[发明专利]改进地借助于二次雷达信号执行方向估计和解码的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的用于借助于二次雷达信号改进地执行方向估计的装置以及根据权利要求10的相应方法。

背景技术

一次雷达是指仅仅并直接转换雷达原理的雷达设备，也就是分析事先发射的高频脉冲的直接(被动)回波的雷达设备。这个概念用于区分二次雷达，即其中使用主动地由被检测对象产生的回波的技术。实践中，通常采用这两种方法的组合(例如在地面雷达情况下的空中交通控制中)。一次雷达设备不依赖于对象主动产生信号以便能检测该对象。这例如在空中交通控制领域中是有意义的，因为飞机即使在航空无线电应答器失灵的情况下也必须能被检测到。在所使用的频率受到干扰的情况下，一次雷达设备可以毫无问题地切换到其它频率。对于二次雷达设备，这样的切换仅在该切换也被待检测对象执行的情况下才能成功进行。一次雷达只能确定能根据被反射的回波确定的参数(例如方向，距离和速度)，而对于二次雷达，接收器可以在其响应中加入其它说明(例如识别码)。一次雷达设备需要比类似二次雷达系统明显更高的发射功率，以便能达到相同的作用范围。

二次雷达原理是一种采用运行时间测量的定位方法，该定位方法与传统的雷达技术相反不是用在目标上被反射的能量、即目标的被动回波工作，而是在目标的板壁上存在主动的响应设备(应答器)。对于二次雷达，目标通过以相同频率或另一频率发送响应来主动回应所接收的雷达信号。为此，用天线接收雷达脉冲，并且通过同一天线来触发特征性“回波”的发射。该响应可以是特征性的调制或者是数据分组。二次雷达相对于一次雷达的主要优点是二次雷达明显更高的作用范围以及识别目标的可能性。利用一次雷达获得关于目标的方向、高度和距离的可靠信息，而且这是完全独立于目标实现的。二次雷达提供附加信息，如目标的识别码、标识以及高度。但是为此需要目标的协作。如果缺少这种协作，例如因为应答器失灵，则二次雷达不能工作，也不能识别该飞行物。因此，大多数二次雷达设备与一次雷达组合地工作。1953年制定了国际标准Mark X(该系统还非常简单地构成并且在950至1150MHz的频带中在频率间隔为17MHz的12个不同信道上工作)，并且以直到2008年的很多扩展被定义作为二次雷达在空中交通控制中的民用基础。在以前的文献中还使用“超信标和离散地址信标系统(DABS)”概念作为标准Mark XII中S模式方法曾经的表示。

一般来说，二次雷达系统由两个设备组成：询问设备(询问器)以及响应设备(应答器)。在飞行中，询问设备部分地是地面站，询问器可以部分地如应答器那样设置在飞机中。询问器根据各自的调制类型(所谓的模式)发射例如用不同脉冲编码的查询。这些脉冲被应答器接收和分析。根据该查询的内容产生响应，该响应又被编码并发射出去。通过发射脉冲和响应电报之间的运行时间测量，可以计算出询问设备和响应设备之间的距离。由于应答器中由解码和编码引起的延迟，该距离计算仅在该附加的延迟时间已知的情况下是正确的。作为一般在1030MHz发射的传输协议，在所谓的上行链路路径上(从地面站向上发往飞机的查询)在P6脉冲内使用具有差分移相键控(DPSK)的脉冲调制。响应电报在大多数模式中长达20.3μs，由脉冲持续时间为0.45μs(±0.1μs)的2至15个脉冲组成，通过所使用的四位八进制码仅具有4096个不同的识别码的值范围，并且以1090MHz的频率传输。在下行链路路径(从飞机到查询者的响应)上，不利的是同样采用差分移相键控(DPSK)。传输可靠性由于应答器在大的飞行高度时经受的极端温度波动而受到不利的影响。因此，采用抵抗力更强的调制，即脉冲位置调制(PPM)。支持S模式的应答器的特点在于所谓的自发报告(squitter)模式，其中应答器与查询无关地并且定期发送例如GPS位置和标识作为无线电广播(ADS-B：广播式自动相关监视)。