基于收发一体的S模式ADS_B系统的关键技术研究

发布时间：2017-05-20 03:13

  本文关键词：基于收发一体的S模式ADS_B系统的关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：基于S模式的ADS_B系统是国际民用航空组织在现今航空领域日益发展的重要阶段，所推广的一种最新技术的航空交通管制系统。同时ADS_B技术也成为空中交通管制领域的一项革命性技术。基于1090MHz ES数据链的ADS-B系统是一种新的S模式数据链的ADS-B技术。和传统的二次雷达交通管制技术相对比，基S模式的ADS-B系统具有开发简单、费用低廉、检测性能高、监视范围广阔等巨大优势，因此该系统已经广泛应用到空中交通管制、敌我空中目标识别、飞行器定位导航等诸多方面。 本论文主要对收发一体的S模式ADS_B系统的发射机、接收机、数字解码板等模块进行分析，详细论述了数字基带部分的相关算法，数字基带部分主要用以实现帧头检测、位的提取、置信度分析，纠错检错、接口控制、航空总线收发等操作。论文首先在matlab平台上对编解码算法进行仿真验证，结果表明，本论文设计的算法可以正确的解码ADS_B数据。随后在硬件平台上，对S模式ADS_B收发系统进行实现。 本人的主要工作如下： 1．对S模式ADS_B系统进行架构分析。 2．数字解码算法在matlab平台上进行仿真验证。 3．在硬件平台上，对S模式ADS_B系统进行实现，在实现过程中，不断对代码进行功能验证，发现错误后优化代码，，提高系统的性能。 4．实现ADS_B系统的接收解码功能，然后实现ADS_B系统的发送数据能力。 5．在楼顶进行外场实验，搭建实验平台，利用所设计的ADS_B系统，对空中目标所发送的ADS_B数据进行接收并解码，然后在显示软件上看到航迹。 实验结果表明，通过本论文设计的收发一体的S模式ADS_B系统有较好的性能，可以高效正确的解码ADS_B消息，并能够根据ADS_B数字标准格式，通过编码数据，将自身的信息通过发射机发送出去，达到收发一体的效果。
【关键词】：模式S ADS-B matlab 数字基带算法 置信度分析 纠错检错
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：V355.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 研究背景12-16
• 1.1.1 ADS_B 的发展概况12
• 1.1.2 ADS_B 系统的特征12-14
• 1.1.3 ADS_B 系统的运行模式14
• 1.1.4 模式 S 的历史和发展趋势14-15
• 1.1.5 S 模式与 ADS_B 系统的结合15-16
• 1.2 论文内容及结构安排16-17
• 第二章 S 模式 ADS_B 系统17-31
• 2.1 S 模式 ADS_B 系统的基本概况17-18
• 2.2 模式 S 数据链的构成18-21
• 2.3 S 模式 ADS_B 系统结构21-23
• 2.4 S 模式 ADS_B 系统的数据发送过程23-26
• 2.5 S 模式 ADS_B 系统收发一体机制26-30
• 2.5.1 收发一体的基本要求26
• 2.5.2 接收机与发射机的连接方式26-27
• 2.5.3 ADS_B 消息的接收与发送设计27-28
• 2.5.4 ADS_B 消息生成及收发控制28-29
• 2.5.5 ADS_B 收发一体结构29-30
• 2.5.6 接收和发射过程中需要注意的事项30
• 2.6 本设计对相关标准的引用说明30
• 2.7 本章小结30-31
• 第三章 S 模式 ADS_B 信号检测算法31-58
• 3.1 ADS_B 系统数字处理部分简介31
• 3.2 帧头检测31-32
• 3.2.1 帧头检测简介31-32
• 3.2.2 帧头检测目的32
• 3.3 帧头检测中的门限值选取32-37
• 3.3.1 噪声的特性33-34
• 3.3.2 门限值的估计34-37
• 3.4 帧头时序检测37-43
• 3.4.1 帧头时序特征37
• 3.4.2 时序检测基本算法37-38
• 3.4.3 时序检测算法的改进38-39
• 3.4.4 自相关滤波算法39-42
• 3.4.5 相关性理论在帧头时序检测算法中的应用研究42
• 3.4.6 改进的互相关算法42-43
• 3.5 帧头功率值分析43-50
• 3.5.1 考虑到外界干扰因素的算法改进44-45
• 3.5.2 对参考功率值计算的再验证45-50
• 3.6 再触发50
• 3.7 信号检测算法的分析与验证50-57
• 3.7.1 simulink 平台搭建50-54
• 3.7.2 算法比较与结果分析54-56
• 3.7.3 算法仿真56-57
• 3.8 本章小结57-58
• 第四章 S 模式 ADS_B 信号获取算法58-67
• 4.1 位的提取依据58
• 4.2 对位提取算法的再思考58-66
• 4.2.1 6dB 阀值法59
• 4.2.2 改进型的中点判别法59-61
• 4.2.3 双重基线多点振幅采样61-62
• 4.2.4 一种基于查表思想的位提取算法62-63
• 4.2.5 查找表法的优化63-65
• 4.2.6 查找表法的优缺点65
• 4.2.7 各种算法的实验数据分析65-66
• 4.3 本章小结66-67
• 第五章 S 模式 ADS_B 系统纠错算法研究以及点迹补偿67-83
• 5.1 置信度分析与纠检错的必要性67
• 5.2 循环冗余校验67-69
• 5.3 现有 ADS_B 系统中的纠错方法69-71
• 5.4 纠检错的补充算法71-73
• 5.5 纠检错算法的优化73-75
• 5.6 并行联合纠检错算法的仿真验证75-78
• 5.6.1 检错电路设计75-76
• 5.6.2 算法仿真验证76-78
• 5.7 点迹补偿算法研究78-82
• 5.7.1 对于一种现象的分析78
• 5.7.2 点迹补偿78-82
• 5.8 本章小结82-83
• 第六章 S 模式 ADS_B 系统硬件实现83-109
• 6.1 器件选型以及硬件平台搭建83-86
• 6.1.1 FPGA 芯片选型83-84
• 6.1.2 AD 芯片选型84
• 6.1.3 ARM 芯片选型84-86
• 6.1.4 S 模式 ADS_B 系统的架构86
• 6.2 S 模式 ADS_B 系统数字解码实现86-108
• 6.2.1 ADS_B 信号检测算法实现87-96
• 6.2.2 位的提取与置信度分析96-98
• 6.2.3 纠检错实现98-99
• 6.2.4 FPGA 与 ARM 间的数据交互99-103
• 6.2.5 解码性能的分析103-104
• 6.2.6 解码系统硬件消耗104
• 6.2.7 S 模式 ADS_B 系统收发的控制104-106
• 6.2.8 收发控制的外场测试106-108
• 6.3 本章小结108-109
• 第七章 总结及展望109-111
• 7.1 总结109-110
• 7.2 展望110-111
• 致谢111-112
• 参考文献112-114
• 攻硕期间的研究成果114-115

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郑植;练马林;张超;盛旭明;;模式S应答处理中报头检测算法的研究与实现[J];电子科技大学学报;2008年S1期

2 王洪;刘昌忠;汪学刚;吴宏刚;;S模式前导脉冲检测方法[J];电子科技大学学报;2010年04期

3 张青竹;张军;刘伟;朱衍波;;民航空管应用ADS-B的关键问题分析[J];电子技术应用;2007年09期

4 王洪;刘昌忠;汪学刚;吴宏刚;;强干扰背景下S模式解码方法[J];电子与信息学报;2009年12期

5 周建红;刘晓斌;张超;;ADS-B系统应答的一种纠错算法设计与实现[J];火控雷达技术;2011年03期

6 吕小平;;ADS-B应用中UAT技术介绍[J];空中交通管理;2007年08期

7 阮敏;;ADS-B系统的应用及风险研究[J];空中交通管理;2009年01期

8 李自俊;;ADS-B广播式自动相关监视原理及未来的发展和应用[J];中国民航飞行学院学报;2008年05期

9 王鲁杰;;中国民航应优先发展ADS-B应用技术[J];中国民用航空;2006年01期

10 张虹;单脉冲二次雷达的研制和改进[J];现代雷达;2001年S1期

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 证券时报记者 张达;[N];证券时报;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 刘晓斌;基于模式S的ADS-B接收机系统算法研究[D];电子科技大学;2011年

2 李庆;基于S模式ADS-B系统的控制与信息处理[D];电子科技大学;2011年

3 朱芸;模式S应答接收机数字处理系统设计[D];电子科技大学;2006年

  本文关键词：基于收发一体的S模式ADS_B系统的关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：380554