GJB661‑89標準信標機信號的識別方法與流程
2023-09-27 06:38:50
本發明屬於雷達技術領域，特別涉及一種對滿足gjb661-89標準所要求的信標機中雙脈衝編碼信號和多脈衝編碼信號的識別方法，可用於機載雷達、地面雷達、艦載雷達和岸基雷達。
背景技術：
信標機是一種定位導航設備，它能接收某一頻段的雷達問詢信號，然後用同一頻段的另一頻率進行應答，按攜帶方式的不同，信標機可分為可攜式、機載式和艦載式。
信標機應答信號分為單脈衝信號、雙脈衝編碼信號和多脈衝編碼信號，其中雙脈衝編碼信號通過兩個脈衝的時間間隔進行編碼；多脈衝編碼信號每組最多含有六個脈衝，每個脈衝之間的間距為3us，其中在不同的編碼中第一個和第六個脈衝必然存在，它們的間距是15us，第五、第四、第三和第二個脈衝的存在與否代表了4bit二進位數據中對應bit位的值，脈衝存在代表1，不存在代表0，用於表徵編碼1～15，例如：第四和第二個脈衝存在代表二進位數據0101，為編碼5。
在實際使用中，在一片目標區域中通常具有多個信標機，每個信標機有自己獨特的編碼，雷達向目標區域發射滿足gjb661-89標準的問詢信號，信標機接收到標準問詢信號後應答自己的編碼信號，雷達接收後對其進行解碼識別後在屏幕上將關心的信標機編碼標註出來。
現有技術對信標機信號的識別處理為：操作員先輸入關心的一個信標機編碼，再針對這個編碼對信標回波信號進行匹配，該處理流程只能識別一個信標機，並且由於數據採樣率較低，所以對信標機的定位精度也較低，不能滿足定位導航的更高要求。因此如何提高信標機的識別能力和定位精度是目前急需解決的一個重要問題。
技術實現要素：
本發明的目的在於針對上述現有技術的不足，提出一種對gjb661-89標準信標機信號的識別方法，以提高信標機的識別能力和定位精度，滿足定位導航的更高要求。
為實現上述目的，本發明的技術方案包括如下：
1)對gjb661-89標準信標機反饋的信標回波進行高頻率採樣，得到數位化信標信息，該數位化信標信息包括雷達波束指向角θ和信標脈衝位置信息，並將信標脈衝位置信息保存到信標脈衝位置信息數組bcn_position[]中；
2)從信標脈衝位置信息數組bcn_position[]的0號元素開始逐個查詢信標脈衝位置信息數組bcn_position[]中每一個元素的值並判斷其是否為0，若為0，則跳轉到4)，若不為0，則對信標脈衝位置bcn_position[i]進行解碼，得到新的脈衝編碼信息；
3)根據新的脈衝編碼信息更新脈衝編碼隊列中的信息；
4)根據雷達波束指向角θ判斷雷達波束是否掃描到邊界：當θ的絕對值小於55°時，則表示雷達波束未掃描到邊界，返回到步驟1)；否則表示雷達波束已掃描到邊界，執行步驟5)；
5)對更新後脈衝編碼隊列的每個脈衝編碼信息中的各項參數進行計算，得到信標機距離rbcn、信標機方位θbcn和信標機編碼bbcn三項信標機信息，並將其存儲到信標機信息隊列中，再清除掉脈衝編碼隊列中的所有信息；
6)從信標機信息隊列中提取出操作員關注的信標機編碼所對應的信標機距離和方位，並將其進行顯示，再清除掉信標機信息隊列中的所有信息。
本發明與現有技術相比具有如下優點：
第一，本發明在處理過程中由於更新脈衝編碼隊列中的信息時保存了所有的脈衝編碼信息，並對更新後脈衝編碼隊列的每個脈衝編碼信息中的各項參數進行計算，不僅可以同時識別多個信標機，而且提高了對信標機的識別能力。
第二，本發明由於對gjb661-89標準信標機反饋的信標回波進行高頻率採樣得到數位化信標信息，故提高了信標脈衝位置的處理精度和信標機的定位精度。
附圖說明
圖1為本發明對gjb661-89標準信標機信號解碼識別處理的流程圖。
具體實施方式
參照圖1，本發明的實現步驟如下：
步驟1，獲取待處理數據。
本步驟的具體實現如下：
1a)設置信標脈衝位置信息數組bcn_position[]，並將其各元素初始化為0；
1b)對gjb661-89標準信標機反饋的信標回波進行高頻率採樣量化，得到數位化信標信息，該數位化信標信息包括雷達波束指向角θ和信標脈衝位置信息，
1c)將信標脈衝位置信息保存到信標脈衝位置信息數組bcn_position[]中。
步驟2，解算脈衝編碼。
本步驟的具體實現如下：
2a)從信標脈衝位置信息數組bcn_position[]的0號元素開始逐個查詢信標脈衝位置信息數組bcn_position[]中每一個元素的值,並判斷其是否為0；若為0，則跳轉到步驟4，若不為0，則執行步驟2b)進行解碼；
2b)根據操作員選擇的解碼方式對信標脈衝位置數組bcn_position[]的當前位置元素bcn_position[i]進行處理：當操作員所選解碼方式為雙脈衝解碼方式時，執行步驟2c)，當操作員所選解碼方式為多脈衝解碼方式時，執行步驟2d)；
2c)查詢信標脈衝位置數組當前位置元素bcn_position[i]和後一個信標脈衝位置元素bcn_position[i+1]；
如果bcn_position[i+1]不為0，則計算出兩個脈衝對應的時間間隔tbcn：
其中，sample為信標位置數據採樣率，不同的tbcn代表了雙脈衝編碼1～9，得到的雙脈衝編碼如表1：
表1雙脈衝編碼表
如果bcn_position[i+1]為0，則不存在雙脈衝編碼信號，雙脈衝編碼為0；然後執行步驟2f)；
2d)查詢信標脈衝位置數組當前位置元素bcn_position[i]和後面不超過5個信標脈衝位置元素bcn_position[i+n]，n≤5，計算出第n+1個脈衝與第一個脈衝的時間間隔tbcn：
2e)根據tbcn的值判斷多脈衝編碼的五個預計脈衝位置是否有脈衝存在；
如果n≤5取值中存在tbcn＝15us，則存在多脈衝編碼信號，記錄tbcn＝15us時的n值為k；設4bit多脈衝編碼為二進位b4b2b1b0，並將其初始化為0，根據n＝1,…,k-1的取值計算所得的tbcn值，將二進位b4b2b1b0對應位置為1，即：
若tbcn為3us，則二進位的b0位置為1；
若tbcn為6us，則二進位的b1位置為1；
若tbcn為9us，則二進位的b2位置為1；
若tbcn為12us，則二進位的b4位置為1，由此得出多脈衝編碼；
如果n≤5取值中不存在tbcn＝15us的情況，則不存在多脈衝編碼信號，多脈衝編碼為0，然後執行步驟2f)；
2f)將解碼得到的雙脈衝編碼或多脈衝編碼作為新的脈衝編碼信息中脈衝碼b的參數，將信標脈衝位置數組bcn_position[]的當前位置元素bcn_position[i]作為新的脈衝編碼信息中脈衝位置r的參數，由此得到新的脈衝編碼信息。
步驟3，更新脈衝編碼隊列。
本步驟的具體實現如下：
3a)設置位置誤差d，查詢脈衝編碼隊列中已有的脈衝編碼信息，該脈衝編碼信息包含：脈衝碼b、脈衝角度累加和θsum、脈衝位置r和脈衝碼解碼成功個數sum，該位置誤差d根據設備裝載的平臺速度特性確定，例如：某平臺常規速度為vm/s，則位置誤差d為d＝sample×v/150，sample為信標位置數據採樣率；
3b)將脈衝編碼隊列中已有的脈衝編碼信息與從步驟2f)中得到的新的脈衝編碼信息進行對比，如果兩者參數中的脈衝碼b相同，並且兩者參數中脈衝位置r之差rdiff不大於位置誤差d，執行步驟3c)，否則執行步驟3d)；
3c)改變脈衝編碼隊列中已有的脈衝編碼信息，即進行如下操作：
在脈衝角度累加和θsum的基礎上加上當前雷達波束指向角θ；
用當前脈衝位置r替換已有的脈衝位置r；
在脈衝碼解碼成功個數sum基礎上加1；
3d)設置新的脈衝編碼信息，並將其添加到脈衝編碼隊列中，該新的脈衝編碼信息的各項參數為：
脈衝碼b為當前編碼，
脈衝角度累加和θsum為當前角度，
脈衝位置r為當前位置，
脈衝碼解碼成功個數sum為1。
步驟4，判斷是否開始解算信標機信息。
根據雷達波束指向角θ判斷雷達波束是否掃描到邊界：當θ的絕對值小於55°時，則表示雷達波束未掃描到邊界，返回到步驟1b)；否則表示雷達波束已掃描到邊界，執行步驟5。
步驟5，解算信標機信息。
對更新後脈衝編碼隊列的每個脈衝編碼信息中的各項參數進行計算，得到信標機距離rbcn、信標機方位θbcn和信標機編碼bbcn三項信標機信息，並將其存儲到信標機信息隊列中，再清除掉脈衝編碼隊列中的所有信息。
本步驟具體實現如下：
5a)獲取更新後脈衝編碼隊列的每個脈衝編碼信息，對每個脈衝編碼信息執行步驟5b)-步驟5d)；
5b)計算信標機距離rbcn：
其中r為信標機位置，c為光速，sample為信標位置數據採樣率；
5c)計算信標機方位θbcn：
其中θsum為脈衝角度累加和，sum為脈衝碼解碼成功個數；
5d)計算信標機編碼bbcn：
bbcn＝b
其中b為脈衝碼；
5e)將計算得到的信標機距離rbcn、信標機方位θbcn和信標機編碼bbcn三項信標機信息存儲到信標機信息隊列中；
5f)清除掉脈衝編碼隊列中的所有信息。
步驟6，顯示信標機信息。
從信標機信息隊列中先提取出操作員關注的信標機編碼所對應的信標機距離和方位，並將其進行顯示，再清除掉信標機信息隊列中的所有信息，等待下一組信標機信息生成。
本發明的效果可通過以下試驗結果進一步說明：
實驗室試驗：利用信標信號發生器模擬產生gjb661-89標準信標機反饋的信標回波，利用本發明方法進行接收處理，信標機定位誤差不大於100m，信標機識別個數不小於5個；
外場試驗：將本發明方法應用在x型雷達上，並在距離該x型雷達115km的位置設置一臺gjb661-89標準信標機，x型雷達利用本發明方法對該gjb661-89標準信標機反饋的信標回波進行接收處理，可快速識別信標機編碼，並準確解算出gjb661-89標準信標機的距離和方位。
以上描述僅是本發明的一個具體實例，不構成對本發明的任何限制，顯然對於本領域的專業人員來說，在了解了本發明內容和原理後，都可能在不背離本發明原理、結構的情況下，進行形式和細節上的各種修正和改變，但是這些基於本發明思想的修正和改變仍在本發明的權利要求保護範圍之內。