本发明属于导航测距，尤其涉及一种基于zynq的dme地面台信号识别方法及系统。
背景技术：
1、在飞行导航领域中，距离测量具有重要的工程价值。测距仪(dme)又称为脉冲近程测距导航系统，用于提供飞机到地面台之间的直线距离信息，该设备可与其他导航设备如vor(vhf omni-directional)、ils(instrument landing system)等协调工作，为飞机提供高精度的近进导航服务。
2、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术在信号控制方面，射频前端和信号基带部分集成化差，设计难度大，在实际应用上具灵活性差。
技术实现思路
1、为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种基于zynq(zynq-7000 all programmable soc，即fpga+arm)的dme地面台的信号识别方法及系统。
2、所述技术方案如下：一种基于zynq的dme地面台信号识别方法，包括：
3、s1：射频收发器对收到的射频询问信号进行处理，得到iq两路信号，前端接收到iq两路信号，并发送到fpga进行信号处理；
4、s2：对获取到的信号进行包络检波解调处理，得到基带信号；通过半幅检波和信号判决，得到符合标准的矩形脉冲信号，作为下一级触发脉冲信号；
5、s3：根据获取的触发脉冲进行延时后再编码，加入填充脉冲和识别脉冲，生成应答信号并由发射机发送出去。
6、在步骤s1中，射频收发器对收到的射频询问信号进行处理，得到iq两路信号，前端接收到iq两路信号，并发送到fpga进行信号处理，包括：
7、射频收发器ad9361射频前端对收到的射频询问信号进行模数转换处理，把询问脉冲数字化得到iq两路信号后送入fpga进行处理，选用包络检波的方法对接收到的信号进行解调，对同相、正交支路求平方和，再求平方根，表达式为：
8、x11(n)＝x(n)cos(ωn)(1)
9、x21(n)＝x(n)sin(ωn)(2)
10、
11、式中，x11(n),x21(n)分别为iq两路信号，m(n)为基带信号，ω为载波频率，x(n)为原始信号，n为时间样本；
12、基带信号m(n)通过fir型采样频率40mhz、通带频率1mhz的低通滤波器，fir型滤波器的表达式为：
13、
14、式中，y(n)为输出信号，k为滤波器的索引，n为长度序列，h(k)为滤波器的系数，x(n-k)为x(n)延时k个周期；
15、系统的传递函数h(z)表示为：
16、
17、式中，z-n为延迟n个采样周期，h(0)为k＝0时刻的响应，h(1)为k＝1时刻的响应，z-1为延迟1个采样周期，h(n-1)为k＝n-1时刻的响应，z-(n-1)为延迟n-1个采样周期。
18、在步骤s2中，对获取到的信号进行包络检波解调处理，包括：利用解调得到的基带信号，根据波峰值通过利用最大值的二分之一求出半幅度值，并进行半幅检波；具体为：在检测时，一路半幅检测模块把接收到的脉冲信号中所有数值点进行大小比较，得到的最大值，即为判断出的信号峰值；另一路对峰值进行半幅衰减，得到半幅点值，并输入到幅值比较模块中；幅值比较模块把存入的原始脉冲信号的所有数值与半幅检测模块中求得的半幅点的数值，并进行大小比较，大于等于半幅衰减峰值则输出高电平，小于半幅衰减峰值则输出低电平，输出未经译码的矩形触发脉冲。
19、在步骤s2中，信号判决，包括：对得到的x波道模式下的脉冲进行有效性判断，判断是否满足脉冲宽3.5us±0.5，周期12us±0.5，如果脉冲宽度在3.5us±0.5内，同时脉冲间隔在12us±0.5us内即为有效，则该脉冲为有效脉冲，作为下一级触发脉冲。
20、在步骤s3中，根据获取的触发脉冲进行延时后再编码，加入填充脉冲和识别脉冲，生成应答信号并由发射机发送出去，包括：利用fifo的异步读写功能对获取到的触发脉冲进行50us固定延时，编码器根据输入的参数确定x模式或者y模式的时间，在x波道编码时利用触发脉冲控制生成间隔为12us的高斯脉冲对完成编码；经过优先选择器得到由识别脉冲、转发脉冲和填充脉冲三种脉冲组成的信号作为应答信号输出，通过射频收发器ad9361射频发送。
21、进一步，在加入填充脉冲和识别脉冲，生成应答信号并由发射机发送出去中，通过arm串口控制信标台应答效率，信标台对每一个询问脉冲对做出应答，如下公式：
22、
23、在应答时，对于转发脉冲就是对询问信号进行相应的延时处理，所得到的信号为针对询问做出应答的转发脉冲对。
24、进一步，当询问的飞机少时，信标台还发射随机脉冲保证最低发射速率，填充的随机脉冲与应答脉冲等电平，为伪随机分布，表达式为：
25、prii＝pri+δprii(7)
26、式中，prii为第i次发射的脉冲重复间隔，pri为发射两个相邻脉冲之间的时间间隔，δprii为平稳随机变量，变化范围小于pri的10％，定义为：
27、δprii＝priimax-priimin(8)
28、式中，priimax为所有发射中最大脉冲重复间隔，priimin为所有发射中最小脉冲重复间隔；
29、脉冲重复周期pri在无飞机询问时为1/1000；对于填充脉冲对，是否存在及其存在时的脉冲重复频率都与机载dme在单位时间内所发射的询问脉冲对的数量有关，若在单位时间内所接收到的脉冲对数超过1000，那填充脉冲对将不存在；反之，填充脉冲对存在且其重复频率为1000与单位时间接收到的询问脉冲数之差。
30、进一步，对于识别脉冲，信标台以摩尔斯电码发射三个字母的识别信号；信标台dme识别码用摩尔斯码表示，至少每隔30s发射一次，一次发射一组三个字母的识别信号；
31、在获取应答信号时，三种信号在同一时刻有输出优先级：信标台dme识别码＞应答脉冲＞随机脉冲；优先级设置过程为当输出信号所对应的有效门信号为高时，则选择输出对应的信号。
32、本发明的另一目的在于提供一种基于zynq的dme地面台信号识别系统，该系统通过所述的基于zynq的dme地面台信号识别方法实现，该系统包括：
33、前端射频收发模块，用于收到射频询问信号进行处理得到iq两路信号，并对接收到iq两路信号送到fpga进行信号处理，以及发射射频应答信号。
34、包络检波模块，用于对获取到的信号进行调幅解调的包络检波处理得到基带信号；
35、信号半幅点检测模块，用于通过半幅检波得到矩形脉冲和信号判决得到符合标准的宽度为3.5us±0.5的矩形脉冲信号，作为下一级触发脉冲信号；
36、译码编码模块，用于获取的触发脉冲进行系统50us固定延时后根据x波道编码得到脉冲间隔12us的高斯脉冲对；
37、地面台识别码生成模块，用于地面台生成标识码信号来组成应答信号；台址码信号使用一组钟形双脉冲信号作为基本单元组成“点”或者“划”格式的信号，内部基本单元之间的间隔为740us；
38、随机脉冲填充模块，用于生成填充脉冲来组成应答信号并通过射频发送；
39、信号优先选择模块，用于在获取应答信号时，三种信号在同一时刻有输出优先级：信标台dme识别码＞应答脉冲＞随机脉冲；优先级设置过程为当输出信号所对应的有效门信号为高时，则选择输出对应的信号。
40、结合上述的所有技术方案，本发明所具备的有益效果为：本发明采用fpga+arm来实现dme地面台的主要功能，具有在信号控制方面的突出优势，可以很好的实现调试便捷，以及将ad9361射频前端和信号基带部分集成为一体，大大降低了设计的难度。
41、本发明采用zynq为核心，根据dme信号特征、信号编解码方式以及地面台工作原理，完成了前端射频收发模块、包络检波模块、信号半幅点检测模块、译码编码模块、地面台识别码生成模块、随机脉冲填充模块以及信号优先选择器模块的程序设计，在应用上具有很好的灵活性。
42、本发明采用arm来完成串口输出功能，可实现对地面台信号多参数的修改和调试，具备运用灵活、低成本、小体积以及便于技术人员操作等优势。
43、本发明设计成便捷地面台设备以及询问器测试器；这可以满足实验研究人员的要求，在导航测距领域具有重要意义。采用以fpga+arm为核心的设计方案，能够减小硬件电路的复杂度，本发明有效解决了设计复杂的问题。
1.一种基于zynq的dme地面台信号识别方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述基于zynq的dme地面台信号识别方法，其特征在于，在步骤s1中，射频收发器对收到的射频询问信号进行处理，得到iq两路信号，前端接收到iq两路信号，并发送到fpga进行信号处理，包括：
3.根据权利要求1所述基于zynq的dme地面台信号识别方法，其特征在于，在步骤s2中，对获取到的信号进行包络检波解调处理，包括：利用解调得到的基带信号，根据波峰值通过利用最大值的二分之一求出半幅度值，并进行半幅检波；具体为：在检测时，一路半幅检测模块把接收到的脉冲信号中所有数值点进行大小比较，得到的最大值，即为判断出的信号峰值；另一路对峰值进行半幅衰减，得到半幅点值，并输入到幅值比较模块中；幅值比较模块把存入的原始脉冲信号的所有数值与半幅检测模块中求得的半幅点的数值，并进行大小比较，大于等于半幅衰减峰值则输出高电平，小于半幅衰减峰值则输出低电平，输出未经译码的矩形触发脉冲。
4.根据权利要求1所述基于zynq的dme地面台信号识别方法，其特征在于，在步骤s2中，信号判决，包括：对得到的x波道模式下的脉冲进行有效性判断，判断是否满足脉冲宽3.5us±0.5，周期12us±0.5，如果脉冲宽度在3.5us±0.5内，同时脉冲间隔在12us±0.5us内即为有效，则该脉冲为有效脉冲，作为下一级触发脉冲。
5.根据权利要求1所述基于zynq的dme地面台信号识别方法，其特征在于，在步骤s3中，根据获取的触发脉冲进行延时后再编码，加入填充脉冲和识别脉冲，生成应答信号并由发射机发送出去，包括：利用fifo的异步读写功能对获取到的触发脉冲进行50us固定延时，编码器根据输入的参数确定x模式或者y模式的时间，在x波道编码时利用触发脉冲控制生成间隔为12us的高斯脉冲对完成编码；经过优先选择器得到由识别脉冲、转发脉冲和填充脉冲三种脉冲组成的信号作为应答信号输出，通过射频收发器ad9361射频发送。
6.根据权利要求5所述基于zynq的dme地面台信号识别方法，其特征在于，在加入填充脉冲和识别脉冲，生成应答信号并由发射机发送出去中，通过arm串口控制信标台应答效率，信标台对每一个询问脉冲对做出应答，如下公式：
7.根据权利要求6所述基于zynq的dme地面台信号识别方法，其特征在于，当询问的飞机少时，信标台还发射随机脉冲保证最低发射速率，填充的随机脉冲与应答脉冲等电平，为伪随机分布，表达式为：
8.根据权利要求6所述基于zynq的dme地面台信号识别方法，其特征在于，对于识别脉冲，信标台以摩尔斯电码发射三个字母的识别信号；信标台dme识别码用摩尔斯码表示，至少每隔30s发射一次，一次发射一组三个字母的识别信号；
9.一种基于zynq的dme地面台信号识别系统，其特征在于，该系统通过权利要求1-8任意一项所述的基于zynq的dme地面台信号识别方法实现，该系统包括：
