率。
技術實現思路
本專利技術的任務是針對上述現有技術的不足之處，提出一種快速、可靠、占據航管掃描詢問時間少、詢問周期短、時間利用率高、能夠提高航管監視數據更新率和目標探測準確性的波束掃描時間控制方法。本專利技術的上述目的可以通過下述技術方案予以實現:一種，其特征在于包括如下步驟:在由DSP相連可編程門陣列芯片FPGA和FLASH存儲器之間組成的波束掃描控制設備中，航管監視空域被均勻劃分為以波位號代表波束指向、每一波位預留相同時間窗的若干個連續波位，其中波位數和波位駐留時間窗被預先設計并存于FLASH中；FPGA中的網絡接口模塊接收到來自雷達控制臺的航管控制命令時，將航管控制命令經FPGA的總線接口模塊傳至DSP，然后DSP從FLASH中讀取波位數和掃描時間窗，確定起始波位和結束波位，將時間窗數據經總線接口模塊置入FPGA計時器中，并控制FPGA中的計時器啟動波位駐留時隙計時；在每一波位時隙內，DSP經FPGA將下一時隙掃描波位號分別發送至相控陣天線的波控碼接口控制器和應答信號處理設備的RS422接口模塊；在時隙跳變時，計時器控制FPGA的脈沖控制器產生詢問啟動脈沖，詢問啟動脈沖被發送至應答信號處理設備和相控陣天線，用于觸發相控陣天線切換波束方位和應答信號處理設備對切換后的波束方位進行航管詢問信號處理工作；DSP根據相控陣天線和應答信號處理設備回傳的波位號，判斷波位切換的準確性，如出現異常則進行波位重置的糾錯處理。本專利技術相比于現有技術具有如下有益效果: 本專利技術可以有效地用于兼具多種詢問方式的二次雷達系統中，將航管監視空域均勻劃分為以波位號代表波束指向、每一波位預留相同時間窗的若干個連續波位，在航管數據更新時間內，除去其它詢問方式對航管監視的占據時間，其剩余時間作為航管掃描的有效工作時間，根據航管掃描的有效工作時間來設計波位數和掃描時間窗，縮短了航管詢問周期，并確保了二次雷達系統其他詢問方式占據航管詢問信號處理時間時仍能達到航管數據更新率的要求；采取時間同步技術，即波束掃描控制設備預先將掃描波位號發向相控陣天線和應答信號處理設備，通過時隙跳變時的詢問啟動脈沖觸發兩者波位的同步切換，使波位的同步控制幾乎不占用航管詢問信號處理時間，提高了航管掃描時間的利用率；采用波位號代替掃描波束的指向，簡化了波束控制方式，并減少了傳輸的數據量；波束掃描控制設備對相控陣天線和應答信號處理設備回傳的波位號進行實時監測和糾錯處理，可以解決復雜電磁環境對波束掃描控制設備與相控陣天線、應答信號處理設備間數據傳輸鏈路的干擾問題，提高了波束掃描控制的可靠性和準確性。本專利技術通過航管掃描時間窗的靈活設計和時間同步的波束控制技術，大大提升了航管監視兼容其它詢問功能的能力和航管工作效率。本專利技術通過二次雷達監視的空域范圍、數據更新率、航管詢問信號處理時間和其它詢問功能對航管工作的占據時間來設計航管掃描時間窗，在實際使用時，可根據航管工作參數的改變或航管監視對其它詢問功能的不同兼容需求設計多個時間窗，預存于FLASH芯片中，根據系統工作情況進行靈活選取和調用。附圖說明下面結合附圖和實施舉例對本專利技術進一步說明。圖1是本專利技術航管波束掃描時間控制系統的工作原理框圖。圖2是本專利技術航管波束掃描時序圖。圖3是本專利技術航管波束掃描軟件控制流程圖。具體實施例方式參閱圖1。在下述提供的一個最佳實施例中，是由波束掃描控制設備控制相控陣天線和應答信號處理設備的航管掃描詢問工作來實現的。航管波束掃描時間控制系統主要包括波束掃描控制設備、相控陣天線和應答信號處理設備，還包括將網絡信號發送至波束掃描控制設備的雷達控制平臺和對詢問/應答數字信號與射頻信號之間進行轉換的收/發信道。航管空域監視的數據更新率和準確性由上述系統中的波束掃描控制設備控制相控陣天線和應答信號處理設備進行波束方位切換來實現。相控陣天線包括收發波束掃描控制設備波位號的波控碼接口控制器和控制波束指向的移相器，波控碼接口控制器和移相器位于相控陣天線中。波控碼接口控制器將波位號轉換成波控碼，當收到波束掃描控制設備的詢問啟動脈沖時，波控碼接口控制器將波控碼送至移相器，移相器根據波控碼對應的相移量對發射、接收的射頻信號進行相移，實現相控陣天線波束指向變化。應答信號處理設備包括接收來自波束掃描控制設備中RS422接口模塊RS422信號的RS422接口模塊和接收波束掃描控制設備詢問啟動脈沖信號的信號處理模塊。信號處理模塊收到波束掃描控制設備的詢問啟動脈沖時，將在上一時隙接收的來自波束掃描控制設備的波位號作為當前波位，將產生的詢問數字信號經收/發信道轉換為詢問射頻信號后，發送至相控陣天線的移相器；相控陣天線將接收的應答射頻信號經收/發信道轉換為應答數字信號，發送至信號處理模塊，信號處理模塊根據應答數字信號的幅相信息和當前波位計算飛機的方位。波束掃描控制包括由數字信號處理芯片DSP相連的可編程門陣列芯片FPGA和FLASH存儲器。FLASH通過控制總線、地址總線和數據總線相連DSP ；DSP經地址總線、數據總線相連FPGA內設總線接口模塊，總線接口模塊通過FPGA內設的網絡接口模塊接收到來自雷達控制臺網絡信號的航管控制命令，通過FPGA內設的兩個RS本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種航管波束掃描的時間控制方法，其特征在于包括如下步驟：在由DSP相連可編程門陣列芯片FPGA和FLASH存儲器之間組成的波束掃描控制設備中，航管監視空域被均勻劃分為以波位號代表波束指向、每一波位預留相同時間窗的若干個連續波位，波位數和波位駐留時間窗預存于FLASH中；FPGA中的網絡接口模塊接收到來自雷達控制臺的航管控制命令時，將航管控制命令經FPGA的總線接口模塊傳至DSP，DSP從FLASH中讀取波位數和掃描時間窗，確定起始波位和結束波位，將時間窗數據經總線接口模塊置入FPGA計時器中，并控制FPGA中的計時器啟動波位駐留時隙計時；在每一波位時隙內，DSP經FPGA將下一時隙掃描波位號分別發送至相控陣天線的波控碼接口控制器和應答信號處理設備的RS422接口模塊；在時隙跳變時，計時器控制FPGA的脈沖控制器產生詢問啟動脈沖，詢問啟動脈沖被發送至應答信號處理設備和相控陣天線，用于觸發相控陣天線切換波束方位和應答信號處理設備對切換后的波束方位進行航管詢問信號處理工作；DSP根據相控陣天線和應答信號處理設備回傳的波位號，判斷波位切換的準確性，如出現異常則進行波位重置的糾錯處理。

【技術特征摘要】
1.一種航管波束掃描的時間控制方法，其特征在于包括如下步驟:在由DSP相連可編程門陣列芯片FPGA和FLASH存儲器之間組成的波束掃描控制設備中，航管監視空域被均勻劃分為以波位號代表波束指向、每一波位預留相同時間窗的若干個連續波位，波位數和波位駐留時間窗預存于FLASH中；FPGA中的網絡接口模塊接收到來自雷達控制臺的航管控制命令時，將航管控制命令經FPGA的總線接口模塊傳至DSP，DSP從FLASH中讀取波位數和掃描時間窗，確定起始波位和結束波位，將時間窗數據經總線接口模塊置入FPGA計時器中，并控制FPGA中的計時器啟動波位駐留時隙計時；在每一波位時隙內，DSP經FPGA將下一時隙掃描波位號分別發送至相控陣天線的波控碼接口控制器和應答信號處理設備的RS422接口模塊；在時隙跳變時，計時器控制FPGA的脈沖控制器產生詢問啟動脈沖，詢問啟動脈沖被發送至應答信號處理設備和相控陣天線，用于觸發相控陣天線切換波束方位和應答信號處理設備對切換后的波束方位進行航管詢問信號處理工作；DSP根據相控陣天線和應答信號處理設備回傳的波位號，判斷波位切換的準確性，如出現異常則進行波位重置的糾錯處理。2.根據權利要求1所述的航管波束掃描的時間控制方法，其特征在于，相控陣天線包括，收發波束掃描控制設備波位號的波控碼接口控制器和控制波束指向的移相器，波控碼接口控制器和移相器位于相控陣天線中。3.根據權利要求2所述的航管波束掃描的時間控制方法，其特征在于，波控碼接口控制器將波位號數據轉換成波控碼，當收到波束掃描控制設備的詢問啟動脈沖時，波控碼接口控制器將波控碼送至移相器，移相器根據波控碼對應的相移量對發射/接收信號進行相移，實現相控陣天線波束指向的變化。4.根據權利要求1所述的航管波束掃描的時間控制方法，其特征在于，應答信號處理設備包括，收發波束掃描控制設備波位號的RS422接口模塊和進行航管信號處理的信號處理模塊，RS422接口模塊和信號處理模塊位于應答信號處理設備中。5.根據權利要求4所述的航管波束掃描的時間控制方法,其特征在于,信號處理模塊收到波束掃描控制設備的詢問啟動脈沖時，將在上一時隙接收的來自波束掃描控制設備的波位號作為當前波位，將產生的詢問數字信號經收/發信道轉換為詢問射頻信號后，發送至相控陣天線的移相器；相控陣天線將接收的應答射頻信號...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄧欣，何華武，喻波，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第十研究所，
類型：發明
國別省市：