基于GNU Radio的S模式信號處理與應(yīng)用.pdf

1、隨著基于S模式的廣播式自動相關(guān)監(jiān)視技術(shù)ADS-B在新一代空中交通管制系統(tǒng)中的運(yùn)用，業(yè)界對S模式以及ADS-B的研究和應(yīng)用逐漸深入。ADS-B廣播消息以S模式應(yīng)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(yīng)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(wù)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(jìn)行容量擴(kuò)充

2、勢在必行。本文以標(biāo)準(zhǔn)1090ES信號為基礎(chǔ)，對DF17數(shù)據(jù)做了詳細(xì)解析，再針對一種基于脈內(nèi)調(diào)相的1090ES信號擴(kuò)容技術(shù)，研究了擴(kuò)容技術(shù)中的調(diào)制、載波同步、PPM解碼以及相位解調(diào)等算法，并利用GNU Radio+USRP實(shí)驗(yàn)平臺，實(shí)現(xiàn)了1090ES擴(kuò)容信號的收發(fā)處理。主要工作如下：
　　1、對DF17數(shù)據(jù)進(jìn)行字段解析及相關(guān)編解碼算法研究，詳細(xì)解析了五種ADS-B消息類型，包括消息的字段結(jié)構(gòu)及相關(guān)字段的編碼定義等內(nèi)容。重點(diǎn)研究了飛機(jī)

3、空中速度信息的編碼、飛機(jī)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(bào)告（Compact Position Reporting，CPR）編解碼算法。其中，CPR編碼算法可以將飛機(jī)的經(jīng)緯度信息分別有效地編碼為消息中的17位二進(jìn)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(jī)的正確位置。
　　2、研究了基于8PSK相位調(diào)制的1090ES信號擴(kuò)容技術(shù)，包括1090ES擴(kuò)容信號的調(diào)制，接

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