ADS-B系統導頻同步算法研究及改進

王忠躍, 梁 源, 向 新

(空軍工程大學航空工程學院,西安 710000)

0 引言

自動相關監視廣播(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,ADS-B)是一種利用機上傳感器和GNSS信息對外不間斷發送飛機狀態信息的空中交通管理和控制監視系統[1]。1幀ADS-B信息可以包含飛機的位置、高度、速度、航向、識別號等信息[2],在向地面廣播信息的同時,周圍其他航空器也可以收到相關數據,從而達到空中防撞的目的。ADS-B系統最大的特點在于不需要其他地面雷達設備的協助就能完成相應的數據信息收發,這一點在島嶼、沙漠等人口稀少并且航空管制薄弱的地區尤為重要。每一幀信號都包含著某一時刻的飛機狀態數據,但接收過程中受同步算法缺陷的影響,容易發生解析失敗丟包狀況,為提高ADS-B系統接收的可靠性,降低誤包率,改進同步算法尤為重要。

ADS-B系統數據的接收過程包括天線接收、物理層數據處理、信息解析和數據顯示4個部分。物理層數據處理作為ADS-B信號接收過程的前端部分,在整個過程中就顯得十分重要,其中,報頭檢測事關能否準確地從數據流中截選出所需的信息,從而順利地解析飛機的有關狀態[3]。ADS-B廣播數據報頭檢測技術主要分為兩種:一種是脈沖沿檢測法[4],該方法最大的特點就是簡單,原理在于利用脈沖位置及上升沿來判斷報頭的位置和到達時間,但是在DF字段受到干擾時極易導致DF驗證不通過檢測失敗[5];另一種方法是利用匹配濾波的方式檢測報頭[5],該方法特點在于極大地降低了檢測虛警的概率和誤包率。……