[发明专利]一体化TCAS在复杂环境下的信号提取方法

说明书

(一)所属技术领域：

本发明涉及新一代机载TCAS系统在复杂环境下的信号提取反复，属于信号处理技术和空中交通管理及安全领域。

(二)背景技术：

飞机上的防撞系统，美国航空体系称为空中交通预警和防撞系统(以下简称TCAS)，欧洲航空体系称为机载防撞系统，两者的含义、功能是一致的，而且组成也基本相似，因此本发明申请说明书以TCAS为技术背景进行描述。

经过多年的发展，TCAS系统已发展出多种型号，如：TCAS I、TCAS II、TCAS III、TCAS IV。其中TCAS II目前应用最为广泛，它可以给飞机驾驶员提供以不同颜色和形状显示临近飞机的相对高度、距离、方位、上升/下降状态等信息的交通提示(TA)和显示俯仰通道改变、姿态保持、高度保持等信息的解决方式(RA)。其他更高版本型号体系结构以TCAS II为基础，只是在功能上略有差别。

在现有的TCAS系统中，接收信号经过模拟滤波器滤波后，由视频处理器将其转换为数字信号，再由译码移位寄存器进行译码。译码移位寄存器由多个非门、RS触发器、JK触发器、并行存取移位寄存器等组成。译码移位寄存器在进行译码识别前同步脉冲时，必须要有相应的定时时钟，而在现有TCAS系统中，该时钟由独立的晶体振荡器提供。随着千万门级FPGA芯片的发展与广泛应用，现有TCAS系统的前同步脉冲初始检测电路就相对的存在体积大、电路复杂、稳定性及抗干扰能力低等确定。而TCAS系统作为一种工作于复杂电子环境且安装于空间有限的飞机上的电子设备，它必须要竟可能的缩小自己的体积、提高自己的稳定性及抗干扰能力。

(三)发明内容：

为了实现在复杂环境下对TCAS信号提起的准确性并缩小体积，本发明设计新的译码电路及信号提起流程，通过对脉冲位置的初始检测，前同步脉冲初始检测，参考功率计算，混叠干扰信号去除等方法来实现；

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：设计一体化TCAS系统在复杂环境下的信号提取流程，它包括：

(1)脉冲位置的初始检测；事先设定了一个门限值，规定如果采样信号值在门限之上，则当前采样值是一个有效的脉冲位置，其它采样点依此类推。那么，只有当连续几个采样点的值都在门限之上时，认定此位置是一个有效的脉冲位置；

(2)前同步脉冲初始检测；只有当前同步脉包含有规定数目的脉冲时，才判定其为一个有效报头；

a)对于译码所需的定时时钟，本发明使用FPGA自带的具有高稳定度和抗干扰能力的PLL(锁相环)来实现；PLL只需要一个晶体振荡器提供的正弦信号，就能输出一路或多路倍频或分频的方波信号；

b)以基于FPGA的状态机来替代原TCAS的非门、RS触发器、JK触发器、并行存取移位寄存器等来实现脉冲头的识别。当接收到的脉冲信号输入后，通过按照各种信号格式编写的状态机时，若其符合某种信号格式的状态机逻辑，则在信号的有效数据段使能译码电路输出有效数据；若其不符合，则在发现不符合后，回到该状态机的起始端等待识别解调下一条脉冲信号；

(3)参考功率计算；通过采信号取均值获得；

(4)混叠干扰信号的去除；通过针对两个S模式应答混叠的现象以及S模式应答与A-C模式询问混叠现象的分析，对三种可能出现的情况分别进行处理去混叠；

(5)再触发测试；记当前报头的参考功率是S_{ref_power}，与13μs后某参考功率为S_{ref_power_new}；如果S_{ref_power_new}-S_{ref_power}＞3dB，那么中止旧应答的处理转而处理新的应答，这样就能保证正在处理的是一段时间内最有可能的S模式报文；S_{ref_power_new}-S_{ref_power}≤3dB，则不打断旧信号的处理过程，而丢弃新的报头及它所带的数据；

(6)S模式数据处理；确认检测到了S模式应答数据，可以对报头后面的56位经PPM调制的数据位进行处理和解码。

本发明的有益效果是，由于本发明设计了新的信号提取流程，使得信号提取速度更快，数据更加有效。

(四)附图说明：

附图1是复杂环境信号提取程序流程图

附图2是上升沿位置示意图

附图3是下降沿位置示意图

(五)具体实施方式：