一种实时高效询问调度的方法及系统

技术领域

本发明属于空中交通管制的技术领域，具体而言，涉及一种实时高效询问调度的方法及系统。

背景技术

二次雷达作为空中交通管制的主要技术手段，有着非常重要的作用，管制员通过传统的AC模式的二次雷达可以获取航空器的代码和高度信息。随着地面雷达站的增加和飞行密度、飞行流量的增加，传统AC模式的二次雷达面临的同步串扰、异步干扰等问题日益严峻，并且仅提供高度和代码信息已不能满足空中交通管制的需要，已不能满足实际使用的需求，因此，S模式的二次雷达已逐步取代了原有的AC模式的二次雷达，成为二次雷达监视的主要技术手段。

S模式的二次雷达支持每个航空器的唯一的24位地址，与传统的AC模式二次雷达相比，成量级的扩展了支持的飞机数量，并且S模式的二次雷达可以选择性呼叫，与传统AC模式的全呼相比，大大降低了应答的次数，减少了飞机的应答引起的系统饱和、代码交织、串扰等问题，同时，S模式的二次雷达还可以获取飞行航班号、空速、地速、航向等信息，提供空地、地空的数据链功能，与机载防撞系统配合工作，还可以提供空中防相撞的功能支持。

现有技术中，S模式的二次雷达面临的一个严重问题是选择性询问航空器的方法，具体如下：

①在什么时间对航空器进行选择性询问

由于二次雷达的天线是定向旋转天线，天线的波束宽度是固定的，意味着天线波束驻留在空中的时间是固定的，如何在固定的时间内最大限度的发现波束内的飞机、并且尽可能对每一架飞机进行选择性询问并获得信息，是面临的第一个难点；

②对波束内发现的飞机如何进行分类

判定飞机是之前就有的，还是当前波束内新出现的，或是之前跟踪的飞机当前已经离开了，是面临的第二个难点；

③对波束内发现的飞机进行询问的排序

先问哪一架，后问哪一架，具体询问顺序该如何进行编排，是面临的第三个难点。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种实时高效询问调度的方法及系统，以解决现有技术存在的上述问题。

本发明所采用的技术方案为：一种实时高效询问调度的方法，该方法包括：

S1：计算波束驻留时间，并将波束驻留时间分为全部询问时间段和选择性询问时间段；

S2：根据全部询问时间段内获得的目标数量，对全部询问时间段和选择性询问时间段作具体划分；波束驻留时间T

S3：在上一个波束周期内，根据历史询问和应答捕获的目标，建立预测目标库；

S4：在当前波束周期内，对本次全部询问时间段内捕获的目标信息，建立本次捕获目标库；

S5：结合预测目标库和本次捕获目标库，对目标进行分类，并根据不同类别的目标，建立选择性询问的不同优先级；对目标的优先级分类和排序在全部询问时间段T

S6：根据优先级排序，对目标进行选择性询问。

进一步地，所述步骤S1中，计算波束驻留时间的方法为：

根据系统中天线的波束宽度θ和天线的旋转速度PRM，计算天线波束驻留时间T

将天线波束驻留时间T

其中，全部询问时间段T

进一步地，所述步骤S3中，建立预测目标库的方法为：

S31：在上一个波束周期内，根据历史询问和应答捕获的目标，进行报文解析，以提取目标的身份信息和位置信息；

S32：根据航迹跟踪算法和航迹预测算法，预测目标在下一个波束周期内的运动态势；

S33：提取目标预测的位置信息和身份信息，按照距离从近到远排序并存储，以在上一个波束周期结束时完成建立预测目标库；

预测目标库RAM

进一步地，所述步骤S4中，建立本次捕获目标库的方法为：

S41：在当前波束周期内，根据在全部询问时间段内接收到的应答信号，实时处理并提取目标的身份信息和位置信息；

S42：根据接收到应答信号的先后顺序对目标进行排序并存储，以在全部询问时间段结束时完成建立本次捕获目标库；其中，接收到应答信号的先后顺序代表目标与雷达之间的距离由近到远；

在全部询问时间段T

进一步地，所述步骤S5中，对目标进行分类，分别为：

成熟目标，所述成熟目标是指存储在预测目标库中且同时存在于本次捕获目标库中的目标；

可能丢失的目标，所述可能丢失的目标是指存储在预测目标库中且不存在于本次捕获目标库中的目标；

当前捕获的新目标，所述当前捕获的新目标是指不存在于预测目标库中且存在于本次捕获目标库中的目标；

对于目标的分类有了清晰的界定，并设置了不同的存储空间进行存储。

进一步地，所述步骤S5中，不同类别的目标所建立的优先级分别为：所述成熟目标为最高优先级，当前捕获的新目标为次级优先级，可能丢失的目标为最低优先级。

进一步地，所述步骤S6中，对目标进行选择性询问的方法为：

S61：提取最高优先级的目标，按照距离从远到近的原则排序后建立最高优先级目标库；

S62：提取次级优先级的目标，按照距离从远到近的原则排序后建立次级优先级目标库；

S63：提取最低优先级的目标，按照距离从远到近的原则排序后建立最低优先级目标库；

S64：在选择性询问时间段内，按照先后顺序依次读取最高优先级目标库、次级优先级目标库和最低优先级目标库中的目标进行选择性询问；

在选择性询问时间段T

在本发明中还提供了一种实时高效询问调度的系统，该系统包括：

时段设置模块，用于计算波束驻留时间，并将波束驻留时间分为全部询问时间段和选择性询问时间段；

预测目标模块，用于建立预测目标库；

本次捕获模块，用于建立本次捕获目标库；

目标分类模块，用于结合预测目标库和本次捕获目标库，并对目标进行分类；

优先级排序模块，用于根据目标的类别不同，建立选择性询问的不同优先级；

读取发射模块，用于根据优先级排序，依次对不同优先级的目标进行选择性询问并发射数据。

进一步地，所述预测目标模块包括：

报文解析模块，用于根据历史询问和应答捕获的目标，提取目标的身份信息和位置信息；

预测模块，用于预测目标在下一个波束周期内的运动态势；

预测目标库建立模块，用于提取目标预测的位置信息和身份信息，按照距离从近到远排序并存储，建立预测目标库。

进一步地，所述本次捕获模块包括：

实时处理模块，用于根据在全部询问时间段内接收到的应答信号，提取目标的身份信息和位置信息；

捕获目标库建立模块，用于根据接收到应答信号的先后顺序对目标进行排序并存储，建立本次捕获目标库。

本发明的有益效果为：

1.采用本发明所提供的实时高效询问调度的方法及系统，根据天线波束宽度，计算波束驻留时间，将波束驻留时间分为全部询问时间段和选择性询问时间段，根据全部询问时间段内获得的目标数量，确定全部询问时间段和选择性询问时间段的具体划分，既能够保证波束内的目标能够及时的发现，又能够对发现的目标进行最大概率的选择性询问。

2.采用本发明所提供的实时高效询问调度的方法及系统，在上一个波束周期内，根据历史询问和应答捕获的目标，建立预测目标库；在当前波束周期内，对本次全部询问时间段内捕获的目标信息，建立本次捕获目标库，结合预测目标库和本次捕获目标库，对目标进行分类，其同步完成目标的分类和存储工作，不占用系统的额外处理时间，实现了系统的实时高效计算，同时，通过目标的分类，确定目标的询问优先级，优先保障具有稳定历史航迹的目标得以实时跟踪。

3.采用本发明所提供的实时高效询问调度的方法及系统，根据优先级排序，在相同优先级内再按照距离从远到近的原则进行排序，实现高优先级的目标选择性询问完毕后，根据时间进行低优先级目标的选择性询问，通过时间段的划分，确保新进目标得以被发现；同时，对目标的优先级分类和排序在全部询问时间段结束时完成，不占用系统的额外时间，提升系统运行效率。

4.采用本发明所提供的实时高效询问调度的方法及系统，能够达到同步计算、同步实施、同步结束以及充分利用波束驻留时间，尽可能完成对波束内所有发现的飞机实现选择性询问。

附图说明

图1是本发明所提供的实时高效询问调度的方法的整体工作流程图；

图2是本发明所提供的实时高效询问调度的方法中将波束驻留时间进行时段划分的示意图；

图3是本发明所提供的实时高效询问调度的方法中建立预测目标库的工作流程示意图；

图4是本发明所提供的实时高效询问调度的方法中建立本次捕获目标库的工作流程示意图；

图5是本发明所提供的实时高效询问调度的方法中建立选择性询问的不同优先级的工作逻辑流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1

如图1所示，在本实施例中具体提供了一种实时高效询问调度的方法，该方法包括：

S1：计算波束驻留时间，并将波束驻留时间分为全部询问时间段和选择性询问时间段；其中，计算波束驻留时间的方法为：

根据系统中天线的波束宽度θ和天线的旋转速度PRM，计算天线波束驻留时间T

将天线波束驻留时间T

S2：根据全部询问时间段内获得的目标数量，对全部询问时间段和选择性询问时间段作具体划分。由于全部询问时间段T

通过步骤S1和步骤S2联合解决：针对在什么时间对航空器进行选择性询问，在固定的时间内最大限度的发现波束内的飞机、并且尽可能对每一架飞机进行选择性询问，获得信息的难点。

S3：如图3所示，在上一个波束周期内(即天线波束驻留时间T

S31：在上一个波束周期内，根据历史询问和应答捕获的目标，一边接收应答报文，一边进行报文解析，以提取目标的身份信息和位置信息；

S32：对得到目标身份和位置信息的目标，在原有航迹库中进行查询，按照航迹跟踪算法对航迹进行实时跟踪；

S33：对实现了航迹跟踪的目标，结合其历史航迹，按照航迹预测算法，进行航迹预测，预测目标在下一个波束周期内(当前波束周期内，即天线波束驻留时间T

S34：提取航迹预测的目标的位置信息和身份信息，按照距离从近到远排序并存储在预测目标库，以在上一个波束周期结束时完成建立预测目标库。

S4：如图4所示，在当前波束周期(即天线波束驻留时间T

S41：在当前波束周期内，根据在全部询问时间段内接收到的应答信号，一边接收应答报文，一边进行报文解析，提取当前波束周期内目标的身份信息和位置信息；

S42：按照电磁波的传播原理，首先收到的应答信号是距离雷达近的目标，因此，根据接收到应答信号的先后顺序对目标进行排序并存储，按照距离从近到远排序，以在全部询问时间段结束时同步完成建立本次捕获目标库；其中，接收到应答信号的先后顺序代表目标与雷达之间的距离由近到远。

通过步骤S3和步骤S4，采用预测目标库、本次捕获目标库和目标分类及优先级排序联合解决：针对波束内发现的飞机，如何进行分类，判定飞机是之前就有的，还是当前波束内新出现的，或是之前跟踪的飞机当前已经离开了的难点。

S5：结合预测目标库和本次捕获目标库，对目标进行分类，对目标进行分类，分别为：

成熟目标，所述成熟目标是指存储在预测目标库中，且在本次的全部询问时间段T

可能丢失的目标，所述可能丢失的目标是指存储在预测目标库中，但在本次的全部询问时间段T

当前捕获的新目标，所述当前捕获的新目标是指不存在于预测目标库中，但是在本次的全部询问时间段T

根据不同类别的目标，按照系统需求进行分析，建立选择性询问的不同优先级；在本实施例中，将不同类别的目标所建立的优先级分为：最高优先级、次级优先级和最低优先级，在上述的步骤S4中，成熟目标为最高优先级，当前捕获的新目标为次级优先级，可能丢失的目标为最低优先级。其设定理由如下：

对于同时存在于预测目标库和本次捕获目标库中的成熟目标，确认其存在于当前波束周期中，对其进行选择性询问得到应答的概率很高，对系统维持目标的判定和交通管制的需求有至关重要的作用，设定为最高优先级；

对于存在于本次捕获目标库，却不在于预测目标库中的当前捕获的新目标，确认其存在于当前波束周期中，对其进行选择性询问得到应答的概率较高，很可能会在本波束周期内建立目标航迹，帮助系统识别是否有新的飞机进入空域，设定为次级优先级；

对于存在于预测目标库，却不存在于本次捕获目标库中的可能丢失的目标，很可能已经飞出了当前波束，或者是由于受到干扰而应答失败，对其进行选择性询问得到应答的概率较低，设定为最低优先级。

如图5所示，上述步骤S5中，进行目标分类以及建立选择性询问的不同优先级，具体采用如下逻辑：

S51：在选择性询问时间段T

S52：提取该目标信息中关于身份的信息字段；

S53：从地址0开始，遍历本次捕获目标库RAM

S54：如果在本次捕获目标库RAM

S55：将预测目标库RAM

S56：将预测目标库RAM

S57：将与存入RAM1(最高优先级目标库)中的目标身份信息对应的报文，在本次捕获目标库RAM

S58：通过读预测目标库RAM

S59：根据地址判定本次捕获目标库RAM

S510：将本次捕获目标库RAM

以此完成目标分类以及建立选择性询问的不同优先级。

S6：根据优先级排序，对目标进行选择性询问。具体的，对目标进行选择性询问的方法为：

S61：提取最高优先级的目标，按照距离从远到近的原则排序后建立最高优先级目标库；

S62：提取次级优先级的目标，按照距离从远到近的原则排序后建立次级优先级目标库；

S63：提取最低优先级的目标，按照距离从远到近的原则排序后建立最低优先级目标库；

S64：在选择性询问时间段内，按照先后顺序依次读取最高优先级目标库、次级优先级目标库和最低优先级目标库中的目标进行选择性询问。应当注意的是，在实际应用时，在读取最高优先级目标库中的目标进行选择性询问和次级优先级目标库中的目标进行选择性询问后，在选择性询问时间段T

通过步骤5和步骤6，采用目标分类及优先级排序、对目标进行选择性询问联合解决：针对波束内发现的飞机进行询问的排序，先问哪一架，后问哪一架，具体询问顺序的编排难点。

实施例2

在本发明中还提供了一种实时高效询问调度的系统，该系统的运行逻辑基于上述实施例1中所述的实时高效询问调度方法，该系统包括：时段设置模块、预测目标模块、本次捕获模块、目标分类模块、优先级排序模块以及读取发射模块。

①时段设置模块，用于根据系统中天线的波束宽度θ和天线的旋转速度PRM，计算天线波束驻留时间T

采用时段设置模块解决了：针对在什么时间对航空器进行选择性询问，在固定的时间内最大限度的发现波束内的飞机、并且尽可能对每一架飞机进行选择性询问，获得信息的难点。

②预测目标模块，用于建立预测目标库RAM

报文解析模块，用于根据历史询问和应答捕获的目标，提取上一个波束周期内目标的身份信息和位置信息；

预测模块，用于根据航迹跟踪算法对航迹进行实时跟踪，按照航迹预测的算法，预测目标在下一个波束周期内的运动态势；

预测目标库建立模块，用于提取目标预测的位置信息和身份信息，按照距离从近到远排序并存储，建立预测目标库，在上一个波束结束的同时，预测目标库RAM

③本次捕获模块，用于建立本次捕获目标库RAM

实时处理模块，用于根据在全部询问时间段内接收到的应答信号，提取目标的身份信息和位置信息；

捕获目标库建立模块，用于根据接收到应答信号的先后顺序对目标进行排序并存储，建立本次捕获目标库。由于按照电磁波的传播原理，首先收到的应答信号是距离雷达近的目标，因此，按照接收到应答信号的顺序，进行报文解析和存储，提取目标的身份信息和位置信息，存储在本次捕获目标库RAM

④目标分类模块及优先级排序模块，用于结合预测目标库和本次捕获目标库，并对目标进行分类；再根据目标的类别不同，建立选择性询问的不同优先级，分别为最高优先级、次级优先级以及最低优先级。

目标分类模块及优先级排序模块的工作逻辑如下：

依次读取预测目标库RAM

将预测目标库RAM

将本次捕获目标库RAM

以此完成目标的分类和优先级的排序，在全部询问时间段T

采用预测目标模块、本次捕获模块和目标分类模块及优先级排序模块，其解决了：针对波束内发现的飞机，如何进行分类。判定飞机是之前就有的，还是当前波束内新出现的，或是之前跟踪的飞机当前已经离开了的难点。

⑤读取发射模块，用于根据优先级排序，依次对不同优先级的目标进行选择性询问并发射数据。具体如下：

根据时序划分相关算法建立的时序，在时序到来时，优先读取RAM1(最高优先级目标库)中的数据，按照地址从大到小(对应距离从远到近)的顺序，进行发射；发射完毕RAM1中的数据后，按照地址从大到小(对应距离从远到近)的顺序读取RAM2(次级优先级目标库)中的数据发射。如果此时选择性询问时间段T

采用目标分类及优先级排序模块和读取发射模块联合解决：针对波束内发现的飞机进行询问的排序，先问哪一架，后问哪一架，具体询问顺序的编排难点。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。