基于GNU Radio的S模式信號處理與應用.pdf

1、隨著基于S模式的廣播式自動相關監(jiān)視技術ADS-B在新一代空中交通管制系統(tǒng)中的運用，業(yè)界對S模式以及ADS-B的研究和應用逐漸深入。ADS-B廣播消息以S模式應答信號（即1090ES信號）為載體，數(shù)據(jù)格式采用S模式中的DF17。因此，有必要深入研究對S模式應答信號的處理以及對DF17數(shù)據(jù)的解析。另一方面，隨著世界航空業(yè)務的飛速發(fā)展，空中交通的信息傳輸需求不斷增加，1090ES信號容量不足的問題日益顯現(xiàn)，因此，對1090ES信號進行容量擴充

2、勢在必行。本文以標準1090ES信號為基礎，對DF17數(shù)據(jù)做了詳細解析，再針對一種基于脈內調相的1090ES信號擴容技術，研究了擴容技術中的調制、載波同步、PPM解碼以及相位解調等算法，并利用GNU Radio+USRP實驗平臺，實現(xiàn)了1090ES擴容信號的收發(fā)處理。主要工作如下：
　　1、對DF17數(shù)據(jù)進行字段解析及相關編解碼算法研究，詳細解析了五種ADS-B消息類型，包括消息的字段結構及相關字段的編碼定義等內容。重點研究了飛機

3、空中速度信息的編碼、飛機位置消息中的的C模式高度編碼算法以及經(jīng)緯度信息的緊湊位置報告（Compact Position Reporting，CPR）編解碼算法。其中，CPR編碼算法可以將飛機的經(jīng)緯度信息分別有效地編碼為消息中的17位二進制數(shù)，且其中不包含高比特位（如經(jīng)緯度方向）；CPR解碼算法根據(jù)奇偶兩種編碼格式解碼出飛機的正確位置。
　　2、研究了基于8PSK相位調制的1090ES信號擴容技術，包括1090ES擴容信號的調制，接

4、收端擴容信號的載波同步，PPM解碼及相位解調等過程。針對1090ES擴容信號的間斷性特點，重點研究了分段性前饋差分頻偏估計算法，并對最佳差分間隔Td進行了綜合分析和選取，最終選出Td?10?s。通過 MATLAB仿真，對1090ES擴容信號的解碼性能進行了驗證和分析。在3dB信噪比條件下，PPM解碼正確率可達到0.9929，相位信息解碼正確率為0.895。
　　3、利用GNU Radio+USRP實驗平臺，實現(xiàn)了基于1090ES標