TACAN信號偵收處理技術?

龐育才，張朝柱，董海，廖剛

TACAN信號偵收處理技術?

龐育才1，張朝柱1，董海2，廖剛2

（1.哈爾濱工程大學信息與通信學院，哈爾濱150001；2.中國西南電子技術研究所，成都610036）

介紹了TACAN信號的格式和基本特征，提出了一種通過對TACAN信號的分選、識別，獲得主、輔基準群脈沖，計算基準群與包絡相位零點之間的相位差，得到TACAN方位信息的處理方法。利用MATLAB對TACAN信號分選以及方位處理進行了仿真分析。仿真結果表明，此方法能夠獲得精確的TACAN方位信息。

電子偵察；TACAN；信號分選；方位處理

1 引言

戰術空中導航系統（TACAN）是美國1955年研制并投入裝備的近程無線電導航系統，簡稱塔康［1］。目前，塔康導航系統是一種被廣泛使用的導航裝備，也廣泛應用于航空母艦編隊，為航空母艦艦載飛機提供導航服務。因此，TACAN信號的偵收及處理是電子偵察的一個重要方向，具有十分重要的意義。

對塔康信號的偵收及處理，國內的研究還較少。本文通過對脈沖間隔、主輔基準群脈沖個數等參數的匹配，識別出塔康信號的工作模式，這是已有的研究還未曾涉及的。

目前，一般都是通過測向的方法來獲得方位信息，但是測向需要專門的測向天線陣，較為復雜。針對塔康信號的特點，本文提出了一種通過對塔康信號的分選及識別，獲得主、輔基準群脈沖，然后再分別計算主、輔基準群與15 Hz和135 Hz包絡零點相位之間的相位差，從而得到TACAN方位信息的處理方法。本文采用MATLAB［2］對分選過程及方位信息的提取進行了仿真分析。

2 TACAN系統基本原理

TACAN機載設備與地面信標臺構成TACAN導航系統。TACAN導航系統是一種采用脈沖調制技術的極坐標系統，其距離測量是基于二次雷達測距原理，方位測量是通過旋轉地面信標天線得到一個旋轉的多波瓣方向圖，提供粗、精方位信息［3］。

TACAN地面信標臺以15 Hz和135 Hz復合調制的旋轉場向空中發射脈沖，形成15 Hz和135 Hz脈沖包絡調制信號，這些信號包含指北基準群脈沖（又稱主基準群）、輔助基準群脈沖、臺站識別脈沖、距離應答脈沖和隨機填充脈沖。其中，TACAN脈沖包絡調制信號的函數式為

式中，f1=15 Hz，f2=135 Hz，m1、m2分別為兩個脈沖包絡的調制度。機載設備在接收并識別出基準群脈沖后，計算主基準群脈沖與15 Hz和135 Hz包絡零點的相位差，即可得到TACAN方位信息。

3 TACAN信號簡介

塔康信號的工作模式包括空／地X模式、空／地Y模式、空／空X模式、空／空Y模式以及DME／P功能下的X、Y、Z、W模式。在塔康的不同工作模式下，其信號由單脈沖或脈沖對按照一定的編碼組成。

在空／地X模式下調制脈沖是由3 600對秒脈沖組成。在這些脈沖對中，有900對是方位基準脈沖群（主基準和輔助基準），其余的2 700對組成隨機（有或無距離回答脈沖）或識別和均衡脈沖。所有的脈沖對都被15 Hz和135 Hz正弦調制信號調制，其主、輔基準群脈沖形式如圖1和圖2所示。

在空／地Y模式下，調制脈沖由用于方位基準脈沖群的單個脈沖、隨機脈沖對、識別或均衡脈沖對組成，速率為7 155個／秒。在這些脈沖中1 755個為方位基準脈沖群，余下的5 400個（2 700對脈沖）為隨機脈沖（有或無距離回答脈沖），或識別和均衡脈沖對，所有這些脈沖都被15 Hz和135 Hz正弦調制信號調制。其主、輔基準群脈沖形式如圖3和圖4所示。

4 TACAN信號處理

4.1 總體設計

如圖5所示，信號由偵測天線接收后，寬帶接收機將頻率為962～1 213MHz的信號偵收進來，通過頻譜分析，找到信號的中心頻率，并由窄帶接收機偵收以中心頻率為中心、帶寬為1 MHz的信號，然后經過中頻數字化處理，對得到的數字信號進行參數測量、信號模式識別、分選，得到的數據再進行方位信息分析提取。

4.2 信號偵收

接收機將TACAN射頻信號變頻到70 MHz中頻，在中頻直接對信號進行采樣。根據帶通采樣定理［4］，以40 MHz采樣率進行中頻采樣，在第一奈奎斯特區域得到中心頻率為10 MHz、帶寬為20 MHz的基帶信號，經過數字下變頻（DDC）得到中心頻率在零點的數字基帶信號，得到的基帶信號如圖6所示。

4.3 TACAN信號分選

在對TACAN信號分選識別之前，首先要獲得TACAN信號的脈沖參數，對檢測到的脈沖包絡進行參數測量，可得到脈沖幅度（PA）、脈沖寬度（PW）、脈沖到達時間（TOA）等特征參數，形成脈沖描述字（PDW）。通過寬帶接收機和窄帶接收機，已經完成了對RF的分選。利用PA以及PW進行預分選。PA跟距離遠近以及功率大小有關，通過PA可以將輻射源較近的TACAN信號源分選出來。TACAN信號的PW是一個固定值，通過PW可以剔除其它的信號。通過預分選，得到的信號是單個輻射源的TACAN信號。

然后，由測得的TOA計算出每個脈沖的PRI值，塔康信號參數庫中存儲著塔康各種工作模式下主、輔基準群的PRI值，如果測得的PRI滿足式（2），則將該脈沖分選出來，從而完成信號模式的識別，并獲得主、輔基準群脈沖。

式中，PRIi指的是某種工作模式下的主基準群脈沖或者輔助基準群脈沖的PRI值，PRI-rc指的是PRI的容差。

4.4 方位信息提取

基準群與包絡零點相位之間的相位差和飛機相對于地面臺的方位或地面臺相對于飛機的方位是一一對應的。若計算出基準群與包絡相位零點之間的相位差，就得到了方位信息。于是計算通過前面得到的主基準群與15 Hz包絡相位零點之間的相位差，便得到了飛機相對于地面信標臺的方位。本算法中采用的是計算主基準群與15 Hz包絡波谷相位之間的相位差，從而間接得到主基準群與15 Hz包絡相位零點之間的相位差。其對應關系如表1所示。

用同樣的方法計算輔助基準群與135 Hz包絡相位零點之間的相位差，便可得到精測的方位信息。

5 實驗結果

在本實驗中采用JBM-3型模擬器作為信號源，利用接收機偵收信號，偵收到的信號如圖7所示。將收到的信號讀入MATLAB中，利用MATLAB對信號進行分析。

偵收到的信號通過參數測量獲得PDW，并利用模板匹配的方法識別出信號的模式，獲得主、輔基準群脈沖，如圖8和圖9所示。

上面的分選及識別的結果是通過MATLAB仿真得到的，圖10給出的結果是該方法在實際應用中所得到的，其中包括幅度大小、信號頻率、信號模式等。

計算得到的基準群與包絡零點相位之間的相位差，得到TACAN信號的方位信息，如表2所示。

6 結論

通過對TACAN信號偵收及處理過程的仿真分析，證明了本文提出的通過對TACAN信號分選得到主、輔基準群脈沖，并識別出塔康信號模式，然后計算基準群脈沖與包絡零點相位之間的相位差從而得到TACAN方位信息的方法是可行的，能夠獲得精確的TACAN方位信息，具有實際的工程應用價值。

［1］袁仁清，楊云志，王焱濱.TACAN信號處理的MATLAB仿真技術分析［J］.電訊技術，2007，47（1）：196-198.

YUAN Ren-qing，YANG Yun-zhi，WANG Yan-bin. MATLAB Simulation Analysis of TACAN Signal Processing［J］.Telecommunication Engineering，2007，47（1）：196-198.（in Chinese）

［2］劉衛國，陳昭平，張穎.MATLAB程序設計與應用［M］.北京：高等教育出版社，2002.

LIUWei-guo，CHEN Zhao-ping，ZHANG Ying.MATLAB Programming and Application［M］.Beijing：Higher Education Press，2002.（in Chinese）

［3］王玉林，李艷斌.基于線性組合的塔康方位信號處理［J］.無線電工程，2006，36（11）：38-40.

WANGYu-lin，LIYan-bin.TACAN Bearing Signal Processing Based on the Linear Combination［J］.Radio Engineering of China，2006，36（11）：38-40.（in Chinese）

［4］樊昌信，曹麗娜.通信原理［M］.北京：國防工業出版社，1995.

FANChang-xin，CAO Li-na.Communication Principle［M］. Beijing：National Defense Industy Press，1995.（in Chinese）

Reconnaissance Receiving and Processing Technique for TACAN Signals

PANGYu-cai1，ZHANGChao-zhu1，DONGHai2，LIAO Gang2
（1.Harbin Engineering University，Harbin 150001，China；2.Southwest China Institute of Electronic Technology，Chengdu 610036，China）

The format and characters of TACAN signal are introduced，amethod is proposed that themajor reference group and auxiliary reference group are sorted from TACAN signals，then phase difference between reference group and zero phase of envelope is calculated to get the information on its position relative to ground station. Signal sorting and the bearing processing are analysed based on MATLAB.Simulation results show that the algorithm can get the precise bearing information of TACAN.

electronic reconnaissance；TACAN；signal sorting；bearing processing

?收到的TACAN信號 Fig.7 The

TACAN signal

TN971

A

10.3969／j.issn.1001-893x.2011.10.014

龐育才（1987—），男，四川遂寧人，哈爾濱工程大學信息與通信學院碩士研究生，主要研究方向為信號處理。

1001-893X（2011）10-0067-04

2011-07-15；

2011-08-16

PANG Yu-cai was born in Suining，Sichuan Province，in 1987.He is now a graduate student.His research direction is signal processing.

Email：pangyucai＠yeah.net