基于累加分类的ADS-B交织信号处理方法

广播式自动相关监视作为国际民航组织主推的监视技术,越来越多的飞行器配备了ADS-B收发设备,此外,介于ADS-B信号的广播体制以及空域流量的不断增加,不同的ADS-B信号之间将会发生交织,这种情况同样也会发生在直达信号与多径信号之间;以上两种情况均会给ADS-B信号的解码带来严重影响,相应地会造成信息的错误读取或丢失。本文提出了一种单天线下基于累加判决的解交织算法:首先通过单天线下的有效脉冲位置检测以及基于希尔伯特变换的交织检测分别获得信号的起始位置以及信号交织位置,进而得到两条信号之间的相对时延,从而对数据进行累加并利用K-means方法进行分类,最终得到比特位判决结果以实现交织信号分离。      

用于ADS-B解交织的高增益稳健PA算法

广播式自动相关监视(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,ADS-B)是基于全球卫星定位系统的航空器运行监视技术,由于ADS-B信号随机接入的广播方式和不断增加的空域流量,不可避免会带来信号交织问题,造成解码信息错误或丢失。本文基于正交投影（Project Algorithm,PA）,利用天线阵带来的信号处理增益,提出了一种高增益稳健的解交织算法:首先利用PA估计源信号的导向矢量,然后结合Capon波束形成算法,提高解交织信号的输出信噪比,考虑导向矢量的估计误差,本文将稳健波束形成（Robust Capon Beamforming,RCB）算法应用于此,从而进一步提高解交织算法的稳健性。仿真和实采数据结果均验证了本文所提算法能够较稳健地提高解交织信号的输出信噪比。      

基于EMD的单天线ADS-B交织信号自检测与分离算法

近年来,广播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast, ADS-B）凭借其优良的监视性能受到了广泛的关注,国际民航组织将其作为主推的新一代空管监视技术。本文针对于ADS-B信号存在的交织问题,提出了一种单天线解交织的方法:通过经验模态分解将单天线接收到的ADS-B交织信号进行自适应分解,结合信号特点估计出信源个数。在此基础上,针对于分解中出现的模态混叠现象采用相空间重构法进行消除,计算重构中分解出的分量与交织信号的相似系数从而组成新的多维信号,最后采用独立分量分析对构成的多维信号进行解交织。本文将经验模态分解应用于单通道ADS-B信号解交织中,实现了交织信号信源个数的自检测,且该方法对交织信号相对时延不敏感。仿真和实采数据结果均表明,该算法可以有效地解决ADS-B交织信号信源个数估计和分离问题。      

基于MVDR算法的单天线ADS-B交织信号分离

广播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，ADS-B）作为一种新的监视技术正受到国际民用航空组织（International Civil Aviation Organization，ICAO）的大力推广。然而，由于ADS-B信号传输具有随机性，多条信号交织问题不可避免。本文将最小方差无失真响应（Minimum Variance Distortless Response，MVDR）算法应用于单天线ADS-B信号解交织。首先，将单天线接收到的数据转化为虚拟均匀线阵模型；然后利用阵列信号处理中的MVDR算法分离交织信号。由于该算法需要准确估计信号频率，而针对快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT）估计信号频率误差较大的问题，利用改进的频率估计方法能够降低信号频率估计误差，从而有效分离交织信号。仿真实验验证了该算法的有效性并且对信号之间相对时延问题不敏感。      

一种改进的ADS-B信号前导脉冲检测算法

阐述了ADS-B技术的基本原理和发展现状,在此基础上对ADS-B信号的信号格式进行了介绍,并对ADS-B信号4报头脉冲的检测算法进行了分析。针对现有报头脉冲检测算法漏检率较高的问题,提出了一种新型联合置信概率分布检测算法,仿真验证表明,该算法对降低报头脉冲检测的漏检率具有较好的效果。     

一种新型微弱ADS-B信号译码算法

广播式自动相关监视(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast, ADS-B)广泛应用于空中交通管制，但传播距离远时，ADS-B信号可能十分微弱，不易正确译码。针对此问题，提出低信噪比ADS-B信号的译码算法。该算法计算含噪信号数据块的协方差矩阵，利用该矩阵修正信号起始位置的估计值后，再重新确定新的协方差矩阵，对新的矩阵做奇异值分解，得到脉冲波形估计值；利用脉冲波形估计值与标准脉冲波形分别进行初步译码，并对低置信度比特进行循环冗余纠错。理论计算和仿真表明，在噪声为加性高斯白噪声且前导脉冲位置确定时，该译码算法能明显提高信号的正确接收概率。实验表明，当实测微弱信号的功率为-99 dBm时，正确接收概率为97.9%。     

基于改进单天线投影算法的广播式自动相关监视信号分离

广播式自动相关监视(ADS-B)作为一种新的监视技术正受到国际民用航空组织(ICAO)的大力推广。然而,由于ADS-B信号传输具有随机性,多条信号交织问题不可避免。该文提出一种改进的单天线投影算法(PASA)。利用单通道分离交织信号,首先对单通道接收到的数据提出一种新的矩阵重构方式,从而降低两条信号之间的相对时延和频偏要求;然后利用投影算法分离交织信号。仿真实验结果验证了该算法的有效性。     

一种ADS-B报头互相关检测方法

广播式自动相关监视( ADS-B )报头检测方法的优劣直接决定着接收机的性能。为了解决脉冲匹配检测方法受脉冲能量影响较大的不足,提出了一种基带归一化的互相关报头检测方法。首先将基带信号根据动态门限进行归一化,然后将其与标准报头作互相关,最后通过相关峰检测来判定信号的存在和到达时间。与主流基于脉冲位置和上升沿的检测方法相比,该方法隐含地利用了脉冲位置、上升沿、下降沿、脉冲宽度、非脉冲区等多个信息用于检测报头,且无需进行下行格式( DF )认证。仿真结果表明：该方法在信噪比大于2 dB时检测性能略优,在信噪比小于2 dB时检测性能与主流检测方法相差1 dB。在实际接收实验中,以该方法为基础的信号接收效果良好,在视距内可以形成稳定连续的航迹,证明了该方法的实用性。     

低信噪比S模式应答信号相关检测方法

针对低信噪比条件下S模式应答信号检测概率低、虚警概率高的问题,提出一种基于数据包检测、单脉冲匹配滤波和报头多脉冲检测等三次相关检测的增强识别方法。该方法首先利用数据包相关检测得到数据包位置,从而确定报头脉冲的检测门限;然后利用单脉冲匹配滤波对信号进行降噪处理,确定脉冲位置;最后估计脉冲幅度和噪声功率,利用多脉冲相关检测识别信号报头。通过这三次相关处理,该识别算法可提高S模式应答信号的准确识别率。理论推导了检测概率的数学表达式,通过计算机仿真,在期望虚警概率下,本文方法基本达到了理论检测概率,同时对比了本文方法与传统的直接匹配滤波法、脉冲前沿检测法、基带归一化互相关法的识别性能,验证了本文算法性能的优越性。      

基于脉冲检测与DF匹配的S模式ADS-B应答信号识别

本文针对S模式ADS-B（广播式自动相关监视）信号的信号格式与脉冲特征,给出了一种在低信噪比条件下的应答信号识别方法。利用DOB（盒差分,Difference of Boxes）脉冲检测与DF(Downlink Format,下行链路格式)字段匹配,能够准确检测应答信号同步头的位置并实现DF认证。实测信号表明,该方法能够在低信噪比条件下检测到同步脉冲并进行DF检测,有效提升应答信号识别能力。     

高灵敏度星载ADS-B信号解调算法

为提高星载自动相关广播监视系统(ADS-B)接收机的检测性能,研究了高灵敏度解调算法。利用基于匹配滤波的ADS-B信号帧头检测算法对信号准确定时和提取功率信息,该方法构建了特殊的帧头匹配脉冲序列,设计了信号控制状态机以确保在相关峰值最大处定位信号,并联合一部分数据位进行同步。利用多点加权振幅采样法提取比特信息和置信度。最后,采用基于置信度的纠错方法纠正校验错误的报文。板载验证表明,该解调算法能有效提升低信噪比条件下星载ADS-B信号的检测概率,最终接收机的灵敏度可达-95 dBm(数据包错误率5%)。     

Parameter estimation of weak space-based ADS-B signals using genetic algorithm

Space-based automatic dependent surveillance-broadcast (ADS-B) is an important emerging augmentation of existing ground-based ADS-B systems. In this paper, the problem of space-based ultra-long-range reception processing of ADS-B signals is described. We first introduce a header detection method for accurately determining the pulse position of a weak ADS-B signal. We designed a signal encoding method, shaping method, and fitness function. We then employed a genetic algorithm to perform high-precision frequency and phase estimations of the detected weak signal. The advantage of this algorithm is that it can simultaneously estimate the frequency and phase, meaning a direct coherent demodulation can be implemented. To address the computational complexity of the genetic algorithm, we improved the ratio algorithm for frequency estimation and raised the accuracy beyond that of the original ratio algorithm with only a slight increase in the computational complexity using relatively few sampling points.     

低误报率的ADS-B电文报头检测方法

针对ADS-B电文报头检测中的误报问题,提出双门限报头检测方法。该方法根据本地报头与接收信号滑动相关的特点,分别针对关注信号与背景信号给出了恒虚警（CFAR）门限和半幅度门限,综合双门限进行两次检测判决可使方法适用于低信噪比环境,并在进行循环冗余校验之前显著地抑制误报。仿真结果表明,双门限检测方法在低信噪比区间具备与CFAR方法相似的检测性能,在高信噪比区间具有较低的平均样本误报概率。双门限检测方法是一种适用于高动态信噪比范围的具备误报抑制能力的ADS-B电文报头检测方法。      

ADS—B系统接收处理的关键算法研究与实现

在高A／C应答fruit交迭的环境下,可能使ADS—B信号被ADS—B系统接收后。产生一些错误位,从而必须对ADS—B信号进行检错与纠错处理。首先介绍了基于模式S的ADS-B系统的组成原理,给出了置信度判定的基本思想,阐述了循环冗余编码（CRC）校验的基本理论与纠错技术的基本原理;然后在此基础上,提出了一种基于ADS—B系统的纠检错算法,并给出了纠检错算法的信号处理流程图与FPGA逻辑设计方案;最后采用VerilogHDL语言完成了所有功能模块的设计。并联合ISE与ModlSim两个软件进行了仿真验证实验。实验结果表明,该算法能够有效地对ADS。B信号进行检错与纠错。