一种基于不对称高斯脉冲的塔康询问信号实现方法技术

一种基于不对称高斯脉冲的塔康询问信号实现方法，步骤1，

【技术实现步骤摘要】
一种基于不对称高斯脉冲的塔康询问信号实现方法


[0001]本专利技术涉及信号级的仿真实现，具体涉及一种基于不对称高斯脉冲的塔康询问信号的实现方法
。

技术介绍

[0002]塔康系统作为为航空无线电近程导航系统，能在
500
公里到
600
公里范围内进行作用，为众多飞机提供帮助
。
它的基本配置只有信标台
(TACAN Beacon)
和机载设备
(TACAN Airborne Equipment)
两大部分，信标台主要包括地面信标台
、
舰载信标台和机载信标台三种，地面信标台一般都是固定地被安装在已知的地方，如大型机场或者航路点；而舰载和机载信标台则是被安装在航空母舰或者大型飞机上
。
机载设备顾名思义就是安装在飞机上的部分，它必须具有体积小和质量轻的优点，才能更好地为飞机服务
。
这二者相互配合，才能完成塔康系统的方位测量
、
距离测量
、
信标台识别的基本功能
。
根据信标台的安装位置，塔康系统可以完成空
‑
地测量和空
‑
空测量，根据发射信号的不同格式，塔康系统有
X
和
Y
两种工作模式，
X
模式下设备的发射信号都是由脉冲对组成，而
Y
模式下信号由单脉冲或者脉冲对组成
。
[0003]塔康是“战术空中导航系统”简称的译名，是一种航空无线电进程导航系统
。
所谓近程导航，通常是指作用距离在
400
至
500
公里范围内的导航系统
。
对于这种系统，主要的战术要求如下：
1.
显示简单明确
、
体积小
、
重量轻
。2.
有足够高的准确度
。3.
在规定的区域内，能以少量的台站组成导航网，并能与远程和盲着陆系统联合使用
。
[0004]塔康导航系统具有测距，测位以及识别信标台的功能，从而实现极坐标定位
。
系统工作时，机载设备指示器自动而连续的显示“确知信标”磁方位角以及信标至飞机的斜距，当方位指示器和磁罗盘复合时，还可以显示电台的航向角，信标台识别标志时摩尔斯码
。
这些功能是塔康导航系统的基本功能，在去发展过程中，其功能又有所扩展，主要表现为空对空功能
(
包括空对空测距
、
空对空测位
)、
逆式工作方式等，这对于空中编队
、
空中加油
、
空投救生等战术都是十分必要的
。
[0005]随着技术的不断发展，塔康系统的设备也越来越完善，处理信标台和机载设备以外，还加入了诸如信标的模拟器
、
具有检测功能的检测器以及指示控制机载设备的机器
。
这些越来越丰富的辅助设备，让塔康系统的功能逐渐强大，测量也更加准确
。
[0006]现有的机载设备询问脉冲的实现都是基于对称的高斯脉冲，虽然高斯脉冲可以提高波形的抗多径干扰，但是对于对称高斯脉冲而言，过长的前言爬升时间对于塔康导航系统的测距会产生一定的误差，而不对称脉冲前沿快速爬升的脉冲形状避免了因为上升沿发生抖动时而造成较大的定时误差
。
将不对称脉冲应用在塔康导航系统中，在一定程度上将提高测距的精度
。

技术实现思路

[0007]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于不对称高斯脉冲的塔
康询问信号实现方法
。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0009]一种基于不对称高斯脉冲的塔康询问信号实现方法，包括以下步骤：
[0010]步骤1，首先根据高斯脉冲函数表达式，以及塔康导航系统对于高斯脉冲波形的要求，在
MATLAB
软件上设计产生一个脉冲宽度为
3.5
±
0.5
μ
s
的不对称高斯脉冲；已知高斯脉冲函数表达式式中，
m(t)
是时间
t
上的高斯脉冲信号的幅度；
A
是高斯脉冲信号的峰值；
b
是高斯脉冲信号的中心时间点；
c
是高斯脉冲信号的标准差，起作用是控制脉冲的宽度和形状；
t
是时间；
[0011]步骤2，在
FPGA
硬件上实现单个不对称高斯脉冲；步骤1中
MATLAB
产生的不对称高斯脉冲的上升沿的脉冲半幅度值点的宽度
c1为
1.8
μ
s
，下降沿的脉冲半幅度值点的宽度
c2为
2.55
μ
s
；然后将确定的参数数值
c1＝
1.8
μ
s
和
c2＝
2.55
μ
s
代入步骤1的高斯脉冲函数表达式中，对高斯脉冲函数表达式进行优化，优化后的不对称高斯脉冲在
FPGA
型号为
XC7Z020
‑
2CLG400I
的集成电路上进行实现；
[0012]步骤3，确定单个不对称高斯脉冲产生过程中采用的时钟为
200MHz
，则生成的单个高斯不对称脉冲长度为
2000
个时钟周期，即
10
μ
s
；
[0013]步骤4，依次分别产生不对称高斯脉冲的上升沿和下降沿；将上升沿脉冲半幅度值点的宽度
c1和下降沿脉冲半幅度值点的宽度
c2带入高斯脉冲表达式中进行优化；根据优化后的上升沿和下降沿的高斯脉冲表达式，采用逐点计算的方法实现单个对称高斯脉冲，具体方法为：根据计数点数依次对优化后的表达式进行包括乘法
、
平方
、
指数的运算，并将得到的波形与
1000
的系数相乘，使其幅值得到适当的放大；
[0014]步骤5，使用计数器来判断不对称高斯脉冲的上升沿和下降沿的脉冲拼接时机；上升沿时间为从脉冲峰值的
10
％到上升到
90
％的时间，下降沿时间为从脉冲峰值的
90
％下降到
10
％的时间，脉宽为脉冲峰值的
50
％之间的时间间隔；得到上升沿脉宽为
2.147
μ
s、
下降沿脉宽为
2.985
μ
s、
整个不对称脉冲脉宽为
3.619
μ
s
的单个高斯不对称脉冲，且其幅值为
[0,1000]；
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于不对称高斯脉冲的塔康询问信号实现方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，首先根据高斯脉冲函数表达式，以及塔康导航系统对于高斯脉冲波形的要求，在
MATLAB
软件上设计产生一个脉冲宽度为
3.5
±
0.5
μ
s
的不对称高斯脉冲；已知高斯脉冲函数表达式式中，
m(t)
是时间
t
上的高斯脉冲信号的幅度；
A
是高斯脉冲信号的峰值；
b
是高斯脉冲信号的中心时间点；
c
是高斯脉冲信号的标准差，其作用是控制脉冲的宽度和形状；
t
是时间；步骤2，在
FPGA
硬件上实现单个不对称高斯脉冲；步骤1中
MATLAB
产生的不对称高斯脉冲的上升沿的脉冲半幅度值点的宽度
c1为
1.8
μ
s
，下降沿的脉冲半幅度值点的宽度
c2为
2.55
μ
s
；然后将确定的参数数值
c1＝
1.8
μ
s
和
c2＝
2.55
μ
s
代入步骤1的高斯脉冲函数表达式中，对高斯脉冲函数表达式进行优化，优化后的不对称高斯脉冲在
FPGA
型号为
XC7Z020
‑
2CLG400I
的集成电路上进行实现；步骤3，确定单个不对称高斯脉冲产生过程中采用的时钟为
200MHz
，则生成的单个高斯不对称脉冲长度为
2000
个时钟周期，即
10
μ
s
；步骤4，依次分别产生不对称高斯脉冲的上升沿和下降沿；将上升沿脉冲半幅度值点的宽度
c1和下降沿脉冲半幅度值点的宽度
c2带入高斯脉冲表达式中进行优化；根据优化后的上升沿和下降沿的高斯脉冲表达式，采用逐点计算的方法实现单个对称高斯脉冲，具体方法为：根据计数点数依次对优化后的表达式进行包括乘法
、
平方
、
指数的运算，并将得到的波形与
1000
的系数相乘，使其幅值得到适当的放大；步骤5，使用计数器来判断不对称高斯脉冲的上升沿和下降沿的脉冲拼接时机，上升沿和下降沿分别采用
1000
个计数点实现；上升沿时间为从脉冲峰值的
10
％到上升到
90
％的时间，下降沿时间为从脉冲峰值的
90
％下降到
10
％...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉军，郭建新，孟繁克，常乐，凤硕，
申请(专利权)人：西安睿奥电磁环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：