[发明专利]脉冲前沿判定装置、机场无源监视系统及空中交通管理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种脉冲前沿判定装置、包含该脉冲前沿判定装置的机场无源监视系统及包含该机场无源监视系统的空中交通管理系统。

背景技术

为了确保飞机在机场上的安全调度(例如飞机入库等)，需要对即将入库的飞机进行精确定位。目前常用的是机场无源监视系统。

机场无源监视系统采用的是多基站无源时差定位体制。时差(TDOA，Time Difference of Arrival)定位又称为双曲线定位，它是通过处理多站接收到的辐射源(飞机)目标信号到达时间差数据对辐射源(飞机)目标进行定位的。例如，在二维平面内，辐射源目标信号到达两探测站的时间差规定了以两站为焦点的半边双曲线。如果利用三个站形成两条半边双曲线，求解这两条半边双曲线的交点，即可以确定辐射源目标的位置。在三维空间中，则至少需要形成三个半边双曲面来产生交点。

因此，时差测量的精度直接影响了定位的精度。在机场无源监视系统中，各个接收站对接收到的同一目标信号的脉冲前沿的准确测量直接影响时差测量精度。为了能得到准确的脉冲前沿到达时间，必须通过检测电路对输入信号进行整形，得到稳定的矩形脉冲，用于后续的测量计算。

在对接收信号进行整形时，通常会设定一个固定的检测门限电平，然后将接收信号与检测门限电平进行比较，大于检测门限输出整形脉冲信号，小于检测门限则无脉冲信号输出。

但是，这种方法在视频信号比较复杂的情况下，固定门限电平的值很难选取。固定门限电平过小时，整形后很容易出现毛刺，产生许多虚假信号，影响真实脉冲前沿的测量。固定门限电平过大时，可能会使视频脉冲处在固定门限电平以下，导致正常的输入脉冲丢失。另外，目标信号在侦收后，经过DLVA检波，得到的视频脉冲的前沿会随着脉冲幅度的大小产生变化。如果采用固定门限进行检测，整形后脉冲前沿也会随大小信号产生抖动，使目标信号的脉冲前沿的测量误差加大，从而影响时差的精度及定位的精度。

针对上述问题，可以采用浮动门限的方法来解决，也就是门限电平不固定，取脉冲最大幅度下降固定比例的值作为浮动门限电平。这种方法避免了门限电平太靠近底部噪声，减少毛刺的产生，也能避免由于门限电平过大而丢失脉冲信号的现象，同时浮动门限还能减小DLVA检波带来的大小信号对脉冲前沿的影响，减小脉冲前沿的测量误差，提高时差测量的精度及定位的精度。

但是，浮动门限电平这种方法也存在缺陷。首先，在计算脉冲最大幅度时，由于目标信号的多路径干扰较为明显，脉冲波形会变得失真且比较杂乱，这样得到的门限很可能会出现偏差，从而使得脉冲前沿产生误差。其次，在复杂的电磁环境中，当脉冲幅度的顶部凹凸不平、具有较大的起伏时，采用的浮动门限可能会造成脉冲分裂，得到多余的错误脉冲。同时脉冲顶部幅度的过大起伏，等同于浮动门限的起伏，同样会带来目标信号的脉冲前沿的抖动，引起测量的误差。再次，在确定脉冲幅度的最大值时，需要整个脉冲时间参与计算，因此当前计算的浮动门限往往作为下一个脉冲的门限使用，在多信号的复杂电磁环境下，由于各信号的幅度大小不一，这样会很容易造成浮动门限的错误，得不到正确的整形脉冲。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够准确地测量出飞机发出的飞机脉冲信号的脉冲前沿被接收到的前沿到达时刻的脉冲前沿判定装置、包含该脉冲前沿判定装置的机场无源监视系统以及包含该机场无源监视系统的空中交通管理系统。

本发明提供了一种脉冲前沿判定装置，用于对飞机发出的飞机脉冲信号的脉冲前沿进行判定，具有这样的特征，包括：信号接收部，对含有飞机脉冲信号以及在飞机脉冲信号传输过程中产生的干扰脉冲信号的混合脉冲信号进行接收；门限电平基准值存储部，存储有用于对飞机脉冲信号和干扰脉冲信号进行辨别的门限电平基准值；对数检波器，对混合脉冲信号进行检波并得到视频脉冲信号；脉冲信号衰减部，基于预定计算规则对视频脉冲信号进衰减，从而得到衰减视频脉冲信号；脉冲信号延迟部，基于预定延迟时间对视频脉冲信号进行延迟，从而得到延迟视频脉冲信号；交点判定部，判定衰减视频脉冲信号和延迟视频脉冲信号是否存在交点，当判定为是时，进一步判定该交点所对应的电平值是否大于门限电平基准值，当判定为是时，将交点判定为与飞机脉冲信号的脉冲前沿相对应的前沿对应点；以及前沿到达时刻设定部，把与前沿对应点相对应的时刻设定为飞机脉冲信号的脉冲前沿到达信号接收部的前沿到达时刻。