[發(fā)明專(zhuān)利]單通道下低復(fù)雜度的廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)解交織方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710361433.3
• 申請(qǐng)日: 2017-05-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107171680A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳仁彪;吳琛琛;王文益
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)民航大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04B1/10
• 分類(lèi)號(hào): H04B1/10;H04L1/00
• 代理公司: 天津才智專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司12108
• 代理人: 龐學(xué)欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種單通道下低復(fù)雜度的廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)解交織方法。

技術(shù)背景

中國(guó)民用航空局給出的全國(guó)機(jī)場(chǎng)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)公報(bào)中指出，2016年，我國(guó)共有機(jī)場(chǎng)219個(gè)，全年起降架次達(dá)到923.8萬(wàn)架次，較2015年增長(zhǎng)7.9％，北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)作為全國(guó)最繁忙的機(jī)場(chǎng)，全年起降606081架次。隨著空域流量的增加，使用ADS-B的飛行器數(shù)目逐漸增多，因此ADS-B信號(hào)會(huì)產(chǎn)生交織。

同時(shí)，由于建筑物、樹(shù)木等反射產(chǎn)生的多徑信號(hào)也會(huì)對(duì)ADS-B接收機(jī)產(chǎn)生多徑干擾，多徑信號(hào)與直達(dá)信號(hào)可能發(fā)生交織，形成交織信號(hào)干擾。

現(xiàn)行的地基ADS-B系統(tǒng)的覆蓋范圍約200km，而星基ADS-B系統(tǒng)的覆蓋范圍可達(dá)1500km，隨著星基ADS-B技術(shù)的逐漸成熟以及廣泛應(yīng)用，其更廣的覆蓋范圍也將導(dǎo)致ADS-B信號(hào)源數(shù)目增多，解交織自然成為了不可忽視的問(wèn)題。

基于公開(kāi)的文獻(xiàn)，在ADS-B信號(hào)解交織方面的文獻(xiàn)相對(duì)較少。由于信號(hào)體制相近，二次雷達(dá)S模式應(yīng)答信號(hào)分離技術(shù)可以應(yīng)用于ADS-B信號(hào)解交織，Petrochilos等人提出了基于特征值分解的交替正交投影方法，用于處理交織的二次雷達(dá)S模式應(yīng)答信號(hào)以及AC信號(hào)，當(dāng)信號(hào)之間存在一定的相對(duì)時(shí)延時(shí)有良好的分離效果。王洪等人提出了強(qiáng)FRUIT干擾環(huán)境中ADS-B解碼方法，具有一定的抗FRUIT干擾效果，但該文獻(xiàn)并未探討數(shù)據(jù)校驗(yàn)技術(shù)，其作者也表示接下來(lái)將繼續(xù)研究數(shù)據(jù)校驗(yàn)技術(shù)。

ICAO文件標(biāo)準(zhǔn)中給出了報(bào)頭交織的三種典型情況，并給出了相應(yīng)的交織判別方法，基于公開(kāi)的文獻(xiàn)，現(xiàn)行的ADS-B接收機(jī)交織信號(hào)處理方法主要為：1.信號(hào)報(bào)頭交織的情況，根據(jù)三種典型情況分別進(jìn)行功率判決，選取功率較強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行處理，并拋棄功率較弱信號(hào)；2.信號(hào)數(shù)據(jù)段交織的情況，選取交織信號(hào)中的先達(dá)信號(hào)進(jìn)行處理，并拋棄后達(dá)信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種單通道下低復(fù)雜度的廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)解交織方法，不僅適應(yīng)于現(xiàn)有單天線(xiàn)ADS-B系統(tǒng)，且具有良好的解碼正確率。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的單通道下低復(fù)雜度的廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)解交織方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟：

1)將ADS-B接收機(jī)接收的信號(hào)通過(guò)希爾伯特變換而構(gòu)造解析信號(hào)，并判斷是否產(chǎn)生交織信號(hào)；

2)根據(jù)有效脈沖位置檢測(cè)上述交織信號(hào)的總時(shí)長(zhǎng)；

3)基于上述交織信號(hào)的總時(shí)長(zhǎng)估計(jì)交織信號(hào)之間的相對(duì)時(shí)延，從而確定出累加區(qū)間，并累加求和；

4)對(duì)上述累加和進(jìn)行排序聚類(lèi)，并將聚類(lèi)結(jié)果與比特位對(duì)應(yīng)，進(jìn)而將交織信號(hào)進(jìn)行解碼而將其分離；

5)對(duì)上述分離后的信號(hào)進(jìn)行CRC校驗(yàn)，若校驗(yàn)通過(guò)，則認(rèn)為交織信號(hào)分離成功；否則，在當(dāng)前的相對(duì)時(shí)延估計(jì)結(jié)果的基礎(chǔ)上做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，重新進(jìn)行累加聚類(lèi)。

在步驟1)中，所述的將ADS-B接收機(jī)接收的信號(hào)通過(guò)希爾伯特變換而構(gòu)造解析信號(hào)，并判斷是否產(chǎn)生交織信號(hào)的方法是：首先通過(guò)有效脈沖檢測(cè)確定報(bào)頭參考功率，然后將報(bào)頭參考功率與由解析信號(hào)定義的瞬時(shí)包絡(luò)進(jìn)行對(duì)比，如果兩者之間存在一定的差值，則判定產(chǎn)生了交織信號(hào)，進(jìn)而執(zhí)行后續(xù)的交織信號(hào)處理步驟。

在步驟2)中，所述的根據(jù)有效脈沖位置檢測(cè)上述交織信號(hào)的總時(shí)長(zhǎng)的方法是：首先根據(jù)有效脈沖位置檢測(cè)確定信號(hào)的起始時(shí)刻，然后根據(jù)連續(xù)的有效脈沖檢測(cè)確定交織信號(hào)的終止脈沖，進(jìn)而根據(jù)逆序的有效脈沖位置檢測(cè)確定信號(hào)的終止時(shí)刻，最終得到交織信號(hào)總時(shí)長(zhǎng)。

在步驟3)中，所述的基于上述交織信號(hào)的總時(shí)長(zhǎng)估計(jì)交織信號(hào)之間的相對(duì)時(shí)延，從而確定出累加區(qū)間，并累加求和的方法是：根據(jù)交織信號(hào)的起始、終止位置對(duì)經(jīng)過(guò)希爾伯特變換后的序列進(jìn)行截取，然后根據(jù)ADS-B接收機(jī)的采樣頻率構(gòu)造矩陣，以歸一化列方差作為評(píng)價(jià)函數(shù)得到相對(duì)時(shí)延的估計(jì)結(jié)果，從而確定累加區(qū)間，最終得到各個(gè)區(qū)間的累加和；

在步驟4)中，所述的對(duì)上述累加和進(jìn)行排序聚類(lèi)，并將聚類(lèi)結(jié)果與比特位對(duì)應(yīng)，進(jìn)而將交織信號(hào)進(jìn)行解碼而將其分離的方法是：首先對(duì)各個(gè)累加和進(jìn)行排序差分，進(jìn)而得到累加和的初始聚類(lèi)中心，然后根據(jù)初始聚類(lèi)中心采用K-means方法對(duì)累加和進(jìn)行聚類(lèi)，最終根據(jù)聚類(lèi)結(jié)果將累加和的區(qū)間標(biāo)號(hào)與比特位相對(duì)應(yīng)，從而分別提取出交織信號(hào)的比特信息。

在步驟5)中，所述的調(diào)整方法是在相對(duì)時(shí)延估計(jì)結(jié)果上增加或減少2個(gè)采樣點(diǎn)。