ADS-B多通道接收解码处理方法技术

本发明专利技术公开了一种ADS-B信号多通道接收解码处理方法。采用对信号电平归一量化和相关法独立检测ADS-B信号报头，并作DF判定，根据脉冲位置调制(PPM)的特点提取报文数据并判定置信度。根据统计的各通道提取报文的低置信度比特的个数及相关法检测报头时相关度的大小排定通道优先级，采用保守技术和强力技术相结合的方法按优先级顺序对提取的报文数据进行检错纠错。对都未能通过校验的报文以最高优先级通道提取的报文作为目标报文，利用其它通道的信息作为补充，再进行校验和纠错，最后输出正确的解码报文给上位机。该方法通过同时处理多个通道接收的ADS-B广播信号，提供了一种解决接收距离和覆盖范围之间矛盾的方法，并提高了对弱小信息及受干扰信号的解码能力，为空中交通管制提供更广覆盖和更连续的监视。

【技术实现步骤摘要】
一、
本专利技术涉及民航自动相关监视信号接收解码
，具体为一种ADS-B多通道接收解码处理方法。二、
技术介绍
在空中交通管制领域，飞机安全、有效和有计划地在空中飞行，是管制系统追求的目标。航空业的持续繁荣使得对空中交通管制的要求越来越高，二次监视雷达作为管制系统中最主要的组成部分因其自身的局限性，限制了空中交通管制水平的进一步提高。广播式自动相关监视系统(Automatic Dependent Surveillance Broadcast，简称ADS-B)由机载发射设备自主地向外广播自身的位置、速度、识别码等信息，安装有ADS-B的飞机可以实现在航路上的相互监视，在终端区域由地面站进行监视，在二次雷达监视盲区的机场区域由塔台监视。ADS-B作为一种新的监视手段，克服了传统雷达诸如：数据更新率低、存在监视盲区和无法获取空中态势等问题，具有精度高、更新率高、应用范围广和地面设备建设维护成本低等优势。鉴于机载ADS-B设备采用广播机制，ADS-B地面接收站必然需要进行全向接收。然而随着信号密度的不断增加，全向天线会面临越来越多的信号交叠情况，传统方法无法对交叠信号进行正确解码，由于ADS-B信号具有丢失不可弥补特性，将造成对飞机的监视出现不连续情况。定向天线具有空间滤波功能，可有效降低信号交叠的概率，但其覆盖区域较小，无法满足全向监视的需要。同时还存在另外一个问题，相对于定向天线，全向天线有效作用距离较短，而定向天线相对于全向天线存在覆盖范围小的问题。利用多个定向天线组合成一个全向天线接收解码将有利于解决这两个矛盾。多通道接收解码并不是多个独立通道的简单拼接，其中很多技术问题和单通道接收解码有很大不同。本专利技术将针对ADS-B多通道接收解码中的报头检测、动态优先级判定、联合纠错、通道信息互补等关键性问题给出处理方法。三、
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种针对基于S模式的ADS-B下行信号的多通道接收解码处理方法，以实现利用多个定向天线进行接收解码的站点实现更远的作用距离和全向覆盖。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：(1)ADS-B广播信号经过多个独立的定向天线和微波前端，然后进行模数转换，接着依次经过变频滤波、幅相校正、求模、求对数处理，然后进入多通道联合解码流程；(2)所述的多通道联合解码流程首先对多个通道进行独立的报头判断。利用门限对信号电平做归一量化(超过门限为1，低于门限为0)，采用相关法判断报头存在并实现提取同步。如此可避免直接相关法带来的相关峰起伏过大而不容易设定门限以及单个强脉冲相关后出现峰值而来的虚警。提取报头后5个比特数据做DF判定，若判定为ADS-B报文则在报文持续时间内做数据提取，并抑制报头检测；若DF判定失败，则重新检测报头。对报头检测成功的通道打上标记，并在重新检测报头时取消标记，同时记录成功检测报头时，与标准报头的相关度。(2)成功进行报头检测和DF判定后，进行报文数据提取及置信度判定。根据数据率，对每个通道的信号以一个比特为单位进行数据提取和置信度判定，得出各通道的数据值和高低置信度标记值，直至整条报文数据提取完成，记录整条报文低置信度比特的个数。(3)按照报头检测成功的时间顺序选择通道对提取的ADS-B数据进行校验和纠错。若两个以上的通道同时检测到报头，且DF判定成功，则根据报文中低置信度比特的个数确定通道优先级(低置信度比特个数越少，优先级越高)。首先对优先级最高通道的ADS-B报文作CRC校验，若校验成功，则输出到上位机；若校验失败，则进入联合纠错进程。(4)在联合纠错进程中，首先判断本条报文是否可进行保守纠错；若能进行保守纠错则作保守纠错处理；若不能进行保守纠错，则判断能否进行强力纠错，若能则进行强力纠错，将纠错后的报文传给上位机解码记录及显示；若不能进行强力纠错或纠错未成功则丢弃此通道的本条报文，则对下一个优先级的报文进行校验和纠错处理，直到成功进行报头检测和DF判断的通道所提取的报文处理完毕。只要某一个通道提取的报文成功通过CRC校验，则结束联合纠错进程，等待对下一条报文进行处理；若所有通道都不能依靠自身提取的报文数据正确解码，则进入通道信息互补进程。(5)在通道信息互补进程中，首先将优先级最高通道提取的报文作为目标报文，针对其低置信度比特寻找其他通道提取报文对应位置被判定为高置信度比特的数据代替，若下一个优先级通道提取报文对应的比特置信度为高，则将其代替目标报文中对应的低置信度比特；若对应的比特置信度也为低，则在再下一个优先级通道报文中寻找。直到目标报文中的低置信度比特都最大限度地被其他通道获得的信息补充，然后再对补充后的目标报文进行CRC校验及联合纠错处理。若纠错后CRC校验成功，则输出给上位机；若始终未能通过CRC校验，则丢弃此条报文，等待下一条报文的到来。本专利技术利用多个定向天线接收ADS-B信号，在对信号电平求对数并归一量化后采用相关法检测报头并作DF判定，根据ADS-B信号调制的特点提取报文数据并判断置信度，统计各通道提取报文低置信度的个数以确定通道优先级，采用保守纠错和强力纠错相结合的方式按优先级高低依次对各通道提取的报文数据进行纠错及校验，对都未能通过校验的报文以最高优先级通道提取的报文作为目标报文，利用其它通道的信息作为补充，再尝试纠错及校验，最后输出正确解码的报文。本专利技术有效解决了接收站接收ADS-B信号的作用距离和覆盖范围之间的矛盾，同时利用通道间的信息互补，提高了对弱小信号及受干扰信号的解码能力，为空中交通管制提供更广覆盖和更连续的监视信息。注：低置信度个数为0并不代表报文接收完全正确，必须经过CRC验证后才输出给上位机。四、附图说明图1为本专利技术三通道接收解码总体流程图图2为本专利技术报头相关检查原理图图3为本专利技术三通道报头检测及DF检测流程图图4为本专利技术三通道优先级确定流程图图5为本专利技术联合纠错流程图图6为本专利技术通道信息互补示意图五、具体实施方法为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将以三通道接收解码为例结合本发明实施例中的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚完整地描述。由于对实施例的阐述是具体的，不能涵盖本专利技术的所有实施例，本领域普通技术人员在没有作出创新性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。图1为本专利技术三通道接收解码总体流程图。ADS-B信号经三个定向天线通过三路微波前端及模数转换后，接入处理器(FPGA)；处理器对信号进行数字下变频、滤波、抽取、求模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ADS‑B多通道接收解码处理方法，其特征在于，包括：报头检测，通道优先级排定，联合纠错和通道信息互补进程。

【技术特征摘要】
1.一种ADS-B多通道接收解码处理方法，其特征在于，包括：报头检测，通道优先级排定，
联合纠错和通道信息互补进程。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于报头检测及D判定具体为：先对信号电平进行
归一量化，采用滑窗方式对宽度为162位的20MHz数据率的量化数据做相关检测，将162
位数据分为三个160位长的数据帧：0～159、1～160和2～161，分别与160位长的理想采样序
列进行相关，得到三个相关值，判断报头出现需要两个条件：
(1)当前相关值超过了一定门限；
(2)当前相关值大于或等于前一个相关值且大于后一个相关值；
第一个条件说明当前采样序列和理想序列有很好的相关性；第二个条件说明当前相关值
达到了一个峰值，是比前一个及后一个时刻更吻合报头到达的时间，保证报头检测的准确性；
因相关度是一个从0到160的一个离散值，可能会出现超过门限存在多个峰值的情况，采用
“≥”和“＞”组合，确保报头检测准确唯一。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，唐小明，金林，徐志斌，李洪高，
申请(专利权)人：烟台三航雷达服务技术研究所有限公司，中国人民解放军海军航空工程学院，
类型：发明
国别省市：山东;37