阅读说明：本技术 一种s模式询问信号检测方法、存储介质及检测设备 (S-mode interrogation signal detection method, storage medium and detection device ) 是由 赵峙岳 李洪鑫 洪成 刘斌 于 2019-09-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种S模式询问信号检测方法、存储介质及检测设备,所述检测方法包括：S1、接收中频信号并进行下变频,生成I、Q两路信号；S2、分别对I、Q信号进行滤波处理；S3、将滤波后的I、Q信号分别送入移位寄存器缓存；S4、将移位寄存器中缓存的I、Q信号相邻的前后码元进行相关累积求和处理；S5、将I、Q信号的相关累积求和处理的结果合成相位反转信号；S6、根据相位反转信号,搜索P1、P2脉冲；S7、通过检测P6脉冲进行位同步；S8、通过相关累积求和结果处理的值进行判决,并根据判决结果输出码元信息。本发明通过前后码元相关累积求和生成相位反转信号,既实现S模式ASK信号的检测,又实现DPSK同步导向点的搜索和码元的解码。(The invention discloses a detection method, a storage medium and a detection device for an S-mode inquiry signal, wherein the detection method comprises the following steps: s1, receiving the intermediate frequency signals and carrying out down-conversion to generate I, Q two paths of signals; s2, respectively filtering the I, Q signals; s3, respectively sending the filtered I, Q signals to a shift register for buffering; s4, carrying out correlation accumulation summation processing on adjacent front and back code elements of I, Q signals buffered in the shift register; s5, synthesizing the result of the correlation accumulation summation processing of the I, Q signals into a phase reversal signal; s6, searching for P1 and P2 pulses according to the phase reversal signal; s7, carrying out bit synchronization by detecting the P6 pulse; s8, making a decision by correlating the values processed by accumulating the summation results, and outputting symbol information according to the decision result. The invention generates the phase reversal signal through the correlation accumulation summation of the front code element and the rear code element, thereby realizing the detection of the ASK signal in the S mode and the search of the DPSK synchronous guide point and the decoding of the code element.)

一种S模式询问信号检测方法、存储介质及检测设备

技术领域

本发明涉及二次雷达及信号处理技术领域，尤其是一种S模式询问信号检测方法、存储介质及检测设备。

背景技术

二次雷达A/C模式支持的飞机数量有限，当飞机数量增加到一定程度时容易暴露出相互干扰、多径影响严重等问题，逐步被先进的二次雷达S模式协议所取代，并被国际民航组织接受，作为二次监视雷达的行业标准。S模式采用ASK、DPSK混合调制方式，其中DPSK通过相位的反转180°完成二进制编码，目前常用的DPSK解调方式包括：正交解调、差分解调以及基于DFT的解调和基于互谱分析的DPSK解调等，其中差分解码较为简单，但性能较差，其他算法涉及到载波恢复、定时提取等复杂工作，性能上各有优势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种S模式询问信号检测方法、存储介质及检测设备，通过前后码元相关累积求和生成相位反转信号，既实现S模式ASK信号的检测，又实现DPSK同步导向点的搜索和码元的解码。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种S模式询问信号检测方法，包括如下步骤：

S1、接收中频信号并进行下变频，生成I、Q两路信号；

S2、分别对I、Q信号进行滤波处理；

S3、将滤波后的I、Q信号分别送入移位寄存器缓存；

S4、将移位寄存器中缓存的I、Q信号相邻的前后码元进行相关累积求和处理；

S5、将I、Q信号的相关累积求和处理的结果合成相位反转信号；

S6、根据相位反转信号，搜索P1、P2脉冲，实现S模式询问信号的初步判断；所述P1、P2脉冲为等幅前导脉冲；

S7、在搜索到P1、P2脉冲后通过检测P6脉冲进行位同步，实现S模式询问信号再次确认；

S8、通过相关累积求和处理的结果的值进行判决，并根据判决结果输出码元信息，实现S模式询问信号信息的解码。

进一步地，所述步骤S1的方法为：

设中频信号为

则将中频信号进行下变频后的I、Q信号分别为：

其中m(t)为DPSK基带信号；Am为中频信号幅度；

为载波相位不同步相位差；Δf为载波频偏。

进一步地，所述步骤S2的方法为：分别对I、Q信号进行低通滤波处理；滤波后的I、Q信号分别为：

进一步地，所述移位寄存器的大小为2倍DPSK码元宽度。

进一步地，所述步骤S4中相关累积求和处理的结果采用如下表达式表示：

I信号的相关累积求和后的结果I_sum为：

Q信号的相关累积求和后的结果Q_sum为：

其中，m₁(i)表示前码元值；m₂(i)表示后码元值；N为一个码元的采样点数，N＝0.25f_s，f_s为AD采样频率。

进一步地，所述步骤S5中将I、Q信号的相关累积求和处理的结果合成相位反转信号的表达式如下：

进一步地，所述步骤S8的方法为：当判决点为小于零时，说明存在相位翻转，其解调的值为1；当判决点为大于零时，说明不存在相位翻转，其解调的值为0，从而输出码元信息，实现S模式询问信号信息的解码。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现上述方法。

本发明还提供一种S模式询问信号检测设备，其特征在于，包括：

存储器；

处理器；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现上述方法。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明通过前后码元相关累积求和生成相位反转信号，既实现S模式ASK信号的检测，又实现DPSK同步导向点的搜索和码元的解码。

2、本发明同时对于载波相位不同步以及时域I、Q两路信号不平衡不敏感，不需要对I、Q两路的幅度进行数字校正，同时可以抗一定的载波频偏，灵敏度优于-90dBm，明显高于接收机灵敏度-85dBm的设计要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为S模式询问信号波形。

图2为本发明的S模式询问信号检测方法的流程框图。

图3为本发明的移位寄存器结构示意图。

图4为本发明的相关反转信号实现过程波形图。

图5为应用本发明的S模式询问相位反转信号。

图6为本发明的前后码元相关累积求和波形示意图。

图7为应用本发明的S模式询问信号检测概率。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

图1为S模式询问信号波形；图2为本发明的S模式询问信号检测方法的流程框图。所述S模式询问信号检测方法，包括如下步骤：

S1、接收中频信号并进行下变频，生成I、Q两路信号：

设中频信号为则将中频信号进行下变频后的I、Q信号分别为：

其中m(t)为DPSK基带信号；Am为中频信号幅度；

为载波相位不同步相位差；Δf为载波频偏。

S2、分别对I、Q信号进行滤波处理：

由于载波相位不同步相位差和载波频偏Δf的存在，可能使I路信号幅度

和Q路信号幅度

的幅度不一致，导致I、Q信号幅度不平衡，本实施例分别对I、Q两路信号进行低通滤波处理；滤波后的I、Q信号分别为：

S3、将滤波后的I、Q信号分别送入移位寄存器缓存；作为优选，如图3所示，所述移位寄存器的大小为2倍DPSK码元宽度，即0.5f_s，也就是说，假设AD采样频率为f_s＝80MHz，则移位寄存器的大小40。

S4、将移位寄存器中缓存的I、Q信号相邻的前后码元进行相关累积求和处理：

相关累积求和处理即是对前后码元相乘再相加，具体地，相关累积求和处理的结果采用如下表达式表示：

I信号的相关累积求和后的结果I_sum为：

Q信号的相关累积求和后的结果Q_sum为：

其中，m₁(i)表示前码元值；m₂(i)表示后码元值；N为一个码元的采样点数，N＝0.25f_s＝20，f_s为AD采样频率。

S5、将I、Q信号的相关累积求和处理的结果合成相位反转信号：

如图4所示的相位反转信号实现过程，所述相位反转信号的表达式如下：

通过上式可知，相位反转信号与载波相位不同步相位差

和载波频偏Δf无关，只与前后码元的相关累积求和处理的结果相关，由此，通过上述过程可以很好地解决载波不同步和频偏的问题。

S6、根据相位反转信号，搜索P1、P2脉冲，实现S模式询问信号的初步判断；其中P1、P2脉冲为等幅前导脉冲。

P1、P2脉冲具有固定的脉冲宽度和脉冲间隔，在本实施例中，如图1所示，P1、P2脉冲的脉冲宽度为0.8us，脉冲间隔2us,可以通过搜索脉冲宽度和脉冲间隔搜索P1、P2脉冲，实现S模式询问信号的初步判断；

S7、在搜索到P1、P2脉冲后通过检测P6脉冲进行位同步，实现S模式询问信号再次确认。

在本实施例中，如图1所示，P6脉冲前1.25us为ASK调制等幅度脉冲信号，该ASK调制等幅度脉冲信号在1.25us时产生等幅180°倒相(同步相位反转)，用于同步应答机数据解调的时钟信号，实现位同步功能。因此，可以通过检测P6脉冲的1.25us等幅度脉冲宽度，然后搜索1.25us后的倒相点(同步相位反转反转点)进行位同步，实现S模式询问信号再次确认。如图5所示，在相关反转信号中，倒相点附近信号呈现“V”型，可以通过区域极小值搜索倒相点。也就是说，在倒相点附近信号的一个区域中，搜索到的极小值所在位置即倒相点。

S8、通过相关累积求和结果的值进行判决，并根据判决结果输出码元信息，实现S模式询问信号信息的解码。

如图6所示，根据所述相关反转信号的表达式，当前后码元出现相位反转时，输出最小值；当前后码元未出现相位反转时，输出最大值。因此，通过相关累积求和结果的值进行判决，并根据判决结果输出码元信息的方法为：当判决点为小于零时，说明存在相位翻转，其解调的值为1；当判决点为大于零时，说明不存在相位翻转，其解调的值为0，从而输出码元信息，实现S模式询问信号信息的解码。

通过系统仿真，应用本发明的S模式询问信号检测方法实现的S模式检测概率如图7所示，由图可知，本发明的方法具备较高的系统灵敏度。

综上，本发明通过前后码元相关累积求和生成相位反转信号，既实现S模式ASK信号的检测，又实现DPSK同步倒相点的搜索和码元的解码，在载波相位不同步以及不同频偏的情况下可以正常工作，因此可以避免载波恢复的运算过程，并具备较好抗载波频偏性能，灵敏度优于-90dBm，明显高于接收机灵敏度-85dBm的设计要求。

此外，本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1-7任一项所述的方法。

此外，本发明的实施例还提供一种S模式询问信号检测设备，包括：

存储器；

处理器；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如权利要求1-7任一项所述的方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。