CN112468214A - 一种星载ads-b群路信号接收处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种星载ADS‑B群路信号接收处理方法，针对群路ADS‑B信号特性，采用了过采样下的信号处理方法及时分复用结构。该解调结构包括：群路信号延时控制模块、过采样解调模块和信息校验输出模块。群路信号延时控制模块通过控制并行群路信号的时延完成并行信号转换为串行信号的功能；过采样解调模块将过采样信号与本地标准脉冲信号进行滑动相关后进行解调，获取过采样信号的解调信息；信息校验输出模块对解调的重复信息进行筛选，同时通过CRC校验确认解调信息的正确性。本发明对ADS‑B群路信号的解调通过提高时钟利用率降低了资源消耗，同时由于过采样解调无需对接收到的信号进行突发检测，大大提升了系统对ADS‑B信号的检测性能。

Description

一种星载ADS-B群路信号接收处理方法
技术领域
本发明涉及一种星载ADS-B群路信号接收处理方法，属于通信信号处理领域。
背景技术
ADS-B技术是航空领域，特别是民航领域中非常重要的通信和监视技术，把冲突探测、冲突避免、冲突解决、空中交通管理(Air Traffic Controller,ATC)监视和ATC一致性监视以及机舱综合信息显示有机的结合起来，为航空系统增强和扩展了非常丰富的功能。ADS-B技术使飞机可以自动地从相关机载设备获取参数向其他飞机或地面站广播飞机自身的位置、高度、速度、航向、识别号等信息。星基ADS-B系统既可以为本国境外飞机提供实时监视服务，有效提高飞机运行的安全性，也能够为境内飞机提供补充监视服务，增加飞机飞行过程中监视手段的冗余性，最终纳入我国民航空管系统的管理。
当前低轨卫星星座一般要求ADS-B接收模块需完成多波束信号的并行接收，同时考虑到未来空管的需求，对接收机灵敏度需求较高。由于为低轨小卫星，星上硬件资源有限，要求ADS-B接收模块在有限的硬件资源上完成多路ADS-B信号的高灵敏接收任务。
目前常用的ADS-B解调算法均需首先完成突发信号的检测，再进行ADS-B信号的解调，由于脉冲信号的抗噪性能较差，突发检测性能严重影响了ADS-B信号的检测性能。同时，目前ADS-B接收机一般为单路接收，对于群路信号的接收研究较少，没有针对信号特性提出相关群路解调算法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种星载ADS-B群路信号接收处理方法，首先针对多波束应用场景及卫星硬件资源限制，基于时分复用的解调结构，大幅降低群路信号解调器资源占用率；其次，针对ADS-B信号的突发检测性能差的需求，提出过采样下的ADS-B信号解调算法，解调过程无需突发检测，消除突发检测对解调的影响，提高信号检测性能。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：
一种星载ADS-B群路信号接收处理方法，包括如下步骤：
S1、对接收的群路信号进行编号，根据编号对每路信号进行时延调整，经过时延调整后，多路信号合路为一路信号；且对合路后的信号中的采样点记录编号；
S2、将合路后的信号与本地标准脉冲信号进行滑动相关；
S3、对滑动相关后的信号进行串行解调；
S4、对解调后的信息，根据解调出的时间进行筛选，滤除同一信号的重复信息；通过CRC校验验证解调信息的正确性。
上述星载ADS-B群路信号接收处理方法，优选的，S1中，每路信号的时延量与编号相对应。
上述星载ADS-B群路信号接收处理方法，优选的，S1中，时延调整的方法为：根据时钟和信号采样率，确定时钟复用路数，每路信号的延时单位为一个时钟周期。
上述星载ADS-B群路信号接收处理方法，优选的，S2中，本地标准脉冲信号包括每个编号对应的本地标准脉冲信号，滑动相关过程中，将合路信号中编号相同的采样点与相应编号的本地标准脉冲信号进行滑动。
上述星载ADS-B群路信号接收处理方法，优选的，S3中，在过采样条件下，对滑动相关后的信号进行串行解调。
上述星载ADS-B群路信号接收处理方法，优选的，S3中，对滑动相关后的信号进行串行解调的方法为：
利用相关后的信号的采样点处于所属符号的位置，通过比较同一符号内前半部分采样点和后半部分采样点的功率大小进行判决，获取解调信息。
上述星载ADS-B群路信号接收处理方法，优选的，S4中进行信息筛选和输出包括如下步骤：
步骤4.1：根据接收信号采样点编号，滑动相关获得每路信号与本地脉冲信号的滑动相关值，同时根据信号采样率选取每个符号对应位置的2个滑动相关值进行判决，获取过采样率下信号解调信息；
步骤4.2：获取的过采样解调信息用于CRC校验，根据CRC校验反馈的校验信息确定是否停止当前其它路的解调过程；
步骤4.3：确定解调正确后，根据ADS-B信号突发特性，等待一定时间后，重新开始新的解调。
一种星载ADS-B群路信号接收处理装置，包括群路信号延时控制模块、过采样解调模块、信息校验输出模块；
所述群路信号延时控制模块用于接收群路并进行信号的并串转换，完成多路信号的时分复用，然后发送给过采样解调模块；
所述过采样解调模块用于对时分复用的多路信号进行过采样，经进行解调，然后发送给信息校验输出模块；
所述信息校验输出模块对过采样下的重复解调信息进行筛选，然后将筛选后的信息进行CRC校验，将CRC校验正确的信息进行输出。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
(1)本发明基于时分复用的群路ADS-B信号解调结构，大大降低群路信号解调器资源占用率；
(2)本发明采样过采样ADS-B信号解调算法，消除突发检测影响，提升信号检测性能；
(3)本发明通过CRC校验结果反馈给解调模块，筛除过采样解调导致的重复信息，提高算法处理能力；
(4)本发明本地脉冲采用方波形式，本地脉冲与信号的相关过程可简化为积分求和过程，降低算法处理复杂度。
附图说明
图1为本发明的解调方法的原理示意图；
图2为本发明的信息判决方法。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。
一种星载ADS-B群路信号接收处理装置，包括群路信号延时控制模块、过采样解调模块和信息校验输出模块。其中：
群路信号延时控制模块完成接收群路并进行信号的并串转换，实现多路信号的时分复用。ADS-B信号符号速率为1M，接收系统本地工作钟一般远高于信号的符号速率，即使在过采样条件下，仍能通过时钟复用将并行信号转换为串行信号进行处理，从而降低资源消耗。
过采样解调模块完成ADS-B过采样信号的解调功能。传统ADS-B解调算法首先需针对前导头特点进行突发检测，由于脉冲信号抗噪声性能差，突发检测算法的误检率及漏检率均较高，突发检测性能极大影响了ADS-B信号的检测性能，本发明针对解调算法特性，在信号的每一个采样点上进行解调，最终根据解调帧头及解调CRC结果判定是否解调正确。由于对接收信号的连续解调，从而避免了信号的突发检测过程，消除了突发检测性能对系统检测概率的影响，极大提高了系统检测概率。
信息校验输出模块完成解调信息的最终输出。该模块需完成两部分功能，一是对过采样下的重复解调信息进行筛选控制，避免产生重复信息；二是将筛选后的信息进行CRC校验，最终将CRC校验正确的信息进行输出，同时控制解调器的工作状态，达到连续解调且不输出重复信息的目的。
一种星载ADS-B群路信号接收处理方法，包括如下步骤：
步骤一：接收多路并行信号sij,i＝1,2…N,j＝1,2…M，其中，i表示信号编号，j表示信号随时间的采样点编号；控制每一路信号延时一定的时钟周期并进行合路，合路后信号各路信号的各采样点排列方式如下：
s11,s21…sN1s12,s22…sN2…sNM
步骤二：接收步骤一的输出单路采样信号，将信号与本地标准脉冲进行相关；
步骤二中相关的流程如下：
步骤2.1：设定信号的符号采样率为2fs，本地标准脉冲采样点数为fs，由于ADS-B信号为脉冲信号，接收信号与本地脉冲信号的相关即为对接收信号采样点的求和处理，求和点数为fs，因此对于接收到的信号首先需针对每路信号均需存储fs个采样点；
步骤2.2：由于接收到的并行信号已转换为串行信号，因此每收到一个采样点即可根据当前收到的采样点编号进行求和处理，获取群路信号各自与本地脉冲信号的滑动相关值xij,i＝1,2…N,j＝1,2…M。
步骤三：接收步骤二处理后的相关值，进行串行解调处理；
步骤三中解调处理的流程为：
步骤3.1：接收步骤二处理后的相关值，本地首先需缓存N路信号的相关值，每路信号需缓存采样点数fs；
步骤3.2：设定值fs为4，按图2所示判决方法，根据公式
Figure BDA0002777361150000051
进行判决，当C＞1时判为1，C＜1时判为0；
步骤3.3：将判决结果根据采样点排序方式串行输出。
步骤四：接收步骤三输出的解调信息，根据如下步骤进行信息筛选和输出；
步骤4.1：将同一路信号的多路并行解调信息输入给帧头校验模块；
步骤4.2：帧头校验正确则进入CRC校验模块，帧头校验不正确，则将该路信息的帧头后的第一个信息作为起始位置，重复步骤4.1；
步骤4.3：帧头校验正确的信息进入CRC校验模块，CRC校验正确，则将该路信息作为正确解调信息输出，同时停止其它路的校验处理流程，以正确输出信息的最后1比特信息后的第一比特信息作为起始位置，重复步骤4.1；如果CRC校验错误，则将该路信息帧头后的第一个信息作为起始位置，重复步骤4.1；
步骤4.4：多路信息的筛选输出流程同上述流程，需并行进行；
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种星载ADS-B群路信号接收处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对接收的群路信号进行编号，根据编号对每路信号进行时延调整，经过时延调整后，多路信号合路为一路信号；且对合路后的信号中的采样点记录编号；
S2、将合路后的信号与本地标准脉冲信号进行滑动相关；
S3、对滑动相关后的信号进行串行解调；
S4、对解调后的信息，根据解调出的时间进行筛选，滤除同一信号的重复信息；通过CRC校验验证解调信息的正确性。
2.根据权利要求1所述的一种星载ADS-B群路信号接收处理方法，其特征在于，S1中，每路信号的时延量与编号相对应。
3.根据权利要求1所述的一种星载ADS-B群路信号接收处理方法，其特征在于，S1中，时延调整的方法为：根据时钟和信号采样率，确定时钟复用路数，每路信号的延时单位为一个时钟周期。
4.根据权利要求1所述的一种星载ADS-B群路信号接收处理方法，其特征在于，S2中，本地标准脉冲信号包括每个编号对应的本地标准脉冲信号，滑动相关过程中，将合路信号中编号相同的采样点与相应编号的本地标准脉冲信号进行滑动。
5.根据权利要求1所述的一种星载ADS-B群路信号接收处理方法，其特征在于，S3中，在过采样条件下，对滑动相关后的信号进行串行解调。
6.根据权利要求1所述的一种星载ADS-B群路信号接收处理方法，其特征在于，S3中，对滑动相关后的信号进行串行解调的方法为：
利用相关后的信号的采样点处于所属符号的位置，通过比较同一符号内前半部分采样点和后半部分采样点的功率大小进行判决，获取解调信息。
7.根据权利要求5所述的一种星载ADS-B群路信号接收处理方法，其特征在于，S4中进行信息筛选和输出包括如下步骤：
步骤4.1：根据接收信号采样点编号，滑动相关获得每路信号与本地脉冲信号的滑动相关值，同时根据信号采样率选取每个符号对应位置的2个滑动相关值进行判决，获取过采样率下信号解调信息；
步骤4.2：获取的过采样解调信息用于CRC校验，根据CRC校验反馈的校验信息确定是否停止当前其它路的解调过程；
步骤4.3：确定解调正确后，根据ADS-B信号突发特性，等待一定时间后，重新开始新的解调。
8.一种星载ADS-B群路信号接收处理装置，其特征在于，包括群路信号延时控制模块、过采样解调模块、信息校验输出模块；
所述群路信号延时控制模块用于接收群路并进行信号的并串转换，完成多路信号的时分复用，然后发送给过采样解调模块；
所述过采样解调模块用于对时分复用的多路信号进行过采样，经进行解调，然后发送给信息校验输出模块；
所述信息校验输出模块对过采样下的重复解调信息进行筛选，然后将筛选后的信息进行CRC校验，将CRC校验正确的信息进行输出。
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