航管应答机寂静时间参数检测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种航管应答机寂静时间参数检测系统，其特征在于：其硬件系统包括电源、发射机、接收机、包含ＦＰＧＡ和ＭＣＵ的核心处理单元、显控计算机、接口电路；用于为航管应答机提供一种对寂静时间参数的检测手段，能够获取其寂静时间，以检验前述应答机设备该寂静时间参数是否满足ＩＣＡＯ的要求。航管应答机寂静时间检测技术就是针对应答机寂静时间参数进行快速检测的技术，能够快速、准确获取其参数值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及二次雷达
，具体涉及一种快速检测系统参数的方法，本专利技术 主要应用于民用航空领域的航管应答机寂静时间参数检测的一种技术。
技术介绍
民用航空是从指从地球表面的某个地点到达所希望地点，涉及旅客和货物安全 的、快捷的运输方式。航行的安全通过飞机之间足够的航距得以保证，为了实现这个要求， 国际民航组织(ICAO)制定了相关的规则。在民用航空领域的二次雷达也叫二次监视雷达(SSR)，系统要求飞机必须安装一 种特殊的收发装备，即航管应答机或空管应答机，简称应答机。SSR系统包括地面询问机和 机载应答机两个部分，探测目标时由地面询问机和机载应答机配合完成，采用问答的方式 工作。SSR系统最大优点在于其能够获得来自飞机的航班号及飞行高度的信息，这对于地面 的空中交通管制具有非常重要的价值。所以，SSR系统已成为空中交通管制(ATC)主要的探 测设备。二次雷达系统工作采用的是问答的方式，有地面询问机和机载应答机配合完成对 飞机信息和获取。地面询问机首先是向飞机目标发射A模式或C模式的询问信号，机载应 答机对接收到的询问信号进行译码处理和模式判断，并根据询问模式将自身的飞机航班号 或飞行高度信息通过编码形成相应的应答信号发射出去，地面询问机结合天线特性对接收 到的应答信号进行处理，能够获取飞机的代码、高度、距离及方位等信息。为了防止应答机对过多询问信号或因多径效应引起的回波产生响应，ICAO附件 10对应答机提出了寂静时间的要求，也叫空载时间。应答机寂静时间是在对一个有效询问 信号应答后的一段时间内所有收到的询问不产生回答。寂静时间应在应答脉冲组的最后 一个应答脉冲发射后的125μ8内结束；一般应答机的寂静时间为50μ8，但是最长可以到达 125Ps。国内外对于航管应答机的检测仪器仪表很多，但大多数的检测仪器仪表没有对航 管应答机寂静时间参数检测的功能或能力，无法知晓应答机的寂静时间参数。航管应答机 寂静时间检测技术就是针对应答机寂静时间参数进行快速检测的技术，能够快速、准确获 取其参数值，以检验应答机设备该项参数是否满足ICAO附件10的要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为航管应答机提供一种对寂静时间参数的检测手段， 形成一个完整的检测系统，能够快速、准确获取其寂静时间。本专利技术利用二次雷达询问_应答工作原理，首先向航管应答机发射自适应的检测 编码信号，触发应答机产生回答信号，再对应答信号规律进行检测，最后通过统计和计算检 测编码信号的变化情况获取应答机的寂静时间。航管应答机寂静时间检测系统包括电源、发射机、接收机、核心处理单元、显控计 算机等组成，完成对航管应答机寂静时间的快速检测和参数显示。其中核心处理单元主要 由微处理器MCU (以下简称MCU)、现场可编程器件FPGA (以下简称FPGA)、接口电路等组成。系统中电源是为各组成部分提供所需的电压。其输入为交流220V/50HZ，输出即为 各分机或模块所需的直流工作电压，并保证每组电压的输出功耗；同时，对于发射机所需的 低压和高压电源，采用了延迟设计，即高压电源较低压电源延迟启动约2秒，从而保护发射 机功率放大电路。发射机主要是将寂静时间检测编码信号进行调制、放大输出。本发射机工作频率 为1030MHz 士0. 5MHz，发射功率满足距离要求。工作时，首先将编码信号进行ASK调制，调制 中心频率为1030MHz ；再将完成调制的编码信号通过功率放大电路进行功率放大，最后通 滤波后输出。同时，发射机具有对输出信号检波的功能，可以直观检测发射机输出信号是否 正确。接收机主要用于对应答机回答的编码信号进行接收、滤波、解调，输出应答编码信 号。本接收机接收频率范围为1087MHz 1093MHz，接收动态范围为50dB，接收灵敏度优 于-72dBm。本系统中的接收机采用了射频数字化技术，工作时，首先进行滤波、放大和选频， 然后进行了高频A/D采样，最后通过高速数字信号处理，完成数字解调，输出TTL编码信号； 同时，接收机具有自检能力，通过自检命令完成接收机自检，并输出自检结果。显控计算机主要是对系统进行控制和结果数据显示。系统工作时，通过显控计算 机显示控制软件对系统进行控制，启动寂静时间检测功能后，接收检测结果数据，并将结果 数据显示、存储。本专利技术的重点在于寂静时间参数检测算法的实现检测系统核心处理和算法的实现由核心处理单元完成，该处理单元主要由MCU和FPGA 组成。设计输入是接收机处理后的应答编码信号(TTL信号)，设计输出是通过串口通信 向显控计算机上传检测结果，即应答机寂静时间参数数据。利用本技术实现对航管应答机 各模式的检测编码信号，通过发射机调制放大发射后，等待接收应答信号；对接收到的应答 信号进行译码、规律统计及参数计算等处理后，得到寂静时间参数数据，上传至显控计算机 终端显示和保存。MCU主要完成通信、检测算法生成、控制等，FPGA主要完成各模式询问编 码、应答信号译码，参数记录与存放。。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中 图1是本专利技术的硬件关系图2是本专利技术的系统原理框图； 图3是本专利技术的系统工作流程图； 图4是本专利技术的寂静时间检测算法说明图； 图5是本专利技术的寂静时间参数检测流程框图； 图6是本专利技术中的XINT中断服务程序流程图； 图7是本专利技术中的应答信号译码相关函数流程框图。具体实施例方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥 的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙 述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只 是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。下面将结合附图对本专利技术进行进一步的详细说明。图1是本专利技术的硬件关系框图，从图1中可以看出，本专利技术具备以下组成部分图内1.1部分为MCU，完成参数检测功能中寂静时间检测算法和数据上报；图内1.2部分为 FPGA，完成编码、译码、距离相关运算功能；图内1.3部分对外接口单元；图内1.4部分发射 单元，完成询问信号的发射；图内1.5部分接收单元完成应答信号的接收；图内1.6部分显 控计算机完成显控和数据分析存储功能；图内1. 7部分电源完成整个系统的供电工作。如上所述，MCU完成寂静时间检测算法的运算部分，这部分是参数检测的核心部 分。MCU性能稳定、实时性高、可大规模集成、可编程性高，可以迅速读取存储器内部的数据 和指令，并进行大批量数据的快速运算和处理，本专利技术采用的MCU如TMS320C2XXX系列DSP 芯片。FPGA可对数据进行快速编码、精确定时、实时运算，本专利技术采用的FPGA如XILINX公 司生产的XC5VSX50XXX系列FPGA芯片。图2是本专利技术的系统原理框图。图内2. 1部分MCU部分接收到显控计算机下发的 指令后，主程序对控制指令进行判断。例如，控制指令为参数检测立即执行时，执行参数检 测触发程序，触发信号以及当前模式标志位通过数字I/O 口发送给图内2. 2部分FPGA集成 电路。FPGA收到触发信号后，根据间隔时间值，产生两组询问信号的编码给发射机，发送完 毕后等待应答信号。如果有应答标志本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航管应答机寂静时间参数检测系统，其特征在于：其硬件系统包括电源、发射机、接收机、包含ＦＰＧＡ和ＭＣＵ的核心处理单元、显控计算机、接口电路；用于为航管应答机提供一种对寂静时间参数的检测手段，能够获取其寂静时间，以检验前述应答机设备该寂静时间参数是否满足ＩＣＡＯ的要求。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：段鸥帆，颜伏虎，谭源泉，朱弋，
申请(专利权)人：四川九洲电器集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]