空中交通管制S模式二次雷达信号处理系统研究

论文摘要

我国目前使用的国家空中交通管制系统(ATC)是空中交通管制雷达信标系统(ATCRBS),随着航空运输业的发展,飞机数量的持续增长,一些机场在繁忙时感到ATCRBS的容量已经饱和,而且由于同步窜扰和异步干扰使得现有的ATCRBS过载而造成航迹中断,这使发生航空事故的趋势越来越明显。鉴于S模式系统的优点,我们有必要进行S模式关键技术的研究。带有S模式功能的单脉冲二次监视雷达(MSSR),它兼容传统的ATCRBS且具备地—空—地数据链路功能,改善了空中交通管制用户的高峰空中交通处理能力。S模式系统是一种发展的趋势,它既保留了ATCRBS的功能,又增加了S模式特有的功能。世界空管方式正处于ATCRBS和S模式的过渡期。目前飞机安装应答机形式暂时有两种情况,加装ATCRBS应答机或者S模式应答机。那么S模式的二次雷达需要拥有兼容能力以满足目前过渡期的需要。论文论述的是S模式二次雷达的信号处理主要解决的以下几项关键技术。第一是工作方式的问题,使用恰当的工作方式,能够同时询问加装ATCRBS应答机或者S模式应答机的飞机且不丢失的处理每一种应答,当进行S模式点名询问时,不影响A/C模式的应答处理。第二正确产生S模式询问框架以及对询问的数据进行编码。第三是正确检测A/C模式和S模式应答框架。第四是对S模式应答数据进行解码。第五是对S模式校验码的正确编码和解码。整个系统是采用Xilinx的大规模现场可编程门阵列(FPGA)实现。它的优点是低功耗,低成本,高集成度,高可靠性以及灵活的设计方式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及其意义
• 1.2 研究的目的
• 1.3 论文的结构
• 1.4 术语及定义
• 2 单脉冲二次雷达简介
• 2.1 二次雷达的优点
• 2.2 单脉冲技术
• 2.3 S模式二次雷达
• 3 单脉冲二次雷达应答信号处理理论
• 3.1 传统模式应答信号处理
• 3.1.1 询问信号
• 3.1.2 应答信号
• 3.1.3 影响二次雷达探测性能的因素
• 3.2 S模式应答信号处理
• 3.2.1 询问信号
• 3.2.2 应答信号
• 3.2.3 校验和地址
• 4 应答信号处理器介绍
• 4.1 概述
• 4.2 FPGA特点
• 4.2.1 XILINX的VirtexⅡ系列的FPGA的特点
• 4.2.2 VirtexⅡ系列的FPGA的具体信息
• 4.3 基于FPGA的应答信号处理器的设计
• 4.3.1 系统组成
• 4.3.2 主要功能
• 4.3.3 应答信号处理器的输入输出信号
• 4.3.4 系统框图
• 4.3.5 工作方式
• 4.3.6 门限检测
• 4.3.7 动态灵敏度时间控制
• 4.3.8 反窄
• 4.3.9 PSV生成
• 4.3.10 前沿检测
• 4.3.11 A/C模式框架脉冲对检测
• 4.3.12 S模式头检测
• 4.3.13 A/C模式的应答译码
• 4.3.14 S模式的应答译码
• 4.3.15 应答信号处理器的自测试功能
• 4.3.16 与数据处理的接口
• 5 应答信号处理器的实现
• 5.1 概述
• 5.2 PSV的生成
• 5.3 S模式上行询问
• 5.3.1 S模式上行询问脉冲序列形式
• 5.3.2 S模式上行询问信号产生
• 5.4 S模式下行应答
• 5.4.1 S模式下行应答脉冲序列形式
• 5.4.2 S模式下行应答信号解调
• 6 结论
• 6.1 研制总结
• 致谢
• 参考文献