基于FPGA的ADS-B接收机信号处理单元设计
S模式ADS-B接收机解码板的研究及实现的开题报告
S模式ADS-B接收机解码板的研究及实现的开题报告一、研究背景当前，无人机技术飞速发展，成为最具前景和发展的高科技领域之一。
其中，ADS-B技术是无人机避障、协同飞行和空中交通管制等场景中不可或缺的一种技术。
S模式ADS-B（1090ES）能够实现更高的数据传输速率和更远的传输距离，因此得到越来越多无人机厂商和用户的关注。
然而，实现S模式ADS-B接收需要进行相关硬件和软件的研发。
目前，市面上的ADS-B接收器普遍存在数据更新慢、过滤不精准等问题。
在这种情况下，开发一种性能优越的S模式ADS-B接收机解码板，具有重要的理论研究和应用价值。
二、研究目的本课题旨在实现一种高性能、实用、低成本的S模式ADS-B接收机解码板，解决现有ADS-B接收器的性能瓶颈，提升数据传输速率和过滤精度。
具体研究目标为：1.设计并实现S模式ADS-B数据接收硬件电路，实现数据的硬件解码；2.设计并实现软件解码器，实现数据的过滤、解码和显示；3.通过实验验证硬件电路和软件解码器的性能指标，并进行性能分析和对比实验；4.探索S模式ADS-B解码板在无人机避障、协同飞行和空中交通管制等场景中的应用。
三、研究内容1.硬件电路的设计与实现通过对ADS-B信号的理解和分析，设计一种硬件电路，实现S模式ADS-B信号的接收、放大和解调。
硬件电路主要包括射频前端、局部振荡器、中频输入电路、中频处理电路、数据同步电路等部分。
硬件电路采用工业级射频模块和集成电路，保证接收精度和稳定性。
2.软件解码器的设计与实现经过硬件电路解调后，接收到的数据需要进行进一步的过滤、解码和显示。
设计一个软件解码器，实现ADS-B数据的解码和显示，同时实现数据的格式化输出和保存。
解码器采用C++语言进行设计，通过接口和数据结构化的方式，实现多种数据格式的解析和显示，为后续数据分析和应用提供原始数据支持。
3.实验设计与性能验证通过实验，对设计的硬件电路和软件解码器进行性能测试和验证。
基于互相关的ADS-B帧同步解码技术实现
～
—
剖面，协 同作战 。
ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ 和
２ Ａ Ｄ Ｓ － Ｂ ￣息 帧结构 介绍
Ａ ＤＳ ． Ｂ消 息在 每个传 输 类别 的前 ５个 比
列ｘ （ ｉ ） 与 标 准 帧 头 数 据 列 Ｘ（ ｉ ） 求 互 相 关，
脚｛ ＿ 筝 Ｉ 报 头
８ ． Ｏ ｓ
５ ６／ｌ １ ： ２ ｌ ｌ ｓ
５ ６ 或ｌ ２ 个 数据 脉 冲
牡ｒ ｆ
时闻 （ ｐ Ｓ ）
图１ ：Ｓ 模 式标准 Ａ Ｄ Ｓ － Ｂ信 号 【 关 词 】Ａ Ｄ Ｓ － Ｂ帧同步 信 号报 头检测
数据
１综 述
被动方式变为主动方式 ， 飞行安全将大大加强。
为９ ６ ＭＨ ｚ ，Ａ Ｄ Ｓ ． Ｂ传输速率 为 １ ＭＢ ｉ ｔ ｓ ／ ｓ 。
２ ． １帧 同步的 实现 （ 帧头检测） 。 ＡＤＳ — Ｂ消 息的帧 头位置 在消 息 的前端 即 信号的前 ８ ¨ ｓ时间，总共有 ４个脉冲 ，其 中每
信 噪 比较 低 的微弱 信号 不 能再采 用检 测 边沿突变的特性来进行脉冲检测 。对信 号进 行
１ ６ ＭＨｚ采样频率，并加入高斯 白噪声 。如 图 ３
互相关运算作为信号预处理 ，使信 号脉冲 更容 所示 。
易辨别 。 首 先 做 互 相 关 求 和 运 算 ， 即对 采 样 点 程 序 主 要 模 块 包 含 ＡＤ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ 、ＤＤＣ
图 １所 示 。
３ 仿 真 实 验
３ ． １程序构 成
将数据量化为２ ， 加 ２ ６ ＭＨｚ载 波 ，
ADS-B技术分析和应用
ADS-B技术分析和应用ADS-B即自动相关监视广播（Automatic Dependent Surveillance–Broadcast），是一种航空电子设备，用于飞机的空中交通管理。
该技术通过使用GPS来确定飞机的位置，并将这些数据广播给地面控制站和其他飞机，以提供更准确的空中交通管理。
ADS-B的主要原理是飞机上的广播设备使用GPS接收器获取飞机的位置信息，然后通过广播信号将这些数据发送到指定的地面台站和其他飞机。
地面台站接收到这些数据后，可以实时显示飞机的位置，并将其与其他飞机和地面交通进行协调。
这些数据也可以用于飞行计划、空中交通管制和飞行安全等方面。
ADS-B技术的应用非常广泛。
ADS-B可以提高飞行的安全性。
通过实时获取飞机的位置数据，地面控制站和其他飞机可以更好地进行空中交通规划和避让，减少碰撞的风险。
ADS-B可以提高飞机的效率。
地面控制站可以根据飞机的位置和速度等数据，优化飞行计划，减少飞行时间和油耗。
ADS-B还可以用于飞机的追踪和监控，对于搜索和救援等紧急情况有很大的帮助。
在国内，ADS-B技术的发展也非常迅速。
我国已经启动了ADS-B技术的推广应用工作，按照计划，到2022年，我国特大型及以上机场和拥有80座以上客机的机场将全部完成ADS-B地面站的布设工作。
我国也在研发ADS-B终端设备，以提供更广泛的服务和应用。
ADS-B技术也存在一些挑战和问题。
ADS-B信号的覆盖范围有限，特别是在山区和海洋等复杂地形条件下，信号的传输可能会受到干扰。
ADS-B技术的安全性也存在一定的风险。
由于ADS-B信号是通过广播方式传播的，可能会被非法干扰或伪造，导致飞行数据的不准确性。
在推广和应用ADS-B技术时，需要加强安全性的保障和防范措施。
adsb方案
ADSB方案简介Automatic Dependent Surveillance–Broadcast（ADS-B）是一种航空交通管理（ATM）技术，通过航空器上的广播传输自身位置和其他相关信息，实现飞机间的自动无线电通信，提高空中交通的安全性和效率。
ADS-B方案主要包括以下几个核心部分：1.ADS-B设备：在飞机上安装的设备，用于获取并广播飞机的位置、速度和其他相关信息。
2.ADS-B接收站：地面或航空器上的设备，用于接收ADS-B广播的航空器信息。
3.ADS-B地面站：地面上的设备，用于处理接收到的ADS-B数据，并将其转发给空中交通管理部门。
4.空中交通管理系统：通过接收ADS-B数据，并结合其他飞机和地面雷达数据，进行空中交通的监控和管理。
ADS-B设备ADS-B设备是ADS-B方案的核心组件之一，每架使用ADS-B技术的飞机都需要安装这样的设备。
ADS-B设备通常包括以下几个部分：1.GPS接收器：用于确定飞机的位置、速度和航向。
2.数据链广播发射机：将飞机的位置和其他信息编码成ADS-B消息，并通过无线电信号广播出去。
3.天线：用于发送和接收ADS-B消息。
ADS-B设备内置的GPS接收器能够高精度地测量飞机的位置和速度，而数据链广播发射机会将这些信息编码成ADS-B消息，并以每秒钟1次的频率进行广播。
ADS-B接收站ADS-B接收站是一种接收ADS-B广播信号的设备。
这些设备通常安装在地面站、航空器或其他固定位置。
ADS-B接收站的主要功能是接收飞机广播的ADS-B消息，并提取出其中的位置、速度和其他相关信息。
ADS-B接收站通常由以下几个部分组成：1.外置天线：用于接收飞机广播的ADS-B信号。
2.接收机：接收ADS-B信号并进行解调和解码，提取出ADS-B消息。
3.数据处理系统：将ADS-B消息转化为可读的数据，并将其存储或转发给ADS-B地面站或其他设备。
ADS-B接收站的位置选择非常重要，理想情况下应该选择在开阔的区域，以获得最佳的信号接收能力。
ads-b的工作原理和应用
ADS-B的工作原理和应用1. 简介ADS-B（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast）是一种基于自主广播的航空电子技术，用于飞行器的监视和通信。
ADS-B系统通过使用GPS进行位置定位，并广播飞行器的位置、速度和其他相关信息，提供给其他飞行器和地面站使用。
本文将介绍ADS-B的工作原理和应用。
2. 工作原理ADS-B的工作原理主要分为两个部分：飞行器端和地面站端。
2.1 飞行器端•定位：飞行器通过GPS接收器获取自身的位置信息，并将其作为ADS-B数据的一部分。
•数据生成：飞行器端的ADS-B设备将飞行器的身份、位置、速度等信息生成ADS-B数据包。
•广播：ADS-B数据包通过无线电频率进行广播，以便其他飞行器或地面站接收。
2.2 地面站端•接收：地面站通过接收ADS-B数据包来获取飞行器的信息。
•处理：地面站对接收到的ADS-B数据进行处理，提取出所需信息。
•监视：地面站可以实时监视飞行器的位置、速度等信息，并将其显示在监视屏上。
•提供：地面站通过ADS-B数据提供给航空控制员、飞行员以及其他相关人员使用。
3. 应用ADS-B的应用范围广泛，涉及到航空管制、飞行安全等多个领域。
3.1 航空管制•空中交通管制：ADS-B可以实时提供飞行器的位置和速度信息，帮助航空控制员进行空中交通管制，避免航空器间的冲突和碰撞。
•空域管理：ADS-B可以提供空域使用情况的实时数据，帮助航空管理部门进行空域划分和管理。
•路线规划：ADS-B提供飞行器的实时位置和速度信息，帮助航空控制员为飞行器规划最佳航线，提高飞行效率。
3.2 飞行安全•飞行冲突避免：ADS-B可以提供其他飞行器的位置信息，帮助飞行员避免与其他飞行器的冲突，提高飞行安全性。
•天气监测：ADS-B可以提供附近飞行器的天气信息，帮助飞行员避免飞行在恶劣的天气条件下，增加飞行安全性。
•雷达替代：ADS-B可以实时提供飞行器的位置和速度信息，成为雷达的替代品，在无雷达覆盖的地区提供有效空中监视。
浅析ADS-B地面接收器的构建
浅析ADS-B地面接收器的构建作者：祁振杰来源：《科学与信息化》2019年第34期摘要 ADS-B是空管系统中监视的关键技术之一。
本文着重分析了构建基于1090ES链路的ADS-B地面接收器所需要研究的各部分，并在分析各部分后实际通过开源的软硬件解决方案构建一个ADS-B数据接收器实例。
关键词广播式自动相关监视;地面接收器;解决方案引言随着民航空管技术飞速发展，出现了一种新的监视技术——广播式自动相关监视（ADS-B， Automatic Dependent Surveillance-Broadcast的缩写），它使用了已广泛应用的全球导航卫星系统（GNSS， Global Navigation Satellite System的缩写）。
与雷达监视技术相比，ADS-B 监视技术不仅提供更高精度的数据，而且具有更快的数据更新率等特点。
1 现状分析与研究意义ADS-B作为空管系统中监视的关键技术之一[1]，使空管人员可以在计算机屏幕上完成对航空器的监视。
如今ADS-B技术的研究是民航技术工作研究的一个热点。
基于1090ES链路的ADS-B地面站指所有接收和处理ADS-B数据（1090扩展断续振荡器报文），并且可以将该报文转发到空管部门（ATC），最终显示在终端界面，为使用者提供航空器飞行信息的监视功能[2]，因此对ADS-B技术的研究有着很强的现实意义。
市场上虽有的多种地面接收系统，但由于市场的技术保密等原因，对于地面接收器研制与构建的阐述寥寥无几，并且多以理论介绍为主。
鉴于此，本文将分析基于1090ES链路ASD-B 地面接收器的各个部件，在文章的最后介绍实际使用开源软硬件解决方案搭建一个地面站接收系统，希望能够为同样正在研究ADS-B技术的人士提供帮助[3]。
2 ADS-B地面接收器部件ADS-B地面接收器接收航空器以广播的方式发送的3D信息[4]（经度、纬度、高度）与其他信息（ICAO唯一地址码、速度、是否转弯、爬升和下降等）。
基于FPGA的软件无线电接收机的设计
基于FPGA的软件无线电接收机的设计随着无线通信技术的快速发展，软件无线电技术成为了无线通信领域的关键技术之一。
软件无线电接收机是软件无线电系统中重要的组成部分，其设计和实现对于无线通信系统的性能和灵活性具有重要影响。
本文将介绍一种基于FPGA的软件无线电接收机的设计方案。
FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，具有灵活性高、可重构性强的特点，因此在软件无线电接收机的设计中得到了广泛应用。
基于FPGA的软件无线电接收机的设计流程主要包括信号接收、信号解调和信号处理三个关键步骤。
首先，信号接收是软件无线电接收机的基本功能，其核心是将无线电频率的信号转换为数字信号。
在FPGA中，可以利用高速ADC（Analog-to-Digital Converter）模块将模拟信号转换为数字信号，并通过FPGA的输入输出端口进行数据传输。
其次，信号解调是将接收到的数字信号转换为原始数据的过程。
在FPGA中，可以使用数字信号处理算法对接收到的信号进行解调。
例如，可以利用快速傅里叶变换（FFT）算法对信号进行频谱分析，提取出信号的频率、幅度等信息。
最后，信号处理是对解调后的信号进行进一步处理和分析的过程。
在FPGA中，可以利用各种算法对信号进行滤波、解码、解调等操作。
例如，可以使用数字滤波器对信号进行滤波，去除干扰和噪声，提高信号的质量。
基于FPGA的软件无线电接收机的设计具有许多优点。
首先，FPGA具有可编程性强的特点，可以根据不同需求对接收机进行灵活的配置和调整。
其次，FPGA的并行处理能力强，可以实现高速、实时的信号处理。
此外，FPGA具有低功耗、体积小的特点，适合应用于便携式设备中。
综上所述，基于FPGA的软件无线电接收机的设计方案具有良好的性能和灵活性。
随着FPGA技术的不断发展和进步，基于FPGA的软件无线电接收机将在无线通信领域发挥越来越重要的作用。
相信在不久的将来，基于FPGA的软件无线电接收机将成为无线通信系统中不可或缺的一部分。
ADS—B系统信号纠检错算法及FPGA实现
在信 号接 收端 ， 根 据原 传送 码 和接收 到 的 Ｃ Ｒ Ｃ码 之 间 的规则 进行 校 验 ， 以 确认 在 传 输 过 程 中码 位 是 否 发生 错 误 。发送 接 收双 方约定 好 一个多 项式 Ｇ（ ） ， 给 定 消息 为 Ｍ（ ｚ ） ， 经过 Ｃ Ｒ Ｃ除 法 电路后 得 到 一 串校 验 码 。假 设发 送端 的原 始 数据 经过 除法 电路后 得到 的 比
１ ＡＤ Ｓ — Ｂ 系 统 组 成 原 理
标准 Ａ ＤＳ— Ｂ 机 载 设 备 使 用 二 次 雷 达 频 率 １ ０ ９ ０ ＭＨｚ 进 行 广播 ， 地 面站 进行 接 收 ， 广播 的数据 中 包 含 了飞 机 的位 置等数 据 。ＡＤＳ —Ｂ系 统算 法 原理 框 图如 图 １所示 Ｌ １ ］ 。本文 所讨 论 的纠 检错算 法 主要 工作 在 ＡＤＳ —Ｂ 解 码 器 和 数 据 提 取 单 元 ， 地 面 站 接 收 到
ＡＤＳ —Ｂ 系统信 号 纠检 错 算 法及 Ｆ Ｐ ＧＡ 实 现
高 汉 昆 ， 高 鹏。
（ １ ． 山西 煤 炭 职 业 技 术 学 院 机 电工 程 系 ， 山西 太 原 ０ ３ ０ ０ ３ １ ；２ ． 山西 离柳 焦 煤 集 团 有 限 公 司 ， 山西 吕梁
基
躔 莲 删
附 在 位原 码 之后 ， 产 生一个 新 的二进 制码 序列 。
收 稿 日期 ：２ ０ １ ２ — １ ０ — ３ ０ ；修 回 日期 ：２ ０ １ ２ 一 Ｉ １ — ２ ０
作者简介 ：高汉 昆 （ Ｉ ９ ８ ２ 一 ） ，女 ，山西太原人 ，硕士 ，助教 ，研究方向 ：计算 机网络 。
浅析ads-b地面接收器的构建
器-开源硬件
ADS-BPIC解码 器-开源硬件
PIC- ADS-BScope开源软件 开源软件
1090MHz接收天 miniADS-B前端接收 mA100/200 Dual-
3
线-开源硬件
器-开源硬件
AVR解码器
AVR 软件
Planeplotter 软件
4
RTL2832U&R820T接收器
开源软件 开源软件
5
RTL2832U&R820T接收器
Visual Radar开源软件
4 结束语 本文分析了研制基于1090ES链路的ADS-B地面接收器所需
要研究的组成部件，并在介绍各部分模块作用后，通过分析多 种解决方案，实际构建一个ADS-B数据地面接收器的实例。
2.2 软件部分介绍 ①ADS-B数据解码模块。S模式的应答形式也有长短形式 之分(56位和112位)，末尾也有24位的奇偶校验码。数据的解码 的软件的解码模块是通过读取2.1节中解码芯片的解码数据。下 行链路位域(DF: DownlinkFormat)DF=11或者DF=17为5比特。 设备能力标识位域(CA: Capability )为3比特，表示ADS-B系统 发射机的能力。ICAO地址位域（AA）为24比特，它是ICAO 为每个航空器分配的全球唯一地址码。奇偶校验位域(PI:Parity/ Interrogator ID)为24比特。②ADS-B数据输出模块。将解码模块 解码的数据，以网络或串口等方式输出到其他应用系统或者设 备的客户端分析或显示。
3 几种构建的解决方案
表1 五种解决方案
序 天线
号
射频前端接收器
解码器硬件
解码器软件
终端显 示软件
1090MHz接收天 miniADS-B前端接收 PIC解码器-开源
基于GNU Radio的ADS-B信号收发系统设计
计算机测量与控制．２０２０．２８（１１） 犆狅犿狆狌狋犲狉犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋牔犆狅狀狋狉狅犾 ·２７０ ·收稿日期：２０２００４０６； 修回日期：２０２００５１５。
基金项目：中国民航大学实验技术创新基金项目（２０１９ＣＸＪＪ０４）。
作者简介：：郝敬堂（１９８９），男，河南淇县人，硕士，实验师，主要从事监视数据处理、室内导航方向的研究。
苏志刚（１９７２），男，黑龙江尚志人，博士，教授，主要从事信号与信息处理及其在监视与导航领域的应用方向的研究。
文章编号：１６７１４５９８（２０２０）１１０２７００７ ＤＯＩ：１０．１６５２６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－４７６２／ｔｐ．２０２０．１１．０５５ 中图分类号：ＴＰ３９１文献标识码：Ａ基于犌犖犝犚犪犱犻狅的犃犇犛－犅信号收发系统设计郝敬堂，苏志刚，韩 冰，刘 通（中国民航大学中欧航空工程师学院，天津 ３００３００）摘要：针对高集成度ＡＤＳ－Ｂ系统不易开展创新性研究的问题，基于软件无线电设计了一套ＡＤＳ－Ｂ信号收发系统；首先以可修改形式实现ＡＤＳ－Ｂ报文编码、基带信号生成、前导脉冲检测、信号解调以及ＡＤＳ－Ｂ信息解码等自定义ＧＮＵＲａｄｉｏ模块的编写；然后创建ＡＤＳ－Ｂ发射机和接收机流图，驱动硬件外设ＨａｃｋＲＦ实现ＡＤＳ－Ｂ信号的发射与接收；最后通过实验对各模块功能及数据接口进行测试；实验结果表明，该系统设计方案可行，ＡＤＳ－Ｂ信号格式及报文广播速率符合Ｄｏ－２６０Ｂ标准，且ＡＤＳ－Ｂ接收机接收灵敏度为－６８ｄＢｍ，信号检测率达８９％。
关键词：无线通信；广播式自动相关监视；软件无线电；信号生成；信号处理犇犲狊犻犵狀狅犳犃犇犛－犅犛犻犵狀犪犾犜狉犪狀狊犮犲犻狏犲狉犛狔狊狋犲犿犅犪狊犲犱狅狀犌犖犝犚犪犱犻狅ＨａｏＪｉｎｇｔａｎｇ，ＳｕＺｈｉｇａｎｇ，ＨａｎＢｉｎｇ，ＬｉｕＴｏｎｇ（Ｓｉｎｏ－ＥｕｒｏｐｅａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｖｉａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｉｖｉｌＡｖｉａｔｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３００，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｉｎｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｎｈｉｇｈｌｙｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｕｔｏｍａｔｉｃｄｅｐｅｎｄｅｎｔｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ－ｂｒｏａｄｃａｓｔ（ＡＤＳ－Ｂ）ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｌａｔｆｏｒｍ，ａｎＡＤＳ－Ｂｓｉｇｎａｌｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂａｓｅｄｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｆｉｎｅｄｒａｄｉｏｐｌａｔ ｆｏｒｍ．Ｆｉｒｓｔ，ｓｅｌｆ－ｄｅｆｉｎｅｄＧＮＵＲａｄｉｏｂｌｏｃｋｓｎａｍｅｄＡＤＳ－Ｂｅｎｃｏｄｅｒ，ｂａｓｅｂａｎｄｓｉｇｎａｌｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ｐｒｅａｍｂｌｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ＡＤＳ－Ｂｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｏｒａｎｄＡＤＳ－Ｂｄｅｃｏｄｅｒｗｅｒｅｗｒｉｔｔｅｎｉｎｍｏｄｉｆｉａｂｌｅｆｏｒｍ．Ｔｈｅｎｆｌｏｗ－ｇｒａｐｈｓｏｆＡＤＳ－ＢｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒａｎｄｒｅｃｅｉｖｅｒｗｅｒｅｃｒｅａｔｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｒｅｃｅｐｔｉｏｎｏｆＡＤＳ－ＢｓｉｇｎａｌｂｙｕｓｉｎｇＨａｃｋＲＦ，ｗｈｉｃｈｉｓａｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｆｉｎｅｄｒａｄｉｏｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｏｔｅｓｔｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆｅａｃｈｂｌｏｃｋ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｉｓｆｅａｓｉｂｌｅ，ＡＤＳ－ＢｓｉｇｎａｌｆｏｒｍａｔａｎｄｍｅｓｓａｇｅｂｒｏａｄｃａｓｔｒａｔｅａｒｅｃｏｍｐｌｉａｎｔｗｉｔｈｔｈｅＤｏ－２６０Ｂｓｔａｎｄａｒｄ．Ｔｈｅｒｅｃｅｉｖｅｒｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｉｓ－６８ｄＢｍ，ａｎｄｓｉｇｎａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｒａｔｅｒｅａｃｈｅｓ８９％．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ＡＤＳ－Ｂ；ｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｆｉｎｅｄｒａｄｉｏｓ；ｓｉｇｎａｌｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；ｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ０ 引言广播式自动相关监视（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＤｅｐｅｎｄｅｎｔＳｕｒｖｅｉｌ ｌａｎｃｅ－Ｂｒｏａｄｃａｓｔ，ＡＤＳ－Ｂ）是一种基于ＧＮＳＳ和空空、地空数据链通信的航空器及车辆运行监视技术。
ADS-B接收机模块[发明专利]
![ADS-B接收机模块[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/77ecde7d777f5acfa1c7aa00b52acfc788eb9f7f.png)
(10)申请公布号(43)申请公布日 (21)申请号 201510062659.4(22)申请日 2015.02.06H04B 1/16(2006.01)(71)申请人合肥戎科信息技术开发有限公司地址230000 安徽省合肥市高新区天怡国际商务中心主楼905室(72)发明人郭振河 吴国庆 刘为伟 高前英郭玄辉(54)发明名称ADS-B 接收机模块(57)摘要本发明公开了ADS-B 接收机模块，涉及ADS-B系统领域。
为了使ADS-B 模块系统控制方式更加简化，本发明中：数据模块通过数字逻辑电路与信息处理单元连接，轨迹分析模块通过数模转换线路与数据模块相连，信息探测模块经模拟信号转化电路后与数据模块相连，信息处理单元经信息比较电路后与势态分析处理模块相连，输入控制模块通过逻辑控制电路与信息处理单元相连。
本发明采用了以信息处理单元为中心，数据、轨迹分析、信息探测、势态分析处理等模块为功能模块，实现了ADS-B 模块系统控制方式的简化。
(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书2页 附图1页(10)申请公布号CN 104579391 A (43)申请公布日2015.04.29C N 104579391A1.ADS-B接收机模块，包括数据模块、轨迹分析模块、信息探测模块、信息处理单元、势态分析处理模块、输入控制模块，其特征在于，所述数据模块通过数字逻辑电路与信息处理单元连接，所述轨迹分析模块通过数模转换线路与数据模块相连，所述信息探测模块经模拟信号转化电路后与数据模块相连，所述信息处理单元经信息比较电路后与势态分析处理模块相连，所述输入控制模块通过逻辑控制电路与信息处理单元相连。
2.根据权利要求1所述的ADS-B接收机模块，其特征在于，所述数据模块包括数据接收模块、数据处理模块、数据发送模块，所述数据接收模块经射频电路与数据处理模块相连接，所述数据处理模块通过A/D电路与数据模块相连接，所述数据发送模块通过中频信号电路与数据处理模块相连接。
ADS-B信号噪声的分离算法及实现
责任编辑：毛烁0 引言广播式自动相关监视(Automatic D ependent Surveillance-Broadcast ，ADS-B)是综合通信与监视的信息系统，通过多点对多点方式完成飞机之间的数据双向通信。
ADS-B 是利用飞机上的GPS 作为信号源，将飞机位置、高度、速度、航向等信息以广播的形式发送，地面设备或飞机通过接收机获取ADS-B 的信号，并对ADS-B 的信号进行解码，从而实现对飞机动态的监视。
但是在实际传输过程中，ADS-B 的信号会受到外部信号的干扰，造成ADS-B 信号的波动甚至失真。
受到噪声干扰后的ADS-B 信号对ADS-B 接收机解码造成很大的影响，会导致飞机位置信息的缺失。
基于FastICA 的ADS-B 信号噪声分离就是在未知源信号的前提下，根据观测信号的特征，将ADS-B 的信号和干扰信号进行分离，消除噪声信号的干扰，获取ADS-B 源信号。
1 1090ES ADS-B信号1090ES ADS-B 是ADS-B 通信方式的一种，广泛的应用在现在民航航空运输中。
1090ES AD S-B 的传输信号采用脉冲位置调制（PPM ）编码，包括4个前导脉冲和112比特消息序列，如图 1所示。
ADS ‐B 消息包含4个识别脉冲，每个脉冲持续（0.5±0.05）μs 。
1090ES ADS-B 的消息序列每个bit 占时为1μs ，在1μs 信号中，产生的下降沿信号表示二进制“1”，上升沿信号表示二进制“0”,并且前端的4个前导脉冲为后续报文的识别提供功率参考，是ADS-B 信号解码的基础。
本文采用MATLAB 仿真，仿真信号为10 MHz 采样率，能够满足ADS-B 信号解码的算法要求。
ADS-B 为ADS-B信号噪声的分离算法及实现Separation algohthm and implemontion of ADS-B Signal noise高春燕(山东航空股份有限公司，山东 济南 250000)摘 要：针对1090ES ADS-B信号存在噪声干扰的问题，设计了基于FastICA算法的ADS-B信号噪声分离。
ADS-B综合课程设计报告
沈阳航空航天大学综合课程设计ADSB报文数据得解析研究班级学号学生姓名指导教师课程设计任务书课程设计得内容及要求:一、设计说明对接收到得ADSB数据进行解析,就就是要对航空报文有较多了解,根据编码协议对报文进行解码,从里面提取出有用信息,能让人直观理解报文信息二、设计要求根据链路协议及编码协议,对报文解析,要实现:1、能够解析出速度,高度,经纬度等重要信息;2、界面尽量友好,误差要小;3、数据能够实时更新三、实验要求用VC++实现编程与解析四、推荐参考资料五、按照要求撰写课程设计报告成绩评定表一、概述空中交通管理得根本目得就是使航线上得飞机安全、有效与有计划地在空域中飞行, 管制员需要对管制空域内飞机得飞行动态进行实时监视。
传统得雷达监视手段采用询问/ 应答方式对目标探测。
从长远来瞧, 雷达系统自身具有很多局限性: 雷达波束得直线传播形成了大量雷达盲区; 无法覆盖海洋与荒漠等地区; 雷达旋转周期限制了数据更新率得提高, 从而限制了监视精度得提高; 无法获得飞机得计划航路、速度等态势数据, 限制了跟踪精度得提高与短期冲突告警STCA ( Short TermConflict Alert ) 得能力。
因此, 需要发展新得监视手段。
广播式自动相关监视ADS B( Automatic DependentSurveillance Broadcast ) 即航空器自动广播由机载星基导航与定位系统生成得精确定位信息, 地面设备与其她航空器通过航空数据链接收此信息, 卫星系统、飞机以及地基系统通过高速数据链进行空天地一体化协同监视。
ADS B 得精度与数据更新率比雷达高, 除位置信息外,ADS B 还提供其她信息, 包括速度与飞行意向等, 尤其适合于山区、荒漠、边远机场等不宜建设雷达得区域, 也适合于高密度机场得监视, 就是未来监视系统得重要组成部分与发展方向。
目前,ICAO(International Civil Aviation Organization,国际民用航空组织)高度重视ADS‐B 得发展与应用,并制订了相关得技术标准与发展规划,并一直在努力倡导在全球统一部署相同标准 ADS‐B 体系,实现全球范围内得飞行监控与数据共享。
ADS-B主要运行维护指标的构建
ADS-B主要运行维护指标的构建摘要本文根据目前ADS-B的运行与维护现状，参照民航通信导航设备指标体系的建立原则，同时运用工时学原理，构建了反映ADS-B系统运行及维护的主要参考指标。
关键词ADS-B；运行；维护；指标0 引言ADS-B（广播式自动相关监视）系统由于其突出的监视性能、低廉的成本，成为国际民航组织推荐发展的CNS/ATM系统中监视部分的主要系统。
2010年11月中国民航空管办颁发了一份咨询通告——《中国民航监视技术应用政策》，该政策规定了未来20年中国民航空管领域将会使用的监视技术和监视技术的应用规划，明确了ADS-B是未来20年内民航空中交通服务主要的监视技术之一，并将在全国范围内逐步成为传统二次雷达监视方式的补充监视手段、乃至主要的监视手段。
目前我国在ADS-B的发展建设方面相对其他发达国家还比较落后，应用范围较小，现在只有中国民航飞行学院较为系统地从美国引进了该类设备并已大规模运行使用。
在飞行学院的训练飞行过程中，ADS-B系统从2006年引进初的技术验证实验、训练辅助型监视设备，现已成为正式运行、主要的飞行训练监视设备。
随着ADS-B设备的国产化，ADS-B的试验运行在国内各条航线上将逐步展开，ADS-B系统运行使用的内涵需求不断延伸。
该系统在国内民航的整体应用才刚刚起步，并没有针对该设备的相关技术规范、运行规范等标准出台，根据飞行学院ADS-B的运行情况，试制作一套客观反映ADS-B系统运行和维护质量的指标，从而有效地指导和规范具体的运行维护管理行为，最终提高ADS—B系统可靠性，为飞行的安全、正常和效率服务[1]。
1 ADS-B在中国民航飞行学院中运行使用及维护管理现状分析作为亚洲最大、世界知名的民航飞行员培训学校，中国民航飞行学院拥有5个飞行训练机场和200多架教练飞机，每天都有超过百架的飞机进行飞行训练。
因此，实时监视飞行动态对于保障飞行安全及为重要。
2006 年5 月开始，在中国民航局支持下，中国民航飞行学院开始实施ADS-B 的建设，现已基本完成所有飞机的机载设备加装、五个地面基站的建设以及基站间的网络连接工作。
ADS_B实验报告范本
ADS_B实验报告姓名：学号：学院：实验一 ADS_B地面接收实验一、 实验目的1)了解ADS-B监视系统功能、设备安装等基本要求；2)掌握ADS-B监视系统工作原理、工作流程；3)了解民航标准ADS-B报文数据格式；4)掌握ADS-B报文解析数据内容，解析原理。
二、实验原理ADS-B OUT是指航空器发送其位置信息和其他信息。
机载发射机以一定的周期发送航空器的各种信息，包括：航空器识别信息（ID）、位置、高度、速度、方向和爬升率等。
OUT是机载ADS-B设备的基本功能。
ADS-B发送的航空器水平位置一般源于GNSS系统，高度源于气压高度表。
地面系统通过接收机载设备发送的ADS-B OUT信息，监视空中交通状况，起到类似于雷达的作用。
ADS-B模拟系统，支持1090 ES协议，具有接收S模式的DF17、DF18报文能力；实时接收、处理并输出模式A/C/S、ADS-B信息，包括24-bit飞机地址、UTC时间信息（基于GPS）、信号强度、S模式下行报文、高度信息、位置信息、水平和垂直速度信息、最近位置修正时间信息、飞机ID、飞机种类、Squitter种类、应答机能力、紧急和告警信息等；具有ASTERIX CAT 21数据输出接口；显示终端具有动态航迹显示功能。
三、实验仪器主机、GPS接收天线、L波段全向天线、射频电缆、ADS_B地面接收设备、本地显控计算机等。
四、实验系统组成ADS_B地面接收设备包括主机、GPS接收天线、L波段全向天线、射频电缆等其系统框图如下图1 ADS_B模拟系统地面接收系统组成框图六、实验步骤a)安装楼顶天线，连接ADS_B地面接收设备，连接GPS设备，b)分别通过串口和网口将ADS_B地面接收设备与计算机连接，在ADS_B 接收软件观察是否能正常接收；c)将本地计算机显控端口地址设置为2000；d)并预热10min，接收空中目标，通过ADS_B接收软件观察出入双流机场的飞机航班信息；e)观察目标的各类属性，截取ADS_B软件观察到的航班航迹图。
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如图 ３ 所示 。
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所设计的 Ａ Ｄ Ｓ — Ｂ接收机信号处理单元主要 由模数转换 电路 和
Ｆ Ｐ Ｇ Ａ处 理器 组成 。Ａ Ｄ Ｓ — Ｂ信号 经 过 Ａ Ｄ Ｃ电路 １ ０ Ｍｂ ｐ ｓ 采样 ，送 入 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ中。其采样信号在 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ中经过一系列的数字信号处理 ， 得到所 需要的 Ａ Ｄ Ｓ － Ｂ信息数据。系统的框图设计如图２ 所示。 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ模块是 Ａ Ｄ Ｓ － Ｂ接收机信号处理单元的核心控制部分。本文 选用了Ａ Ｌ Ｔ Ｅ Ｒ Ａ公司的 Ｅ Ｐ ２ Ｃ ５ Ｑ ２ ０ ８ Ｃ ８的Ｆ Ｐ Ｇ Ａ芯片作为模块的主芯 片。它具有 １ ４ ４个引脚， 其中 １ ０ ２ 个 通信 口， ４ ６ ０ ８ 个逻辑单元 ， ２ ８ ８ 个Ｌ Ａ Ｂ ， 完全能够满足 Ａ Ｄ Ｓ － Ｂ信息处理的要求。 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ模块部分电路图
科 技创 新与 应 用 Ｉ ２ ０ １ ３ 年 第２ ７ 期
科 技 创 新
基于 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ的Ａ Ｄ Ｓ — Ｂ接收机信号处理单元设计
张召 悦 高春 燕 徐 晓 旭
（ 中国民航大学 空中交通管理学院， 天津 ３ ０ ０ ３ ０ ０ ）
摘 要： 研 究 了基 于 １ ０ ９ ０ Ｅ Ｓ数据 链技 术 的 广播 式 自动 相 关监 视设 备 （ Ａ Ｄ Ｓ — Ｂ） 的信 号格 式和 解 码 流程 ； 给 出了 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ信 息提 取 的 实现方案。通过报 头识别、 参考功率计算、 数据位转换及校验 ， 采用Ｖ ｅ ｒ ｉ ｌ ｏ ｇ 编程语言完成 了其各个功能模块的设计。实验 结果表
图１ Ａ Ｄ Ｓ － Ｂ消息传输 波形
Ａ Ｄ Ｓ － Ｂ消 息包 含 ４ 个识 别脉冲 ， 每个脉 冲持 续 ０ ５ １ － ０ ． ０ ５ ｔ ｘ ｓ 。 以第一
Ａ Ｄ Ｃ 转 换 电路采 用 Ａ Ｄ Ｉ 公 司的 １ ２ 位芯 片 Ａ Ｄ ９ ２ ３ ３ 为 核心 ，转换 速率可以到达 １ ３ ０ Ｍｐ ｓ 。在保证采样精度的前提下，该电路能够满足 Ａ Ｄ Ｓ － － Ｂ信号采样的要求。其 Ａ Ｄ转换电路如图 ４ 所示。 ３软件设计 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 的程 序设计 包括 Ａ Ｄ Ｃ采样 、 报头识 别 、 参 考功 率计算 、 功率 致ｌ 生 检测、 Ｃ Ｒ Ｃ校验、 Ｕ Ａ Ｒ Ｔ 发送等部分， 其软件流程图如图 ５ 所示。 ３ ． １ 报 头识别 判断报 头的条件 ： ４脉 冲出现时 间分别 为 ０ ｌ ｘ ｓ 、 １ ｔ ｘ ｓ 、 ３ ． ５ ｓ 、 ４ ． ５ ｝ ｘ ｓ ， 且 这４ 个位置 至少有 ２ 个 上升沿 ， 考 虑到容错 需要 ， 可 以超前 或者 延后 一 个采 样点口 。昕设计的 Ｖ ｅ ｒ ｉ ｌ ｏ ｇ 程序设 计如下 ：
明， 该 方案 可 以 实现 Ａ Ｄ Ｓ — Ｂ信 号信 息的提 取 。
关键 词 ： Ａ Ｄ Ｓ — Ｂ； Ｆ Ｐ Ｇ Ａ； 参 考功 率 ； 报 头识 别
个脉冲为参考脉冲 ， 其余脉冲与参考脉冲间隔分别为 １ ． ０ 、 ３ ． ０ 和４ ． ５ ｔ ｘ ｓ 。 引言 ２方案设 计 广播式 自动 相关监 视 （ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ Ｄ ｅ ｐ ｅ ｎ ｄ ｅ ｎ ｔ Ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｉ ｌ ｜ ａ ｎ ｃ ｅ － Ｂ ｒ ｏ ａ ｄ —
一
图 ２ 系统框 图
Ａｌ ｅ＜ ＝ Ａｌ ｅ ｌ ＋ Ａｌ ｅ２＋ ＡＩ ｅ３＋ Ａｌ ｅ４ ） ＞ １ ） ： １ ７ 至少 两个 上 升沿 判断 Ｖ ｐ ｐ＜ ＝（ （ Ｖ ｐ ｐ 一 １ ＋Ｖ ｐ ｐ 一 ２ ＋Ｖ ｐ ｐ ～ ３ ＋Ｖ ｐ ｐ ＿ ４ ） ＞ ２ ） ？ １ ： ０ ； ／ 侑 效 脉冲判断