非协作和协作一体化机场场面监视系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911065728.1 (22)申请日 2019.11.04 (71)申请人 电子科技大学 地址 611731 四川省成都市高新区 （西区） 西源大道2006号 (72)发明人 陈祝明俞婧王佳钰费秋华 (74)专利代理机构 电子科技大学专利中心 51203 代理人 邓黎 (51)Int.Cl. G01S 13/91(2006.01) G01S 13/72(2006.01) G01S 13/42(2006.01) (54)发明名称 一种非协作和协作一体化机场场面监视系 统 (。

2、57)摘要 本发明公开了一种非协作和协作一体化机 场场面监视系统， 属于机场场面监视技术领域。 本发明在机场多处设置非协作接收站和发射站， 在运动目标上安装协作接收站， 克服了雷达覆盖 范围有限的缺陷。 对目标划分分为非协作目标和 协作目标两种， 并根据目标类别进行针对性监 视： 非协作目标通过非协作接收站进行监视定 位； 协作目标通过安置在自身的协作接收站进行 自主定位。 控制中心利用非协作接收站传送的距 离和信息降低非协作接收站目标检测的虚警概 率， 并对非协作接收站和协作接收站传送的位置 信息融合处理， 实现对场面上存在目标的监视与 身份识别， 同时协作目标通过与控制中心的通 信， 获取。

3、所在环境的信息， 为机场目标的有效调 度提供了前提条件。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 110888134 A 2020.03.17 CN 110888134 A 1.一种非协作和协作一体化机场场面监视系统， 包括控制中心、 T个发射站、 R个非协作 接收站和M个协作接收站； 所述发射站与非协作接收站之间通过有线网络连接实现时间精确同步与信息交互， 发 射站与协作接收站之间通过GNSS模块实现时间粗同步并通过无线网络进行信息交互； 所述发射站安置于地面， 用于向非协作接收站、 协作接收站发射具有标识的线性调频 连续波信号， 其中线性调频连续波信号的时宽和带宽均相同但起始频率不同，。

4、 以此作为发 射站标识； 所述非协作接收站安置于地面， 用于接收非协作目标和协作目标的散射信号， 并根据 散射信号计算目标的距离和、 角度信息对目标进行定位， 并将定位信息发送至控制中心； 所述协作接收站安置于协作目标上， 用于接收发射站的连续波信号， 并根据接收到的 连续波信号计算协作目标自身的位置， 并将位置信息发送至控制中心； 所述控制中心通过有线网络与各发射站、 非协作接收站连接并进行信息交互， 获取非 协作接收站接收处理的非协作目标定位信息， 通过无线网络与各协作接收站连接并进行信 息交互， 获取各协作接收站接收并解算出的协作目标位置信息， 利用各非协作接收站获得 的距离和信息对其检。

5、测到的目标再次检测， 对接收到的非协作接收站的定位信息和协作接 收站的位置信息进行数据融合、 目标跟踪和图像显示， 分离出非协作目标对其进行预警。 2.如权利要求1所述的一种非协作和协作一体化机场场面监视系统， 其特征在于， 所述 控制中心包括通信模块G、 通信模块C、 控制中心信息处理模块和控制中心应用层模块； 所述 通信模块G， 用于将控制中心信息处理模块的发射站控制信息传送给发射站和非协作接收 站， 接收非协作接收站传送的定位信息； 所述通信模块C， 用于将控制中心信息处理模块的 发射站控制信息传送给协作接收站， 接收协作接收站传送的位置信息； 控制中心信息处理 模块与通信模块G、 通信。

6、模块C相连， 利用非协作接收站传送的距离和信息对非协作接收站 检测到的目标进行验证以降低虚警概率， 对接收到的非协作接收站的定位信息和协作接收 站的位置信息进行数据融合、 目标跟踪、 信息处理， 分离出非协作目标并进行冲突检测； 控 制中心应用层模块与控制中心信息处理模块相连， 在电子地图上进行图像输出和目标综合 监视信息显示， 对非协作目标进行预警。 3.如权利要求1所述的一种非协作和协作一体化机场场面监视系统， 其特征在于， 所述 发射站包括有线传输模块T、 GNSS定时模块T、 同步控制器T、 频率综合器T和发射模块T； 其 中， 有线传输模块T与同步控制器T相连， 用于接收控制中心传送。

7、来的发射站控制信息以及 通过与非协作接收站交互来实现发射站和非协作接收站的精确时间同步； GNSS定时模块T 与同步控制器T连接， 用于接收GNSS秒脉冲信号； 同步控制器T与有线传输模块T、 GNSS模块T 和频率综合器T连接， 接收有线传输模块T的发射站控制信息， 传送带有钟差信息的反馈信 号至有线传输模块T， 接收GNSS定时模块T的秒脉冲信号， 产生同步触发脉冲T至频率综合器 T； 频率综合器T与发射模块T连接， 在同步触发脉冲T的作用下产生线性调频连续波信号， 其 中各发射站通过产生、 发射时宽和带宽均相同但起始频率不同的线性调频连续波信号作为 本站的标识； 发射模块T用于发射线性调。

8、频连续波信号。 4.如权利要求1所述的一种非协作和协作一体化机场场面监视系统， 其特征在于， 所述 非协作接收站包括有线传输模块R、 同步控制器R、 频率综合器R、 接收模块R和采集处理模块 R； 其中， 有线传输模块R与同步控制器R、 采集处理模块R相连， 用于接收控制中心传送来的 权利要求书 1/2 页 2 CN 110888134 A 2 接收站控制信息， 以及通过与发射站交互来实现非协作接收站和发射站的精确时间同步， 接收同步控制器R的带有钟差信息的反馈信号， 接收采集处理模块R的距离和、 位置信息传 送至控制中心； 同步控制器R与有线传输模块R、 频率综合器R连接， 用于接收有线传输。

9、模块R 的接收站控制信号， 产生与发射站同步触发脉冲T同步的同步触发脉冲R至频率综合器R； 频 率综合器R与接收模块R相连， 在同步触发脉冲R的作用下产生多路参考信号送至接收模块 R； 接收模块R与采集处理模块R连接， 用于接收散射信号， 并对散射信号进行差拍处理， 将处 理后的差拍信号送至采集处理模块R； 采集处理模块R与有线传输模块R连接， 对差拍信号进 行处理， 解算得到非协作和协作目标的距离和、 角度信息， 利用距离和、 角度信息解算得到 目标的位置信息， 将定位信息送至有线传输模块R。 5.如权利要求1所述的一种非协作和协作一体化机场场面监视系统， 其特征在于， 所述 协作接收站包括。

10、通信模块M、 GNSS定时模块M、 同步控制器M、 频率综合器M、 接收模块M和采集 处理模块M； 其中， 通信模块M与采集处理模块M、 同步控制器M连接， 无线接收控制中心的发 射站标识信息传送至同步控制器M， 接收采集处理模块M解算的协作目标位置信息无线传送 至控制中心； GNSS定时模块M与同步控制器M连接， 用于接收GNSS秒脉冲信号实现协作接收 站和发射站的时间粗同步， 以保证协作接收站能够基本同步地接收到各发射站的信号； 同 步控制器M与通信模块M、 GNSS定时模块M、 频率综合器M连接， 接收通信模块M传来的发射站 标识信息， 接收GNSS定时模块的秒脉冲信号， 产生同步触发脉。

11、冲M至频率综合器M； 频率综合 器M与接收模块M连接， 在同步触发脉冲M的作用下产生多路参考信号送至接收模块M； 接收 模块M与采集处理模块M连接， 用以差拍接收多路发射信号送至采集处理模块M； 采集处理模 块M与通信模块M连接， 接收并处理接收模块M的差拍信号， 解算得到协作目标的位置信息， 将处理后的位置信息送至通信模块M。 6.如权利要求1或3或4所述的一种非协作和协作一体化机场场面监视系统， 其特征在 于， 所述发射站的数量大于等于3， 所述非协作接收站的数量大于等于3。 7.如权利要求1至5中任一权利要求所述的一种非协作和协作一体化机场场面监视系 统， 其特征在于， 所述发射站控制信。

12、息包括各发射站的编号、 位置坐标、 发送的线性调频连 续波信号的起始频率带宽和时宽。 8.如权利要求1至5中任一权利要求所述的一种非协作和协作一体化机场场面监视系 统， 其特征在于， 所述定位信息包括目标的距离和、 以及目标位置信息， 所述目标位置信息 由该距离和得到的椭圆方程与其接收站测得的角度信息解算得到。 9.如权利要求1至5中任一权利要求所述的一种非协作和协作一体化机场场面监视系 统， 其特征在于， 所述位置信息由协作接收站接收到的发射站信号以及发射站位置坐标， 通 过双曲线方程解算得到。 10.如权利要求1至5中任一权利要求所述的一种非协作和协作一体化机场场面监视系 统， 其特征在于。

13、， 所述控制中心信息处理模块对非协作接收站检测到的目标进行验证的过 程为： 利用两个距离和得到两个椭圆方程， 通过计算两个椭圆的交点来二次获得目标位置 信息， 并由此验证目标定位信息的正确性。 权利要求书 2/2 页 3 CN 110888134 A 3 一种非协作和协作一体化机场场面监视系统 技术领域 0001 本发明涉及一种机场场面监视系统， 具体涉及一种分布安装的雷达非协作监视和 多点无线协作定位一体化的系统。 背景技术 0002 伴随着航空业的迅速发展， 机场飞机的起降架次、 内部服务车辆及人员急剧增长， 传统的人工监视管理机场方法已然不能满足现代机场的安全需要， 现代机场场面监视技术。

14、 应运而生。 场面监视技术利用无线电波能够在有限的空间、 多变的天气条件下对地面飞机 以及车辆进行合理管理， 解决场内交通拥挤和冲突问题， 提高机场运行效率。 目前主要使用 的场面监视系统可分为非协作式系统和协作式系统两种， 非协作式系统主动监视目标设 备， 如场面监视雷达， 协作式系统通过在机场场面布置多台接收机与目标设备进行通信， 如 广播式自动相关监视和多点定位监视系统等。 0003 场面监视雷达通过发射射频脉冲， 在不发射的间隔期间接收回波信号， 利用发射 脉冲与回波信号的间隔时间， 达到测定目标距离和方位的目的， 但场面监视雷达存在发射 功率大、 可靠性差， 容易受环境影响以及容易发。

15、生故障等问题。 在中国专利 一种机场场面 监视雷达 (CN106597447A)中提出了一种机场场面监视雷达， 通过将射频接收机和发射机 相互独立以及增加信号处理系统功能， 在降低探测性能的前提下降低了场面监视雷达的发 射功率。 然而该技术方案在实际应用中存在着两方面的问题： 一是覆盖范围有限， 当在被测 目标和雷达超过作用距离时， 方位和距离分辨率将不能满足实际需要； 二是由于多径效应 和地物反射的存在而产生假目标较多的缺陷。 0004 为解决场面监视雷达的覆盖范围和假目标的问题， 广播式自动相关监视、 多点定 位监视等协作式传感器方法被相继提出。 多点定位监视系统是近年来国际民航组织大力推。

16、 广的新型航管监视技术之一， 它不仅兼容了广播式自动相关监视的全部功能， 而且还能够 对进装备普通A/C/S模式应答机的飞机进行实时定位， 其基本原理是通过采用多个接收单 元接收目标的应答信号并测量出同一目标应答的到达时间， 从而求出多个接收单元之间的 到达时间差， 并通过相关数学运算确定目标位置。 中国专利 多点定位方法、 系统及中心站 (CN101813763B)提出了一种多点定位方法， 中心站在预设时间段内接收来自多个接收机的 时标信息， 根据接收到的时标信息判断对应于一个监视目标的时标信息的数量， 当数量超 过或等于3时通过方程组求解得到监视目标的定位。 中国专利 一种机场非视距信道环。

17、境下 的多点定位监视系统和方法 (CN104833953B)提出了一种通过TDOA和航迹双跟踪解算目标 位置的方法。 但多点定位监视系统依赖目标设备的信号， 无法对没有安装应答机或者应答 机临时故障的飞机与车辆进行监视。 0005 由此可见， 机场场面非协作监视系统和协作监视系统相互独立， 并且各类监视系 统输出的目标精度、 数据率各不相同， 不便于后续机场目标的信息融合和跟踪。 说明书 1/8 页 4 CN 110888134 A 4 发明内容 0006 本发明的目的在于提供一种非协作和协作一体化机场场面监视系统， 其可解决现 有机场场面监视系统无法兼容实现对协作目标(如:飞机与地勤车辆等)。

18、身份识别与定位， 以及对非协作目标(如外来入侵车辆和应答机临时故障的地勤车辆等)预警的问题， 从而实 时有效掌握机场场面运行情况， 保证飞机、 车辆安全有序调度。 0007 本发明通过下述技术方案实现： 0008 一种非协作和协作一体化机场场面监视系统， 包括控制中心、 T个发射站、 R个非协 作接收站和M个协作接收站。 0009 所述发射站与非协作接收站之间通过有线网络连接实现时间精确同步与信息交 互， 发射站与协作接收站之间通过GNSS模块实现时间粗同步并通过无线网络进行信息交 互。 0010 所述发射站安置于地面， 用于向非协作接收站、 协作接收站发射具有标识的线性 调频连续波(LFMC。

19、W)信号， 其中LFMCW的时宽和带宽均相同但起始频率不同， 以此作为发射 站标识。 0011 所述非协作接收站安置于地面， 其接收机属于阵列接收机， 用于接收非协作目标 和协作目标的散射信号， 并根据散射信号计算目标的距离和、 角度信息对目标进行定位， 并 将定位信息发送至控制中心。 0012 所述协作接收站安置于协作目标上， 用于接收发射站的连续波信号， 并根据接收 到的连续波信号计算协作目标自身的位置， 并将位置信息发送至控制中心。 0013 控制中心通过有线网络与各发射站、 非协作接收站连接并进行信息交互， 获取非 协作接收站接收处理的非协作目标定位信息， 通过无线网络与各协作接收站连。

20、接并进行信 息交互， 获取各协作接收站接收并解算出的协作目标位置信息， 利用各非协作接收站获得 的距离和信息对其检测到的目标再次检测验证， 将各非协作接收站和各协作接收站获得的 非协作和协作目标的位置信息进行数据融合、 目标跟踪和图像显示， 分离出非协作目标对 其进行预警。 0014 所述控制中心包括通信模块G、 通信模块C、 控制中心信息处理模块和控制中心应 用层模块。 所述通信模块G， 用于将控制中心信息处理模块的发射站控制信息传送给发射站 和非协作接收站， 接收非协作接收站传送的定位信息； 所述通信模块C， 用于将控制中心信 息处理模块的发射站控制信息传送给协作接收站， 接收协作接收站传。

21、送的位置信息； 控制 中心信息处理模块与通信模块G、 通信模块C相连， 利用非协作接收站传送的距离和信息对 非协作接收站检测到的目标进行验证以降低虚警概率， 对接收到的非协作接收站的定位信 息和协作接收站的位置信息进行数据融合、 目标跟踪、 信息处理， 分离出非协作目标并进行 冲突检测； 控制中心应用层模块与控制中心信息处理模块相连， 在电子地图上进行图像输 出和目标综合监视信息显示， 对非协作目标进行预警。 0015 作为本发明的进一步改进， 非协作和协作一体化机场场面监视系统的发射站包括 有线传输模块T、 GNSS定时模块T、 同步控制器T、 频率综合器T和发射模块T。 其中， 有线传输 。

22、模块T与同步控制器T相连， 用于接收控制中心传送来的发射站控制信息以及通过与非协作 接收站交互来实现发射站和非协作接收站的精确时间同步； GNSS定时模块T与同步控制器T 连接， 用于接收GNSS秒脉冲信号； 同步控制器T与有线传输模块T、 GNSS模块T和频率综合器T 说明书 2/8 页 5 CN 110888134 A 5 连接， 接收有线传输模块T的发射站控制信息， 传送带有钟差信息的反馈信号至有线传输模 块T， 接收GNSS定时模块T的秒脉冲信号， 产生同步触发脉冲T至频率综合器T； 频率综合器T 与发射模块T连接， 在同步触发脉冲T的作用下产生LFMCW信号， 其中各发射站通过产生、。

23、 发 射时宽和带宽均相同但起始频率不同的LFMCW信号作为本站的标识； 发射模块T用于发射 LFMCW信号。 0016 所述非协作接收站包括有线传输模块R、 同步控制器R、 频率综合器R、 接收模块R和 采集处理模块R。 其中， 有线传输模块R与同步控制器R、 采集处理模块R相连， 用于接收控制 中心传送来的接收站控制信息， 以及通过与发射站交互来实现非协作接收站和发射站的精 确时间同步， 接收同步控制器R的带有钟差信息的反馈信号， 接收采集处理模块R的距离和、 位置信息传送至控制中心； 同步控制器R与有线传输模块R、 频率综合器R连接， 用于接收有 线传输模块R的接收站控制信号， 产生与发射。

24、站同步触发脉冲T同步的同步触发脉冲R至频 率综合器R； 频率综合器R与接收模块R相连， 在同步触发脉冲R的作用下产生多路参考信号 送至接收模块R； 接收模块R与采集处理模块R连接， 用于接收散射信号， 并对散射信号进行 差拍处理， 将处理后的差拍信号送至采集处理模块R； 采集处理模块R与有线传输模块R连 接， 对差拍信号进行处理， 解算得到非协作和协作目标的距离和、 角度信息， 利用距离和、 角 度信息解算得到目标的位置信息， 将定位信息送至有线传输模块R。 0017 所述协作接收站包括通信模块M、 GNSS定时模块M、 同步控制器M、 频率综合器M、 接 收模块M和采集处理模块M。 其中， 。

25、通信模块M与采集处理模块M、 同步控制器M连接， 无线接收 控制中心的发射站标识信息传送至同步控制器M， 接收采集处理模块M解算的协作目标位置 信息无线传送至控制中心； GNSS定时模块M与同步控制器M连接， 用于接收GNSS秒脉冲信号 实现协作接收站和发射站的时间粗同步， 以保证协作接收站能够基本同步地接收到各发射 站的信号； 同步控制器M与通信模块M、 GNSS定时模块M、 频率综合器M连接， 接收通信模块M传 来的发射站标识信息， 接收GNSS定时模块的秒脉冲信号， 产生同步触发脉冲M至频率综合器 M； 频率综合器M与接收模块M连接， 在同步触发脉冲M的作用下产生多路参考信号送至接收 模。

26、块M； 接收模块M与采集处理模块M连接， 用以差拍接收多路发射信号送至采集处理模块M； 采集处理模块M与通信模块M连接， 接收并处理接收模块M的差拍信号， 解算得到协作目标的 位置信息， 将处理后的位置信息送至通信模块M。 0018 进一步地， 所述发射站的数量大于等于3。 0019 进一步地， 所述非协作接收站的数量大于等于3。 0020 进一步地， 所述定位信息包括目标的距离和以及目标位置信息， 所述目标位置信 息由该距离和得到的椭圆方程与其接收站测得的角度信息解算得到。 0021 进一步地， 所述位置信息由协作接收站接收到的发射站信号以及发射站位置坐 标， 通过双曲线方程解算得到。 00。

27、22 进一步地， 所述控制中心信息处理模块对非协作接收站检测到的目标进行验证的 过程为： 利用两个及以上距离和得到两个及以上椭圆方程， 通过计算两个及以上椭圆的交 点来二次获得目标位置信息， 将二次获得的目标位置信息与非协作接收站传送的位置信息 进行对比由此验证目标定位信息的正确性。 0023 进一步地， 所述发射站控制信息包括各发射站的编号、 位置坐标、 起始频率带宽、 时宽。 说明书 3/8 页 6 CN 110888134 A 6 0024 本方案通过在机场多处安置固定的非协作接收站和发射站， 在运动目标上安装协 作接收站， 克服了机场场面监视雷达覆盖范围有限的缺陷。 对场面上存在的目标。

28、进行类别 划分， 将其分为非协作目标和协作目标两种， 并根据目标类别进行针对性监视： 非协作目标 通过非协作接收站进行监视定位； 协作目标通过安置在自身的协作接收站进行自主定位。 控制中心利用非协作接收站传送的距离和信息降低非协作接收站目标检测的虚警概率， 并 对非协作接收站和协作接收站传送的非协作和协作目标的位置信息融合处理， 实现对场面 上存在目标的监视与身份识别， 同时协作目标通过与控制中心的通信， 获取所在环境的信 息， 为机场目标的有效调度提供了前提条件。 0025 本发明与现有技术相比， 具有如下的优点和有益效果： 0026 1、 本发明提供了一种基于雷达的非协作和协作一体化的机场。

29、场面目标监视系统， 通过合理的布置发射站和非协作接收站， 可以有效地覆盖机场场面的监视范围， 消除传统 场面监视雷达的监视盲区。 0027 2、 本发明相较现有被动式场面监视系统增加了对非协作目标的监视、 预警能力， 对于非协作目标(如非法入侵车辆等)， 机场管制员可快速对其监视定位并进行预警， 对于 协作接收站损坏的协作目标(如地面车辆等遇到设备故障等情况)， 机场管制员可快速知晓 故障协作目标的位置信息并通知协作目标， 增强了对不安全事件的快速干预能力， 提高了 地面运行的安全程度。 0028 3、 本发明相较现有机场场面监视系统， 对两种类型接收站使用一套发射设备、 一 种发射波形， 实。

30、现了对非协作目标和协作目标的监视， 目标精度和数据率相同， 有利于控制 中心的数据融合、 目标跟踪和信息处理。 附图说明 0029 图1非协作和协作一体化机场场面监视系统的场景示意图。 0030 图2实施例1中控制中心、 地面发射站、 非协作接收站、 协作接收站和目标的位置示 意图。 0031 图3发射站的内部结构示意图。 0032 图4非协作接收站的内部结构示意图。 0033 图5非协作接收站接收模块R的内部结构示意图。 0034 图6协作接收站的内部结构示意图。 0035 图7协作接收站接收模块M的内部结构示意图。 0036 图8非协作和协作一体化机场场面监视系统的工作时序图。 具体实施方。

31、式 0037 为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚明白， 下面结合实施例和附图， 对本 发明做进一步的详细说明， 本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明， 并不作 为对本发明的限定。 0038 实施例1 0039 如图1所示， 非协作和协作一体化机场场面监视系统包括控制中心、 发射站T1、 T2、 T3、 非协作接收站R1、 R2和协作接收站M1、 M2。 说明书 4/8 页 7 CN 110888134 A 7 0040 控制中心通过有线网络与发射站T1、 T2、 T3和非协作接收站R1、 R2连接并进行信息 交互， 获取非协作接收站R1、 R2接收处理的非协作和协作目标的定位。

32、信息， 通过无线网络与 协作接收站M1、 M2连接并进行信息交互， 获取协作接收站M1、 M2接收并解算出的协作目标位 置信息； 发射站T1、 T2、 T3与非协作接收站R1、 R2之间通过有线网络连接。 0041 控制中心， 包括通信模块G、 通信模块C、 控制中心信息处理模块和控制中心应用层 模块， 其中， 通信模块G， 用于将控制中心信息处理模块的发射站标识信息传送给发射站和 非协作接收站， 接收非协作接收站传送的定位信息； 通信模块C， 用于将控制中心信息处理 模块的发射站标识信息传送给协作接收站， 接收协作接收站传送的位置信息； 控制中心信 息处理模块与通信模块G、 通信模块C相连，。

33、 利用非协作接收站传送的距离和信息对非协作 接收站检测到的目标进行验证， 对接收到的非协作和协作目标的位置信息进行数据融合、 目标跟踪、 信息处理， 分离出非协作目标并进行冲突检测； 控制中心应用层模块与控制中心 信息处理模块相连， 在电子地图上进行图像输出和目标综合监视信息动态实时显示， 对非 协作目标进行预警， 将发射站标识信息传送至控制中心信息处理模块。 具体地说， 通信模块 G接收非协作接收站传送的非协作和协作目标的距离和、 位置信息， 通信模块C接收协作接 收站传送的自身位置信息， 控制中心信息处理模块利用通信模块G传送的距离和信息对检 测到的目标构建椭圆获得的交点坐标并与通信模块G。

34、传送的位置坐标进行对比， 以确保目 标真实存在， 将通信模块G和通信模块C传送的位置信息进行数据融合处理， 获得场面监视 目标综合监视信息， 对场面上的所有目标进行分类， 分离出非协作目标和协作目标， 获得场 面非协作目标预警信息， 利用位置信息对非协作和协作目标进行目标跟踪处理和冲突检 测， 获得场面协作目标告警信息， 控制中心应用层模块将控制中心信息处理模块获得的综 合监视、 预警、 告警信息综合显示于电子地图。 0042 发射站用于向非协作接收站、 协作接收站发送不同标记的发射信号。 具体地说， 发 射站T1、 T2、 T3具有各自的站标识频率(即不同的起始频率对应不同的发射站)， 发射。

35、站T1、 T2、 T3三站发射的LFMCW信号的起始频率不同， 但时宽、 带宽均相同。 0043 非协作接收站安置于地面， 其接收机采用阵列接收机， 用于接收非协作和协作目 标的散射信号， 并根据接收的信号计算目标的距离和、 位置信息， 并将定位信息发送给控制 中心。 具体地说， 非协作接收站R1、 R2通过阵列天线获得接收散射信号时的天线波束方向， 以此作为接收到的目标的角度信息， 通过目标检测获得指定发射站到目标以及目标到自身 的距离和信息， 结合自身位置和发射站的位置信息获得目标所在的椭圆， 再根据已获得的 目标角度信息就可以确定目标的唯一位置， 将所获得的目标位置信息以及距离和信息通过。

36、 有线网络传送至控制中心。 0044 协作接收站用于接收地面发射站的发射信号， 并根据接收的信号计算协作接收站 自身的位置， 并将位置信息发送给控制中心。 具体地说， 协作接收站M1、 M2通过定位算法分 别获得自身与发射站T1、 T2、 T3的距离差， 进而根据发射站T1、 T2、 T3的位置坐标通过双曲线 方程解算出自身位置信息， 并将位置信息通过无线网络传送至控制中心。 0045 本实施例中， 非协作接收站利用到至少一个及以上发射站信息， 协作接收站利用 到至少三个及以上发射站信息。 0046 本实施例通过设定非协作接收站、 协作接收站两种接收站类型， 实现了对机场场 面上所有对象的定位。

37、监视。 说明书 5/8 页 8 CN 110888134 A 8 0047 本实施例中， 假定安装时所有发射站、 协作接收站和非协作接收站在一个水平面 上， 发射站、 协作接收站和非协作接收站相互间的安装关系如图2所示， 其中， 目标Target属 于非协作目标， 协作接收站M1、 M2属于协作目标， 以目标Target和协作接收站M1的定位为 例： 0048 非协作接收站R2接收到目标Target的散射信号， 通过接收信号的频率判断出散射 信号存在发射站T1、 T3的信号， 通过定位算法， 非协作接收站R2测得发射站T1的距离和信息 为290.44米， 通过非协作接收站R2阵列接收机获得接收。

38、信号时的天线波束指向为北偏东 63.43 ， 根据非协作接收站R2和发射站T1安装时的位置坐标， 解算出目标Target的位置坐 标是(-80.00， -160.00)； 同样， 非协作接收站R2测得发射站T3的距离和信息为178.89米， 获 得接收信号时的天线波束指向为北偏东63.43 ， 根据非协作接收站R2和发射站T3安装时的 位置坐标， 也可解算出目标Target的位置坐标是(-80.00， -160.00)； 非协作接收站R2将目 标Target的位置以及距离和信息通过有线网络传送至控制中心的通信模块G， 经由控制中 心通信处理模块进行数据融合处理， 即根据接收站R2与发射站T1、。

39、 T3之间的位置关系， 利用 收到的两个距离和得到两个椭圆方程， 计算两个椭圆的交点来二次获得Target的位置坐 标， 然后以此来再次验证所接收的Target位置信息的正确性。 位置信息验证正确后， 控制中 心对目标Target进行分类后确定为非协作目标， 获得目标Target的预警信息， 同时对目标 Target进行航迹跟踪处理和冲突检测， 控制中心应用层模块将目标Target的坐标等综合监 视信息和预警信息显示于电子地图。 协作接收站M1接收信号， 通过频率判断出接收信号中 存在发射站T1、 T2、 T3的信号， 并测得来自发射站T1和T2的距离差信息151.63米， 来自发射 站T3和。

40、T2的距离差信息61.76米， 根据发射站T1、 T2、 T3安装时的位置坐标， 解算双曲线方程 求出协作接收站M1的位置坐标是(120.00， 40.00)， 协作接收站M1将自身解算得到的位置信 息通过无线网络传送至控制中心的通信模块C， 经控制中心通信处理模块处理进行数据融 合处理， 对协作站接收站M1进行分类后确定为协作目标， 同时对目标Target进行航迹跟踪 处理和冲突检测， 获得场面协作目标告警信息， 控制中心应用层模块将协作接收站M1的坐 标等综合监视信息和告警信息显示于电子地图。 如图3所示， 本实施例所述发射站包括有线 传输模块T、 GNSS定时模块T、 同步控制器T、 频。

41、率综合器T和发射模块T， 其中： 0049 有线传输模块T， 与同步控制器T相连， 用于将接收到的控制中心发送的发射站控 制信息传送至同步控制器T， 接收同步控制器T的控制信号， 实现发射站和非协作接收站的 精确时间同步。 0050 GNSS定时模块T， 与同步控制器T连接， 用于接收GNSS秒脉冲信号， 实现发射站和协 作接收站的时间粗同步。 0051 同步控制器T， 与有线传输模块T和频率综合器T连接， 用于接收有线传输模块T的 发射站控制信息， 接收有线传输模块T和GNSS定时模块T的秒脉冲信号， 传送控制信号至有 线传输模块T， 产生同步触发脉冲至频率综合器T。 0052 频率综合器T。

42、， 与发射模块T连接， 用于根据同步控制器传送的同步触发脉冲产生 本站的LFMCW发射信号。 0053 发射模块T， 用于发射频率综合器T产生的发射信号。 0054 发射站具体工作流程可分为时间同步和发射信号产生两部分。 时间同步部分即 GNSS定时模块T接收GNSS秒脉冲信息， 并将秒脉冲信号发送至同步控制器T， 实现发射站和 说明书 6/8 页 9 CN 110888134 A 9 协作接收站的时间粗同步； 同步控制器T产生控制信号至有线传输模块T， 有线传输模块T与 非协作接收站有线传输模块R相连， 有线传输模块T和有线传输模块R通过时间同步技术对 发射站和非协作接收站进行精确时间同步，。

43、 并将秒脉冲信号传送到同步控制器T， 完成发射 站和协作接收站、 非协作接收站之间的同步； 发射信号产生部分即同步控制器T接收有线传 输模块T传送的本发射站控制信息， 确定本站的发射起始频率及区间， 同步控制器T将同步 触发脉冲， 传送至频率综合器T， 频率综合器T根据本站站标识信息产生相应LFMCW信号， 经 由发射模块T发射。 0055 如图4所示， 所述非协作接收站包括有线传输模块R、 同步控制器R、 频率综合器R、 接收模块R和采集处理模块R， 其中： 0056 有线传输模块R， 与同步控制器R、 采集处理模块R连接， 用于接收同步控制器R的控 制信号以实现非协作接收站和发射站的精确时。

44、间同步， 接收并传送控制中心的发射站控制 信息至同步控制器R， 接收采集处理模块R的距离和、 位置等定位信息传送至控制中心。 0057 同步控制器R， 与有线传输模块R和频率综合器R连接， 用于接收有线传输模块R传 送的发射站控制信息， 接收并传送有线传输模块R的秒脉冲信号， 产生同步触发脉冲至频率 综合器R。 0058 频率综合器R， 与接收模块R相连， 用于产生多路参考信号送至接收模块R。 0059 接收模块R， 与采集处理模块R连接， 用以接收、 处理散射信号， 将处理后的接收信 号送至采集处理模块R。 0060 采集处理模块R， 与有线传输模块R连接， 包括数字波束形成单元、 CFAR。

45、单元和信号 处理单元， 数字波束形成单元用于补偿接收信号， 提供接收信号的入射角度， CFAR单元用于 检测接收信号， 定位解算单元用于解算并输出距离和以及位置信息， 将处理后的定位信息 送至通信模块R。 0061 接收模块R， 包括N个接收天线、 N个放大器、 N个混频器、 N个中频滤波器， 其中， 接收 天线用于接收散射信号； 放大器耦接至接收天线， 用于放大接收天线接收的散射信号； 混频 器耦接至放大器， 接收频率综合器和放大器的散射信号， 将这两路信号混频得到频率为fIFn 的中频信号； 中频滤波器耦接至混频器， 对中频信号滤波并输出至采集处理模块R； 中频滤 波器的中心频率fIFn对。

46、应于频率综合器的起始频率与所接收的发射站的起始频率之差； N值 为8时接收模块示意如图5。 0062 非协作接收站具体工作流程可分为时间同步和目标监视两部分。 时间同步部分即 同步控制器R产生控制信号至有线传输模块R， 非协作接收站有线传输模块R与发射站有线 传输模块T相连， 有线传输模块R和有线传输模块T通过时间同步技术对非协作接收站和发 射站进行精确时间同步， 并将秒脉冲信号传送到同步控制器T； 目标监视部分即同步控制器 R接收有线模块R传送的各发射站控制信息， 传送至频率综合器R， 频率综合器R根据各发射 站控制信息产生多路相应的LFMCW信号作为参考信号， 接收模块R接收散射信号， 数。

47、字波束 形成单元获得波束方向增益， 提供接收信号的入射角度作为目标的角度信息， CFAR单元在 恒虚警的条件下检测接收信号， 判断散射信号中存在的发射站信息， 定位解算单元通过所 测得的目标距离和与波束方向解算出目标的位置信息， 通过有线网络将距离和、 位置信息 传送至控制中心。 0063 如图6所示， 所述协作接收站包括通信模块M、 GNSS定时模块M、 同步控制器M、 频率 说明书 7/8 页 10 CN 110888134 A 10 综合器M、 接收模块M和采集处理模块M， 其中： 0064 通信模块M， 与采集处理模块M连接， 用于接收采集处理模块M的位置信息传送至控 制中心， 无线接。

48、收控制中心的发射站控制信息至同步控制器M。 0065 GNSS定时模块M， 与同步控制器M连接， 用于接收GNSS秒脉冲信息， 实现协作接收站 和发射站的时间粗同步， 以使接收模块M所接收的信号经过差拍混频以后能够以很小的信 号损失通过其中的中频滤波器。 0066 同步控制器M， 与通信模块M、 GNSS定时模块M、 频率综合器M连接， 用于接收通信模 块M传送的发射站控制信息， 接收GNSS定时模块的秒脉冲信号， 产生同步触发脉冲至频率综 合器M。 0067 频率综合器M， 与接收模块M连接， 产生多路相应的LFMCW参考信号送至接收模块M。 0068 接收模块M， 与采集处理模块M连接， 。

49、用以接收、 处理至少三个及以上通道的信号， 将处理后的接收信号送至采集处理模块M； 包括接收天线、 低噪放大器、 N个混频器、 N个带通 滤波器， 其中， 接收天线用于接收发射信号； 放大器耦接至接收天线， 用于放大接收天线接 收的发射信号； 混频器耦接至放大器， 接收频率综合器和放大器的散射信号， 将这两路信号 混频得到频率为fIFn的差拍信号； 带通滤波器耦接至混频器， 对差拍信号滤波并输出至采集 处理模块R； 差拍滤波器的中心频率fIFn对应于频率综合器的起始频率与所接收的发射站的 起始频率之差； N值为3时接收模块示意如图7。 0069 采集处理模块M， 与通信模块M连接， 处理接收模。

50、块M的信号， 解算得到协作接收站 的位置信息， 将位置信息送至通信模块M。 0070 协作接收站具体工作流程可分为时间同步和目标定位两部分。 时间同步部分即 GNSS定时模块M接收GNSS秒脉冲信号， 并将秒脉冲信号发送至同步控制器M， 实现协作接收 站和发射站的时间粗同步； 目标定位部分即同步控制器M接收通信模块M传送的各发射站控 制信息， 并传送至频率综合器M， 频率综合器M根据各发射站控制信息产生多路相应的LFMCW 信号作为参考信号， 接收模块M接收信号和参考信号， 采集处理模块R接收参考信号与接收 信号， 通过定位算法解算获得协作接收站自身的位置信息， 将位置信息通过通信模块M传送 。