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二次雷达基带视频信号解码算法设计与仿真研究

罗丽  
【摘要】: 二次雷达是现代航空交通管制系统中的重要组成部分,它是通过对询问信号应答而发现目标的雷达。由于这个应用领域要求很高的可靠性和稳定性,因此,二次雷达应答解码处理系统一直是国内外雷达信号处理领域研究的热点。 目前,我国的空中交通管制ATC(Aero Traffic Control)系统仍然采用的是欧洲传统的ATC系统。信号处理在软件方面,主要是基于传统“滑窗法”。虽然滑窗法在中低密度下能去除大多数的异步干扰,但是,由于滑窗法只利用应答脉冲的位置信息,所以在应答交叠数超过2的时候,最多只能同时处理两架飞机,即在高密度应答、幻影较多、异步干扰严重的情况下,检测概率低、误判率高。 由此可知,传统“滑窗法”对应答飞机的架次和编码内容的判定存在很大的缺陷,尤其是不适合高密度应答处理。因此,为了使多架飞机应答信号在严重交织、交叠时仍能保证高的检测概率和低的虚警概率,并且还能正确解出真实框架,有效提取代码并进行代码置信度判定,为后续的应答相关和航迹处理提供可靠的信息。为此,本文在传统滑窗法基础上,提出了一种新的算法,主要表现在:(1)脉冲前沿检测时,增加了脉冲宽度、幅度处理;(2)框架检测时,增加了对代码的提取;(3)参考脉冲选择时,对参考脉冲幅度重新进行了处理;(4)去幻影准则时,在距离相关的基础上增加了幅度相关;(5)代码置信度时,采用了“最小误差”方法;(6)去异步干扰时,采用“5判3”的算法去掉异步干扰和剩余的幻影。 本文通过在MATLAB仿真平台上模拟应答信号,并分别用新算法和传统算法来提取目标,仿真结果验证了的新算法的有效性,使其在干扰严重的情况下能正确地提取目标信号,进一步提高了二次雷达的解码能力。主要表现为:在信噪比大于25的情况下能够处理大于4架飞机应答信号交织、交叠的情况,能够正确地提取真实存在的飞机应答代码,保证了高密度应答下的正确解码,解决了高密度下应答信号交叠问题,在一定程度上提高了检测概率,降低了误判率,从而解决了传统“滑窗法”存在的缺陷,满足了现代航管高速发展的要求。 本文描述了论文背景;阐述了二次雷达的发展历程;简介了单脉冲二次雷达的系统原理;介绍了二次雷达的主要工作模式及其相应的应答信号格式及判定规则;主要论述了单脉冲二次雷达应答解码系统的主要功能和软件算法设计与仿真;同时比较了新算法与传统算法的解码效果。 本文是针对目前我国航管的具体实情,主要对A/C模式的多个交织、交叠应答信号进行分析、识别和处理。而在本课题中本人主要负责解码算法(脉冲检测、去幻影、去异步应答、代码提取和置信度分析)的研究。


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