星基ADS-B信号模拟与测试软件的设计实现

发布时间：2020-06-08 23:35

【摘要】：广播式自动相关监视(ADS-B)目前广泛应用于航班跟踪和空中交通管制(ATM)中。与传统的陆基ADS-B系统相比,星基ADS-B系统具有覆盖范围更广和不受地形限制的优势。因此,全球各国正大力推广和发展星基ADS-B技术。但是,星基ADS-B信号存在信号功率低、多普勒频移大和易交织等问题。针对星基ADS-B信号的特点,模拟星基ADS-B信号,对星基ADS-B接收机进行测试,在星基ADS-B接收机的设计和研制过程中起着重要作用。设计了一款星基ADS-B信号模拟与测试软件,可实现对多个目标发送的星基ADS-B信号的模拟,以完成对星基ADS-B接收机的测试。首先,对多天线低轨道卫星进行建模并对卫星覆盖区域内目标的航迹进行仿真。通过计算目标相对于卫星的径向速度求得信号多普勒频移,通过卫星通信链路公式求得信号功率。通过仿真报文更新时间的随机特性模拟信号间的交织。同时实现对卫星覆盖区域和目标航迹的显示。其次,通过对航迹数据中的位置、速度等信息编码生成ADS-B报文。把包含报文、功率、多普勒频移、交织信息等内容的星基ADS-B专用报文数据发送给下位机,下位机根据专用报文中的信息实时地生成星基ADS-B模拟信号。最后,搭建测试平台向被测接收机发送星基ADS-B模拟信号。通过对发送数据和接收机返回数据进行对比分析,计算接收机的报文接收率,对接收机性能进行测试。
【图文】：

背景与意义式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance Broadcast，ADS-B）球卫星定位系统利用空空、地空数据链通信，完成空中交通监视和飞行视技术。与传统的二次雷达监视技术相比，ADS-B 技术具有建站费用低率快、数据精度高、监视范围广、适应地形能力强等优点[1-3]。因此，空ATM）越来越依赖于 ADS-B 技术[4]。但是陆基 ADS-B 系统存在一定的 ADS-B 接收机安装在地面上，要实现全球覆盖，需要建设大量的基站，面接收机无法覆盖洋区、极区等不适合建站的地区[5-6]。2014 年 3 月马司 MH370 航班从吉隆坡国际机场起飞后不久便与地面失去联络，至今[7]，造成事故很重要的一个原因就是对洋区监视的缺失。而星基 ADS-B地解决这些问题。

B 信号指星基 ADS-B 接收机接收到的目标发送的 ADS的信号存在一定差别。由于卫星通信链路损耗，星基 0dBm ~ -90dBm 范围内。而普通的地面接收机灵敏法满足要求。同时星基 ADS-B 系统监视目标数量远远生交织[11-12]。另外，近地轨道卫星运行速度可达 7400大，，信号的多普勒频移较大[13]。因此，星基 ADS-B 信DS-B 信号，地面接收机无法实现对星基 ADS-B 信号的和测试设备主要是针对陆基 ADS-B 系统，其仿真目标 ADS-B 信号功率、多普勒频移、交织情况的模拟，因检测要求。因此针对星基 ADS-B 接收机所接收信号的内目标的运动，仿真目标发送信号的功率、多普勒频移B 接收机的目标处理能力、灵敏度、抗多普勒频移以及程中是必要的。
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V355.1;TP311.52

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本文编号：2703825