基于FPGA的ADS-B信號報頭檢測系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、廣播式自動相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)(ADS-B)是一種應用于空中交通監(jiān)管的技術(shù)手段。ADS-B系統(tǒng)可以通過機載設(shè)備廣播飛機的呼號、位置、高度、速度和其他一些參數(shù)信息。由于ADS-B優(yōu)良的數(shù)據(jù)傳輸功能,ADS-B可應用于各種空域監(jiān)視及機場場面監(jiān)視。相對于雷達監(jiān)視而言,ADS-B系統(tǒng)的監(jiān)視精度高、信息更新率快、地面設(shè)備建設(shè)和維護的成本低。由于這些優(yōu)勢的存在,在不久的將來ADS-B系統(tǒng)必將代替雷達監(jiān)視系統(tǒng)成為航空監(jiān)管的主要方式。因此,ADS-B信號的接收

2、及處理是空中管制系統(tǒng)的一個重要研究方向,具有十分重要的意義。
　　ADS-B系統(tǒng)的諸多優(yōu)勢使得這項技術(shù)有很大的研究價值,本課題對其接收機解碼板的解碼方式中的報頭檢測部分進行了深入的研究。本文首先介紹了ADS-B系統(tǒng)的背景和國內(nèi)外的發(fā)展狀況,明確了以檢測實測ADS-B數(shù)字基帶信號的報頭為主要的工作目標。隨后,本文闡述了ADS-B系統(tǒng)中信號發(fā)送和接收的基本原理,并對ADS-B系統(tǒng)不同傳輸方式進行了比較。接著,本文說明了S模式ADS-B

3、信號的編碼方式、消息結(jié)構(gòu)。然后,本文介紹了ADS-B信號報頭檢測的理論處理算法。為了在硬件上更容易實現(xiàn)算法,本文對其進行了改進。最后,本文介紹了ADS-B信號處理的軟件平臺和硬件架構(gòu),并具體闡明了如何在FPGA中通過算法的處理實現(xiàn)S模式ADS-B信號報頭的提取。
　　本課題的主要工作在于通過對報頭檢測的算法研究將實測S模式ADS-B信號進行報頭提取。軟件方面,傳統(tǒng)算法需要反復比較取舍,不利于硬件實現(xiàn)。本課題改進了理論的報頭處理算法

4、,并通過EDA軟件仿真對ADS-B信號報頭處理的效果進行驗證。硬件方面,本課題設(shè)計了解碼板報頭處理部分的硬件結(jié)構(gòu),合理布置了以FPGA為主要芯片的硬件電路。然后繪制出電路的原理圖、制板、焊接、調(diào)試,最終在硬件上實現(xiàn)報頭提取的功能。
　　本課題中,報頭提取的基本實現(xiàn)方式是運用Verilog語言編程在QuartusII軟件平臺上實現(xiàn)報頭提取的算法并將程序下載到FPGA芯片中。輸入信號通過芯片中程序的處理將自動檢索出ADS-B信號的8?