脈沖前沿判定裝置、機(jī)場(chǎng)無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)及空中交通管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種脈沖前沿判定裝置、包含該脈沖前沿判定裝置的機(jī)場(chǎng)無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)及包含該機(jī)場(chǎng)無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)的空中交通管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]為了確保飛機(jī)在機(jī)場(chǎng)上的安全調(diào)度(例如飛機(jī)入庫(kù)等)，需要對(duì)即將入庫(kù)的飛機(jī)進(jìn)行精確定位。目前常用的是機(jī)場(chǎng)無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)。
[0003]機(jī)場(chǎng)無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)米用的是多基站無(wú)源時(shí)差定位體制。時(shí)差(TDOA，TimeDifference of Arrival)定位又稱(chēng)為雙曲線定位，它是通過(guò)處理多站接收到的福射源(飛機(jī))目標(biāo)信號(hào)到達(dá)時(shí)間差數(shù)據(jù)對(duì)輻射源(飛機(jī))目標(biāo)進(jìn)行定位的。例如，在二維平面內(nèi)，輻射源目標(biāo)信號(hào)到達(dá)兩探測(cè)站的時(shí)間差規(guī)定了以?xún)烧緸榻裹c(diǎn)的半邊雙曲線。如果利用三個(gè)站形成兩條半邊雙曲線，求解這兩條半邊雙曲線的交點(diǎn)，即可以確定輻射源目標(biāo)的位置。在三維空間中，則至少需要形成三個(gè)半邊雙曲面來(lái)產(chǎn)生交點(diǎn)。
[0004]因此，時(shí)差測(cè)量的精度直接影響了定位的精度。在機(jī)場(chǎng)無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)中，各個(gè)接收站對(duì)接收到的同一目標(biāo)信號(hào)的脈沖前沿的準(zhǔn)確測(cè)量直接影響時(shí)差測(cè)量精度。為了能得到準(zhǔn)確的脈沖前沿到達(dá)時(shí)間，必須通過(guò)檢測(cè)電路對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行整形，得到穩(wěn)定的矩形脈沖，用于后續(xù)的測(cè)量計(jì)算。
[0005]在對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行整形時(shí)，通常會(huì)設(shè)定一個(gè)固定的檢測(cè)門(mén)限電平，然后將接收信號(hào)與檢測(cè)門(mén)限電平進(jìn)行比較，大于檢測(cè)門(mén)限輸出整形脈沖信號(hào)，小于檢測(cè)門(mén)限則無(wú)脈沖信號(hào)輸出。
[0006]但是，這種方法在視頻信號(hào)比較復(fù)雜的情況下，固定門(mén)限電平的值很難選取。固定門(mén)限電平過(guò)小時(shí)，整形后很容易出現(xiàn)毛刺，產(chǎn)生許多虛假信號(hào)，影響真實(shí)脈沖前沿的測(cè)量。固定門(mén)限電平過(guò)大時(shí)，可能會(huì)使視頻脈沖處在固定門(mén)限電平以下，導(dǎo)致正常的輸入脈沖丟失。另外，目標(biāo)信號(hào)在偵收后，經(jīng)過(guò)DLVA檢波，得到的視頻脈沖的前沿會(huì)隨著脈沖幅度的大小產(chǎn)生變化。如果采用固定門(mén)限進(jìn)行檢測(cè)，整形后脈沖前沿也會(huì)隨大小信號(hào)產(chǎn)生抖動(dòng)，使目標(biāo)信號(hào)的脈沖前沿的測(cè)量誤差加大，從而影響時(shí)差的精度及定位的精度。
[0007]針對(duì)上述問(wèn)題，可以采用浮動(dòng)門(mén)限的方法來(lái)解決，也就是門(mén)限電平不固定，取脈沖最大幅度下降固定比例的值作為浮動(dòng)門(mén)限電平。這種方法避免了門(mén)限電平太靠近底部噪聲，減少毛刺的產(chǎn)生，也能避免由于門(mén)限電平過(guò)大而丟失脈沖信號(hào)的現(xiàn)象，同時(shí)浮動(dòng)門(mén)限還能減小DLVA檢波帶來(lái)的大小信號(hào)對(duì)脈沖前沿的影響，減小脈沖前沿的測(cè)量誤差，提高時(shí)差測(cè)量的精度及定位的精度。
[0008]但是，浮動(dòng)門(mén)限電平這種方法也存在缺陷。首先，在計(jì)算脈沖最大幅度時(shí)，由于目標(biāo)信號(hào)的多路徑干擾較為明顯，脈沖波形會(huì)變得失真且比較雜亂，這樣得到的門(mén)限很可能會(huì)出現(xiàn)偏差，從而使得脈沖前沿產(chǎn)生誤差。其次，在復(fù)雜的電磁環(huán)境中，當(dāng)脈沖幅度的頂部凹凸不平、具有較大的起伏時(shí)，采用的浮動(dòng)門(mén)限可能會(huì)造成脈沖分裂，得到多余的錯(cuò)誤脈沖。同時(shí)脈沖頂部幅度的過(guò)大起伏，等同于浮動(dòng)門(mén)限的起伏，同樣會(huì)帶來(lái)目標(biāo)信號(hào)的脈沖前沿的抖動(dòng)，引起測(cè)量的誤差。再次，在確定脈沖幅度的最大值時(shí)，需要整個(gè)脈沖時(shí)間參與計(jì)算，因此當(dāng)前計(jì)算的浮動(dòng)門(mén)限往往作為下一個(gè)脈沖的門(mén)限使用，在多信號(hào)的復(fù)雜電磁環(huán)境下，由于各信號(hào)的幅度大小不一，這樣會(huì)很容易造成浮動(dòng)門(mén)限的錯(cuò)誤，得不到正確的整形脈沖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而進(jìn)行的，目的在于提供一種能夠準(zhǔn)確地測(cè)量出飛機(jī)發(fā)出的飛機(jī)脈沖信號(hào)的脈沖前沿被接收到的前沿到達(dá)時(shí)刻的脈沖前沿判定裝置、包含該脈沖前沿判定裝置的機(jī)場(chǎng)無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)以及包含該機(jī)場(chǎng)無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)的空中交通管理系統(tǒng)。
[0010]本發(fā)明提供了一種脈沖前沿判定裝置，用于對(duì)飛機(jī)發(fā)出的飛機(jī)脈沖信號(hào)的脈沖前沿進(jìn)行判定，具有這樣的特征，包括:信號(hào)接收部，對(duì)含有飛機(jī)脈沖信號(hào)以及在飛機(jī)脈沖信號(hào)傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的干擾脈沖信號(hào)的混合脈沖信號(hào)進(jìn)行接收；門(mén)限電平基準(zhǔn)值存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)有用于對(duì)飛機(jī)脈沖信號(hào)和干擾脈沖信號(hào)進(jìn)行辨別的門(mén)限電平基準(zhǔn)值；對(duì)數(shù)檢波器，對(duì)混合脈沖信號(hào)進(jìn)行檢波并得到視頻脈沖信號(hào)；脈沖信號(hào)衰減部，基于預(yù)定計(jì)算規(guī)則對(duì)視頻脈沖信號(hào)進(jìn)衰減，從而得到衰減視頻脈沖信號(hào)；脈沖信號(hào)延遲部，基于預(yù)定延遲時(shí)間對(duì)視頻脈沖信號(hào)進(jìn)行延遲，從而得到延遲視頻脈沖信號(hào)；交點(diǎn)判定部，判定衰減視頻脈沖信號(hào)和延遲視頻脈沖信號(hào)是否存在交點(diǎn)，當(dāng)判定為是時(shí)，進(jìn)一步判定該交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電平值是否大于門(mén)限電平基準(zhǔn)值，當(dāng)判定為是時(shí)，將交點(diǎn)判定為與飛機(jī)脈沖信號(hào)的脈沖前沿相對(duì)應(yīng)的前沿對(duì)應(yīng)點(diǎn)；以及前沿到達(dá)時(shí)刻設(shè)定部，把與前沿對(duì)應(yīng)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的時(shí)刻設(shè)定為飛機(jī)脈沖信號(hào)的脈沖前沿到達(dá)信號(hào)接收部的前沿到達(dá)時(shí)刻。
[0011]在本發(fā)明提供的脈沖前沿判定裝置中，還可以具有這樣的特征:其中，預(yù)定計(jì)算規(guī)則為:首先，計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻之前預(yù)定時(shí)間內(nèi)的視頻脈沖信號(hào)的電平值的平均值；然后，用計(jì)算出的平均值減去固定衰減量得到當(dāng)前時(shí)刻的衰減電平值，基于與各時(shí)刻相對(duì)應(yīng)的衰減電平值得到衰減視頻脈沖信號(hào)。
[0012]在本發(fā)明提供的脈沖前沿判定裝置中，還可以具有這樣的特征:其中，固定衰減量的范圍為3dB?6dB。
[0013]在本發(fā)明提供的脈沖前沿判定裝置中，還可以具有這樣的特征:其中，預(yù)定延遲時(shí)間為0.5倍的預(yù)定時(shí)間。
[0014]在本發(fā)明提供的脈沖前沿判定裝置中，還可以具有這樣的特征:其中，預(yù)定時(shí)間為10ns ?250ns。
[0015]在本發(fā)明提供的脈沖前沿判定裝置中，還可以具有這樣的特征:其中，脈沖信號(hào)衰減部與脈沖信號(hào)延遲部同步運(yùn)行。
[0016]另外，本發(fā)明還提供了一種機(jī)場(chǎng)無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)，用于對(duì)使用機(jī)場(chǎng)的飛機(jī)進(jìn)行定位監(jiān)視，具有這樣的特征，包括:至少四個(gè)信號(hào)接收處理站，每個(gè)信號(hào)接收處理站包含用于對(duì)飛機(jī)脈沖信號(hào)的脈沖前沿進(jìn)行判定從而得到前沿到達(dá)時(shí)刻的脈沖前沿判定裝置；以及監(jiān)視中心站，與每個(gè)信號(hào)接收處理站相通訊連接，并根據(jù)每個(gè)信號(hào)接收處理站的前沿達(dá)到時(shí)刻進(jìn)行監(jiān)視處理，其中，脈沖前沿判定裝置為上述脈沖前沿判定裝置中任意一項(xiàng)的脈沖前沿判定裝置。
[0017]另外，本發(fā)明還提供了一種空中交通管理系統(tǒng)，用于對(duì)使用機(jī)場(chǎng)的飛機(jī)進(jìn)行管理，具有這樣的特征，包括:機(jī)場(chǎng)無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)，用于對(duì)飛機(jī)進(jìn)行定位監(jiān)視；以及飛機(jī)調(diào)度系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)場(chǎng)無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)提供的定位監(jiān)視數(shù)據(jù)對(duì)飛機(jī)進(jìn)行調(diào)度，
[0018]其中，機(jī)場(chǎng)無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)為上述的機(jī)場(chǎng)無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)。
[0019]發(fā)明的作用與效果
[0020]根據(jù)本發(fā)明所涉及的脈沖前沿判定裝置、機(jī)場(chǎng)無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)及空中交通管理系統(tǒng)，因?yàn)樾盘?hào)接收部能夠?qū)旌厦}沖信號(hào)進(jìn)行接收，門(mén)限電平基準(zhǔn)值存儲(chǔ)部存儲(chǔ)有門(mén)限電平基準(zhǔn)值，對(duì)數(shù)檢波器通過(guò)對(duì)混合脈沖信號(hào)進(jìn)行檢波來(lái)得到視頻脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)延遲部基于預(yù)定延遲時(shí)間對(duì)視頻脈沖信號(hào)進(jìn)行延遲，從而得到延遲視頻脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)衰減部基于預(yù)定計(jì)算規(guī)則對(duì)視頻脈沖信號(hào)進(jìn)行衰減，從而得到衰減視頻脈沖信號(hào)，交點(diǎn)判定部判定延遲視頻脈沖信號(hào)和衰減視頻脈沖信號(hào)是否存在交點(diǎn)，當(dāng)判定為是時(shí)，進(jìn)一步判定該交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電平值是否大于門(mén)限電平基準(zhǔn)值，當(dāng)判斷為是時(shí)，將交點(diǎn)判定為與飛機(jī)脈沖信號(hào)的脈沖前沿相對(duì)應(yīng)的前沿對(duì)應(yīng)點(diǎn)，前沿到達(dá)時(shí)刻設(shè)定部把與前沿對(duì)應(yīng)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的時(shí)刻設(shè)定為飛機(jī)脈沖信號(hào)的脈沖前沿到達(dá)信號(hào)接收部的前沿到達(dá)時(shí)刻，所以，本發(fā)明的脈沖前沿判定裝置、機(jī)場(chǎng)無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)及空中交通管理系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地測(cè)量飛機(jī)發(fā)出的飛機(jī)脈沖信號(hào)的脈沖前沿到達(dá)信號(hào)接收部的前沿到達(dá)時(shí)刻。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中空中交通管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0022]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例中機(jī)場(chǎng)無(wú)