【摘 要】
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广播式自动相关监视(ADS-B)是一种用于飞机与地面基站之间通信的飞行器运行监视技术,由于其成本低廉和监视性能高效,被国际民航组织(ICAO)推荐为下一代航空监视的核心技术。为了扩大ADS-B系统的监视范围,星基ADS-B系统被提出用于弥补传统陆基ADS-B系统监视网覆盖范围小且受地形影响的不足之处,同时也带来了多普勒频偏和多信号交织等问题,因此对星载ADS-B信号解调技术的研究有重大意义和应用价
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广播式自动相关监视(ADS-B)是一种用于飞机与地面基站之间通信的飞行器运行监视技术,由于其成本低廉和监视性能高效,被国际民航组织(ICAO)推荐为下一代航空监视的核心技术。为了扩大ADS-B系统的监视范围,星基ADS-B系统被提出用于弥补传统陆基ADS-B系统监视网覆盖范围小且受地形影响的不足之处,同时也带来了多普勒频偏和多信号交织等问题,因此对星载ADS-B信号解调技术的研究有重大意义和应用价值。本文根据ADS-B信号接收处理的实际需求,设计了一种1090ES模式ADS-B的接收方案,着重研究了数据处理部分的理论和硬件实现。主要工作如下:(1)介绍了ADS-B系统的工作原理和基本信息,对国内外发展史和研究现状进行了梳理,建立了1090ES数据链的基带信号模型,并阐述了ADS-B信号接收处理的整体设计流程,针对射频信号A/D采样、中频信号数字正交下变频和基带信号抽取滤波技术等接收方案进行了研究。(2)分析了几种常规ADS-B信号非相干前导脉冲检测算法,选择本课题正在应用的检测算法详细说明了其主要思想和设计方案,对应用该算法的ADS-B帧头检测模块在基于Xilinx ISE的环境下进行了FPGA实现,并通过Modelsin仿真软件进行了测试。(3)设计了ADS-B相干解调中的信号到达检测算法、频偏估计算法和特征帧头检测算法,对复杂算法的原理作了详细的分析和一定的推导,通过Matlab的仿真结果验证了算法的可行性;对目前常用的PPM解调算法、CRC校验和纠错算法进行了验证,通过仿真结果对各种算法进行比较和优化,选择出适合本系统的算法,最终得到一套适用1090ES数据链的ADS-B信号相干解调算法。(4)在Xilinx ISE环境下,合理利用Xilinx公司设计的IP核,采用Verilog HDL语言将ADS-B信号相干解调算法各模块包括信号到达检测模块、频偏估计和补偿模块、帧头检测模块、PPM解调模块和CRC校验纠错模块等进行了FPGA实现,通过Modelsim的仿真结果验证了数据处理部分算法设计的正确性和有效性,具有一定的工程应用价值。
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