基于阵列天线的ADS-B解交织系统硬件实现
发布时间：2021-07-11 09:48
广播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,ADS-B）是一种将卫星导航、通信、机载设备以及地面设备等先进技术相结合的新一代监视技术,在民航监视中得到了广泛应用。随着目前空域流量的不断增加,装载ADS-B系统的航空器的数目也逐渐增多。由于ADS-B信号的广播特性,不同的ADS-B系统发射的信号在被接收时将不可避免地出现信号交织的现象,从而导致接收机错误地读取或丢失航空器的位置信息与状态信息,最终影响航空运输的安全。为解决ADS-B系统通信时的信号交织问题,结合FPGA的工作特点和实时系统的要求,对ADS-B交织检测算法和解交织算法进行优化。在实验室现有的抗压制性与抗欺骗式干扰接收机系统的基础上,增加其信号交织检测和解交织功能,以解决现有ADS-B硬件接收机无法解析交织信号的问题。首先,介绍基于二阵元特征值的交织检测算法和投影解交织算法的基本原理,并根据算法对实采数据的处理结果,对算法进行基于现有FPGA信号处理平台的优化改进。针对交织检测算法在实采数据验证时需要对缓存的完整交织信号做标准化处理才能匹配交织判决域的问题,设计一...
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ADS-B运行示意图
中国民航大学硕士学位论文11系统的实现。图2-2SVD特征值时间函数图文献[21]中提出的一种基于双天线特征值的低复杂度的交织检测方法。首先，取十字阵列天线中计算得到的任意两天线的协方差矩阵为:(2.6)其特征值具有显示解：(2.7)(2.8)根据2.2节中的式2.5可知阵列天线在时刻n接收数据矢量为(2.9)其中(2.10)式（2.10）中A、B分别表示其中两阵元A、B因传输时延问题而引起的相位差，将),(a简记为la，因此，可将二阵元接收信号的协方差矩阵表示为(2.11)其中协方差矩阵的信源个数用L表示，而第i条信号和第j条信号的二阵元导向矢量用ia、ja表示；当数据段内只含有一个信号时，可以将阵元A、B在时刻n接收到的信号矢量表示为(2.12)将协方差矩阵表示为
中国民航大学硕士学位论文21第三章ADS-B实时解交织系统设计为实现ADS-B解交织系统，本章利用实验室现有的信号处理平台等硬件设备的基础对优化改进后的交织检测算法和解交织算法做出具体的硬件设计实现方案。首先介绍现有的硬件平台以及接收机系统，然后分析在现有硬件接收机中加入解交织模块的必要性。以交织检测算法和解交织算法原理为依据，结合硬件平台的特点，对解交织系统的各个硬件模块进行功能划分并给出相应的设计方案。3.1现有平台接收机图3-1抗压制性与抗欺骗式干扰接收机系统框图实验室现有的抗压制性与抗欺骗式干扰[33]接收机系统如图3-1所示，接收机系统在工作时，射频信号经过十字阵列天线进入下变频器，将1090MHz的ADS-B射频信号转换为10MHz的中频信号，再经过模数转换模块形成数字中频信号进入FPGA1。系统所用十字阵列天线的实物图和其结构示意图分别如图3-2和图3-3所示，有一个阵元位于阵列的中心，即中心阵元，其余四个阵元以其为轴心构成十字交叉阵型且两两对称。中心阵元与其他四个阵元的距离都是93mm，阵列天线接收信号频率的范围为1090±1MHz，带宽是30MHz。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的Cholesky分解矩阵求逆[J]. 陈晓东,李世平,何国强. 现代雷达. 2019(10)
[2]如何正确解读假设检验结果——兼谈数学教育研究中p值误用问题[J]. 宋爽,曹一鸣. 数学通报. 2019(07)
[3]基于全球卫星导航系统的ADS-B技术[J]. 王秋萍. 科技资讯. 2018(26)
[4]浅析ADS-B技术原理和常见故障分析[J]. 高峰,杨秀峰. 科技视界. 2018(11)
[5]ADS-B监视技术功能探讨及特点分析——基于1090ES数据链[J]. 高永刚. 现代商贸工业. 2018(04)
[6]国际航协:2036年全球航空客运量几近翻倍,增至78亿人次[J]. 空运商务. 2017(11)
[7]可配置Cholesky分解矩阵求逆的FPGA实现[J]. 胡铁乔,张毛毛,李阳波. 中国民航大学学报. 2017(04)
[8]基于累加分类的ADS-B交织信号处理方法[J]. 吴仁彪,吴琛琛,王文益. 信号处理. 2017(04)
[9]简述ADS-B监视技术在国内外的发展现状[J]. 陈晖. 民航管理. 2015(11)
[10]综合评价中数据标准化的原理研究[J]. 孙红卫,吕春燕,祁爱琴,曹国华,韩春蕾. 中国卫生统计. 2015(02)
博士论文
[1]数字信号处理系统的定点化技术研究[D]. 张林生.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]基于空间相关的ADS-B欺骗干扰检测硬件实现[D]. 李恒昶.中国民航大学 2019
[2]星基ADS-B信号模拟与测试软件的设计实现[D]. 李阳波.中国民航大学 2018
[3]ADS-B系统解交织算法研究[D]. 吴琛琛.中国民航大学 2017
[4]实时ADS-B信号接收机的设计与实现[D]. 刘丹阳.中国民航大学 2017
[5]基于十字阵列的ADS-B抗干扰算法硬件实现[D]. 张毛毛.中国民航大学 2017
[6]基于阵列天线模型的雷达信号分离算法研究[D]. 张英.电子科技大学 2009
[7]基于MATLAB的通信系统仿真研究[D]. 杨丽.南京信息工程大学 2006
本文编号：3277853
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ADS-B运行示意图
中国民航大学硕士学位论文11系统的实现。图2-2SVD特征值时间函数图文献[21]中提出的一种基于双天线特征值的低复杂度的交织检测方法。首先，取十字阵列天线中计算得到的任意两天线的协方差矩阵为:(2.6)其特征值具有显示解：(2.7)(2.8)根据2.2节中的式2.5可知阵列天线在时刻n接收数据矢量为(2.9)其中(2.10)式（2.10）中A、B分别表示其中两阵元A、B因传输时延问题而引起的相位差，将),(a简记为la，因此，可将二阵元接收信号的协方差矩阵表示为(2.11)其中协方差矩阵的信源个数用L表示，而第i条信号和第j条信号的二阵元导向矢量用ia、ja表示；当数据段内只含有一个信号时，可以将阵元A、B在时刻n接收到的信号矢量表示为(2.12)将协方差矩阵表示为
中国民航大学硕士学位论文21第三章ADS-B实时解交织系统设计为实现ADS-B解交织系统，本章利用实验室现有的信号处理平台等硬件设备的基础对优化改进后的交织检测算法和解交织算法做出具体的硬件设计实现方案。首先介绍现有的硬件平台以及接收机系统，然后分析在现有硬件接收机中加入解交织模块的必要性。以交织检测算法和解交织算法原理为依据，结合硬件平台的特点，对解交织系统的各个硬件模块进行功能划分并给出相应的设计方案。3.1现有平台接收机图3-1抗压制性与抗欺骗式干扰接收机系统框图实验室现有的抗压制性与抗欺骗式干扰[33]接收机系统如图3-1所示，接收机系统在工作时，射频信号经过十字阵列天线进入下变频器，将1090MHz的ADS-B射频信号转换为10MHz的中频信号，再经过模数转换模块形成数字中频信号进入FPGA1。系统所用十字阵列天线的实物图和其结构示意图分别如图3-2和图3-3所示，有一个阵元位于阵列的中心，即中心阵元，其余四个阵元以其为轴心构成十字交叉阵型且两两对称。中心阵元与其他四个阵元的距离都是93mm，阵列天线接收信号频率的范围为1090±1MHz，带宽是30MHz。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的Cholesky分解矩阵求逆[J]. 陈晓东,李世平,何国强. 现代雷达. 2019(10)
[2]如何正确解读假设检验结果——兼谈数学教育研究中p值误用问题[J]. 宋爽,曹一鸣. 数学通报. 2019(07)
[3]基于全球卫星导航系统的ADS-B技术[J]. 王秋萍. 科技资讯. 2018(26)
[4]浅析ADS-B技术原理和常见故障分析[J]. 高峰,杨秀峰. 科技视界. 2018(11)
[5]ADS-B监视技术功能探讨及特点分析——基于1090ES数据链[J]. 高永刚. 现代商贸工业. 2018(04)
[6]国际航协:2036年全球航空客运量几近翻倍,增至78亿人次[J]. 空运商务. 2017(11)
[7]可配置Cholesky分解矩阵求逆的FPGA实现[J]. 胡铁乔,张毛毛,李阳波. 中国民航大学学报. 2017(04)
[8]基于累加分类的ADS-B交织信号处理方法[J]. 吴仁彪,吴琛琛,王文益. 信号处理. 2017(04)
[9]简述ADS-B监视技术在国内外的发展现状[J]. 陈晖. 民航管理. 2015(11)
[10]综合评价中数据标准化的原理研究[J]. 孙红卫,吕春燕,祁爱琴,曹国华,韩春蕾. 中国卫生统计. 2015(02)
博士论文
[1]数字信号处理系统的定点化技术研究[D]. 张林生.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]基于空间相关的ADS-B欺骗干扰检测硬件实现[D]. 李恒昶.中国民航大学 2019
[2]星基ADS-B信号模拟与测试软件的设计实现[D]. 李阳波.中国民航大学 2018
[3]ADS-B系统解交织算法研究[D]. 吴琛琛.中国民航大学 2017
[4]实时ADS-B信号接收机的设计与实现[D]. 刘丹阳.中国民航大学 2017
[5]基于十字阵列的ADS-B抗干扰算法硬件实现[D]. 张毛毛.中国民航大学 2017
[6]基于阵列天线模型的雷达信号分离算法研究[D]. 张英.电子科技大学 2009
[7]基于MATLAB的通信系统仿真研究[D]. 杨丽.南京信息工程大学 2006
本文编号：3277853
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