本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及多模導(dǎo)航綜合測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域中的一種產(chǎn)生微波著陸方位信號(hào)中掃描信號(hào)的方法。本發(fā)明可用于產(chǎn)生方位信號(hào)、反方位信號(hào)、高速方位信號(hào)中的掃描信號(hào)。
背景技術(shù)：
微波著陸系統(tǒng)是一種適合全天候的精確著陸系統(tǒng)，采用非目視進(jìn)近著陸引導(dǎo)技術(shù)，具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、可擴(kuò)展新功能等優(yōu)點(diǎn)，能滿足不同機(jī)種和機(jī)場(chǎng)的需求。微波著陸系統(tǒng)的地面設(shè)備和機(jī)載設(shè)備配置種類繁多，地面設(shè)備發(fā)射的信號(hào)頻率范圍寬、制導(dǎo)種類多、時(shí)隙要求嚴(yán)格、格式復(fù)雜、動(dòng)態(tài)范圍大，因而機(jī)載設(shè)備存在配置種類多，檢測(cè)準(zhǔn)確性要求高等問題。所以在進(jìn)行微波著陸模擬仿真時(shí)，在系統(tǒng)發(fā)射端，模擬仿真實(shí)現(xiàn)微波著陸基本制導(dǎo)信號(hào)時(shí)必須嚴(yán)格滿足所規(guī)定的精度要求。
為了實(shí)現(xiàn)角度測(cè)量，需要一個(gè)相控陣天線產(chǎn)生的電掃描信號(hào)在比例覆蓋區(qū)內(nèi)進(jìn)行往返掃描，波束順時(shí)針的掃描稱為往掃描，逆時(shí)針的掃描稱為返掃描，兩次掃描之間有一個(gè)固定的600微妙停歇時(shí)間。在一個(gè)完整的掃描周期內(nèi)，進(jìn)近著陸飛機(jī)的機(jī)載接收機(jī)檢測(cè)到“往”“返”兩個(gè)脈沖。在模擬接收機(jī)接收的“往”“返”掃描脈沖時(shí)，脈沖包絡(luò)是掃描信號(hào)方向圖在時(shí)間軸上的體現(xiàn)。
王巍，鄧寧等人在其發(fā)表的論文“微波著陸系統(tǒng)掃描天線方向圖分析”(《現(xiàn)代雷達(dá)》期刊.2013.11)中提出了一種微波著陸系統(tǒng)中掃描信號(hào)的產(chǎn)生方法。該方法提出用泰勒天線方向圖來模擬掃描天線方向圖，進(jìn)一步設(shè)計(jì)方向圖計(jì)算綜合程序來獲得掃描信號(hào)。該方法存在的不足之處是：微波著陸系統(tǒng)中掃描波束的泰勒賦形數(shù)據(jù)處理過程相對(duì)復(fù)雜，所設(shè)計(jì)的掃描天線方向圖方向性較差。
蘇鵬達(dá)在其發(fā)表的碩士論文“微波著陸系統(tǒng)模擬信號(hào)的研究及FPGA實(shí)現(xiàn)”(西安電子科技大學(xué)碩士論文.2013.11)中提出了一種關(guān)于微波著陸模擬信號(hào)的掃描信號(hào)產(chǎn)生方法。該方法提出掃描信號(hào)的脈沖包絡(luò)形式為sinx/x，采用查找數(shù)據(jù)表的方法來獲得掃描信號(hào)。該方法存在的不足之處是：用sin x/x函數(shù)產(chǎn)生的掃描信號(hào)在峰值處下降緩慢，難以滿足系統(tǒng)可信度的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種產(chǎn)生微波著陸方位信號(hào)中掃描信號(hào)的方法，可以減小系統(tǒng)仿真誤差，滿足系統(tǒng)可信度的要求。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的主要步驟如下：
(1)按照下式，構(gòu)建高斯波形模型：
其中，f(θ)表示高斯波形模型，θ表示高斯波形模型的角度，θ取值范圍為[-8π，8π]，e(·)表示以自然常數(shù)e為底的指數(shù)操作，k表示常數(shù)，k＝2ln2，ln(·)表示以自然常數(shù)e為底的對(duì)數(shù)操作，BW表示在微波著陸系統(tǒng)掃描天線方向圖的3dB波束寬度，BW＝3.5；
(2)獲得高斯波形值：
(2a)按照下式，分別計(jì)算每一個(gè)所選取的高斯波形模型的角度時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的高斯波形模型的角度值：
其中，θn表示所選取的第n個(gè)高斯波形模型的角度時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的高斯波形模型的角度值，n表示高斯波形模型的角度的時(shí)間點(diǎn)，n＝0，1，2，3，…11400，*表示相乘操作；
(2b)將每一個(gè)所選取的高斯波形模型的角度時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的高斯波形模型的角度值分別代入高斯波形模型中，得到0，1，2，3，…，11400范圍內(nèi)所有的高斯波形值；
(3)處理高斯波形值：
(3a)在0，1，2，3，…，11400的范圍內(nèi)，對(duì)所有的高斯波形值分別進(jìn)行歸一化處理；
(3b)將每一個(gè)歸一化后的高斯波形值放大32767倍；
(3c)對(duì)每一個(gè)放大后的高斯波形值取整；
(3d)將十進(jìn)制的每一個(gè)取整后的高斯波形整數(shù)值轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制格式的整數(shù)值，并保存在txt文件中；
(4)獲得微波著陸方位信號(hào)中的特定參數(shù)值：
(4a)按照微波著陸方位信號(hào)的時(shí)隙分配格式，在0毫秒至1.600毫秒范圍內(nèi)，以前導(dǎo)碼中的載波截獲段為參考值，對(duì)前導(dǎo)碼中的接收機(jī)基準(zhǔn)時(shí)間碼與功能識(shí)別碼進(jìn)行差分編碼；
(4b)按照十六進(jìn)制格式，依次讀取存儲(chǔ)于txt文件中的每一個(gè)數(shù)據(jù)，得到所有的掃描信號(hào)值；
(4c)在2.560毫秒至8.760毫秒范圍內(nèi)，依次讀取每一個(gè)掃描信號(hào)值，得到“往”掃描信號(hào)；
(4d)在9.360毫秒至15.560毫秒范圍內(nèi)，依次讀取每一個(gè)掃描信號(hào)值，得到“返”掃描信號(hào)；
(5)產(chǎn)生微波著陸方位信號(hào)：
按照微波著陸方位信號(hào)的時(shí)隙分配格式，采用時(shí)分復(fù)用方法，將微波著陸方位信號(hào)中的指定參數(shù)值以及差分編碼后的接收機(jī)基準(zhǔn)時(shí)間碼、功能識(shí)別碼合成完整功能的微波著陸方位信號(hào)。
本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
第一，本發(fā)明所采用的高斯波形模型來產(chǎn)生微波著陸方位信號(hào)中掃描信號(hào)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中用sinx/x函數(shù)產(chǎn)生的掃描信號(hào)在峰值處下降緩慢，難以滿足系統(tǒng)可信度要求的缺陷，使本發(fā)明產(chǎn)生的掃描信號(hào)在峰值處下降陡峭，方向性較好，抗干擾能力強(qiáng)，可以降低系統(tǒng)仿真所帶來的誤差，提高系統(tǒng)精度。
第二，本發(fā)明對(duì)高斯波形值進(jìn)行了歸一化、放大、取整及進(jìn)制轉(zhuǎn)換的處理，克服了現(xiàn)有技術(shù)中微波著陸系統(tǒng)掃描波束的泰勒賦形數(shù)據(jù)處理過程相對(duì)復(fù)雜的缺陷，使本發(fā)明具有數(shù)據(jù)處理過程簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施步驟做進(jìn)一步的描述。
步驟1，按照下式，構(gòu)建高斯波形模型。
其中，f(θ)表示高斯波形模型，θ表示高斯波形模型的角度，θ取值范圍為[-8π,8π]，e(·)表示以自然常數(shù)e為底的指數(shù)操作，k表示常數(shù)，k＝2ln2，ln(·)表示以自然常數(shù)e為底的對(duì)數(shù)操作，BW表示在微波著陸系統(tǒng)掃描天線方向圖的3dB波束寬度，BW＝3.5。
步驟2，獲得高斯波形值。
第一步，按照下式，分別計(jì)算每一個(gè)所選取的高斯波形模型的角度時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的高斯波形模型的角度值：
其中，θn表示所選取的第n個(gè)高斯波形模型的角度時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的高斯波形模型的角度值，n表示高斯波形模型的角度的時(shí)間點(diǎn)，n＝0，1，2，3，…11400，*表示相乘操作；
第二步，將每一個(gè)所選取的高斯波形模型的角度時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的高斯波形模型的角度值分別代入高斯波形模型中，得到0，1，2，3，…，11400范圍內(nèi)所有的高斯波形值。
步驟3，處理高斯波形值。
第一步，對(duì)0，1，2，3，…，11400的范圍內(nèi)，對(duì)所有的高斯波形值分別進(jìn)行歸一化處理；
第二步，將每一個(gè)歸一化后的高斯波形值放大32767倍；
第三步，對(duì)每一個(gè)放大后的高斯波形值取整；
第四步，將十進(jìn)制的每一個(gè)取整后的高斯波形值整數(shù)值轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制格式的整數(shù)值，并保存在txt文件中。
步驟4，獲得微波著陸方位信號(hào)中的特定參數(shù)值。
第一步，按照微波著陸方位信號(hào)的時(shí)隙分配格式，在0毫秒至1.6毫秒范圍內(nèi)，以前導(dǎo)碼中的載波截獲段為參考值，對(duì)前導(dǎo)碼中的接收機(jī)基準(zhǔn)時(shí)間碼與功能識(shí)別碼進(jìn)行差分編碼；
第二步，按照十六進(jìn)制格式，依次讀取存儲(chǔ)于txt文件中的每一個(gè)數(shù)據(jù)，得到所有的掃描信號(hào)值；
第三步，在2.560毫秒至8.760毫秒范圍內(nèi)，依次讀取每一個(gè)掃描信號(hào)值，得到“往”掃描信號(hào)；
第四步，在9.360毫秒至15.560毫秒范圍內(nèi)，依次讀取每一個(gè)掃描信號(hào)值，得到“返”掃描信號(hào)；
所述的微波著陸方位信號(hào)的時(shí)隙分配格式如下：
前導(dǎo)碼所占時(shí)間為0毫秒至1.6毫秒之間；其中，前導(dǎo)碼包括載波截獲段、接收機(jī)基準(zhǔn)時(shí)間碼與功能識(shí)別碼；
電臺(tái)識(shí)別碼所占時(shí)間為1.6毫秒至1.664毫秒之間；
天線選擇脈沖所占時(shí)間為1.664毫秒至2.048毫秒之間；
覆蓋區(qū)外后信號(hào)所占時(shí)間為2.048毫秒至2.176毫秒之間；
覆蓋區(qū)外左信號(hào)所占時(shí)間為2.176毫秒至2.304毫秒之間；
覆蓋區(qū)外右信號(hào)所占時(shí)間為2.304毫秒至2.432毫秒之間；
“往”檢查脈沖所占時(shí)間為2.432毫秒至2.560毫秒之間；
“往”掃描信號(hào)所占時(shí)間為2.560毫秒至8.760毫秒之間；
停歇所占的時(shí)間為8.760毫秒至9.360毫秒之間；
“返”掃描信號(hào)所占時(shí)間為9.360毫秒至15.560毫秒之間；
“返”檢查脈沖所占時(shí)間為15.560毫秒至15.688毫秒之間；
結(jié)尾保護(hù)時(shí)間所占時(shí)間為15.688毫秒至15.900毫秒之間。
步驟5，產(chǎn)生微波著陸方位信號(hào)。
按照微波著陸方位信號(hào)的時(shí)隙分配格式，采用時(shí)分復(fù)用方法，將微波著陸方位信號(hào)中的指定參數(shù)值以及差分編碼后的接收機(jī)基準(zhǔn)時(shí)間碼、功能識(shí)別碼合成完整功能的微波著陸方位信號(hào)。
所述的微波著陸方位信號(hào)中的指定參數(shù)值是指，電臺(tái)識(shí)別碼、天線選擇脈沖、覆蓋區(qū)外后信號(hào)、覆蓋區(qū)外左信號(hào)、覆蓋區(qū)外右信號(hào)、“往”檢查脈沖、“返”檢查脈沖、尾保護(hù)時(shí)間、“往”掃描信號(hào)、“返”掃描信號(hào)。