[發(fā)明專利]一種測(cè)試信號(hào)分離性能的星載ADS-B信號(hào)形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910548234.2
• 申請(qǐng)日: 2019-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN110224742B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李桓;劉紫童;徐博軒;朱繼飛;陶玉磊;陳安旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B7/185
• 分類號(hào): H04B7/185;H04B17/29;H04B17/40
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 陳選中

1.一種測(cè)試信號(hào)分離性能的星載ADS-B信號(hào)形成方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、預(yù)設(shè)衛(wèi)星的天線個(gè)數(shù)N、衛(wèi)星的初始位置信息和速度信息；

S2、預(yù)設(shè)飛行器的個(gè)數(shù)M、初始位置信息、速度信息、ID和飛行器的發(fā)射功率為T_power_j，其中，1≤j≤M；

S3、根據(jù)DO-260標(biāo)準(zhǔn)中的發(fā)報(bào)規(guī)則，確定每架飛行器的發(fā)報(bào)時(shí)刻點(diǎn)和報(bào)文類型，得到報(bào)文信號(hào)總數(shù)W；

S4、根據(jù)W個(gè)報(bào)文信號(hào)與M個(gè)飛行器的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及飛行器的發(fā)射功率T_power_j，得到報(bào)文信號(hào)的發(fā)射功率power_k，其中，1≤k≤W；

S5、根據(jù)衛(wèi)星的初始位置信息、M架飛行器的初始位置信息和衛(wèi)星及飛行器的運(yùn)動(dòng)方程，得到M個(gè)飛行器和衛(wèi)星在W個(gè)發(fā)報(bào)時(shí)刻點(diǎn)的發(fā)報(bào)飛行器和衛(wèi)星的位置信息；

S6、根據(jù)W個(gè)發(fā)報(bào)時(shí)刻點(diǎn)的發(fā)報(bào)飛行器的位置信息、速度信息和ID，得到PPM基帶信號(hào)F(τ)_k，0≤τ≤T_a，T_a為信號(hào)長(zhǎng)度；

S7、將PPM基帶信號(hào)F(τ)_k分別加載在頻率為f的射頻載波信號(hào)上，得到一般ADS-B射頻信號(hào)S_a(k)(τ)；

S8、根據(jù)報(bào)文信號(hào)的發(fā)射功率power_k和ADS-B射頻信號(hào)S_a(k)(τ)，得到W個(gè)報(bào)文信號(hào)到達(dá)衛(wèi)星的N個(gè)天線的星載ADS-B信號(hào)

所述步驟S8得到W個(gè)報(bào)文信號(hào)到達(dá)N個(gè)衛(wèi)星天線的星載ADS-B信號(hào)包括以下步驟：

S81、根據(jù)報(bào)文信號(hào)的發(fā)射功率power_k、機(jī)載發(fā)射天線增益gain1_k、星載接收天線增益gain2_ik和路徑損耗loss_k，得到W個(gè)報(bào)文信號(hào)到達(dá)N個(gè)衛(wèi)星天線時(shí)的信號(hào)功率rec_power_ik；

所述步驟S81具體為：

A1、根據(jù)W個(gè)發(fā)報(bào)時(shí)刻點(diǎn)衛(wèi)星與發(fā)報(bào)飛行器的距離，得到報(bào)文信號(hào)傳輸距離為d_k；

A2、根據(jù)傳播頻率f和報(bào)文信號(hào)傳輸距離d_k，得到報(bào)文信息的路徑損耗loss_k：

loss_k＝32.44+20logf+20logd_k

A3、通過(guò)報(bào)文信號(hào)傳播方向與飛行器的天線中心軸的夾角在機(jī)載天線功率歸一化方向圖查找得到徑向長(zhǎng)度P_k；

A4、根據(jù)機(jī)載天線的最大天線增益gain1_max和徑向長(zhǎng)度P_k，得到機(jī)載發(fā)射天線增益gain1_k：

gain1_k＝gain1_max+10log(P_k)

A5、根據(jù)N個(gè)衛(wèi)星天線與衛(wèi)星的天線中心軸的偏移角度，得到衛(wèi)星天線的中心點(diǎn)A_i；

A6、建立以地球中心O₁為坐標(biāo)原點(diǎn)的地心坐標(biāo)系，建立以衛(wèi)星中心O₂為坐標(biāo)原點(diǎn)的站心坐標(biāo)系，得到中心點(diǎn)A_i在站心坐標(biāo)系的坐標(biāo)；

A7、根據(jù)發(fā)報(bào)飛行器和衛(wèi)星在W個(gè)發(fā)報(bào)時(shí)刻點(diǎn)的位置信息，得到W個(gè)發(fā)報(bào)時(shí)刻點(diǎn)的發(fā)報(bào)飛行器和衛(wèi)星在地心坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；

A8、根據(jù)中心點(diǎn)A_i的坐標(biāo)，得到中心點(diǎn)A_i在地心坐標(biāo)系中的坐標(biāo)A_a(i)；

A9、根據(jù)中心點(diǎn)A_a(i)、衛(wèi)星和發(fā)報(bào)飛行器在地心坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，得到W個(gè)報(bào)文信號(hào)傳播方向與衛(wèi)星天線中心的夾角

A10、根據(jù)報(bào)文信號(hào)傳播方向與衛(wèi)星天線中心的夾角在星載天線場(chǎng)強(qiáng)歸一化方向圖查找得到徑向長(zhǎng)度U_ik；

A11、根據(jù)星載天線的最大天線增益gain2_max和徑向長(zhǎng)度U_ik，得到星載接收天線增益gain2_ik：

gain2_ik＝gain2_max+10log(U_ik²)

A12、根據(jù)報(bào)文信號(hào)的發(fā)射功率power_k、機(jī)載發(fā)射天線增益gain1_k、星載接收天線增益gain2_ik和路徑損耗loss_k，得到W個(gè)報(bào)文信號(hào)達(dá)到N個(gè)衛(wèi)星天線的信號(hào)功率rec_power_ik的計(jì)算公式為：

rec_power_ik＝power_k+gain1_k+gain2_ik+loss_k；

S82、根據(jù)W個(gè)報(bào)文信號(hào)達(dá)到衛(wèi)星的信號(hào)功率rec_power_ik和ADS-B射頻信號(hào)S_a(k)(τ)，得到W個(gè)報(bào)文信號(hào)達(dá)到N個(gè)衛(wèi)星天線的星載ADS-B信號(hào)

其中，為初始相位，S9、根據(jù)W個(gè)發(fā)報(bào)時(shí)刻點(diǎn)的衛(wèi)星和發(fā)報(bào)飛行器的位置信息，得到W個(gè)報(bào)文信號(hào)被N個(gè)衛(wèi)星天線接收的接收時(shí)間；

所述步驟S9中得到W個(gè)報(bào)文信號(hào)被衛(wèi)星天線接收的接收時(shí)間包括以下步驟：

S91、根據(jù)發(fā)報(bào)時(shí)刻衛(wèi)星和發(fā)報(bào)飛行器的位置信息，得到衛(wèi)星與發(fā)報(bào)飛行器的距離；

S92、根據(jù)衛(wèi)星與發(fā)報(bào)飛行器的距離，得到W個(gè)報(bào)文信號(hào)的傳輸延遲；

S93、根據(jù)W個(gè)報(bào)文信號(hào)的傳輸延遲，得到W個(gè)報(bào)文信號(hào)被N個(gè)衛(wèi)星天線接收的接收時(shí)間；S10、根據(jù)W個(gè)報(bào)文信號(hào)被N個(gè)衛(wèi)星天線接收的接收時(shí)間，預(yù)設(shè)W個(gè)報(bào)文信號(hào)的接收時(shí)間與第一個(gè)報(bào)文信號(hào)的接收時(shí)間差為Δτ_k；

S11、按照接收時(shí)間差將每個(gè)衛(wèi)星天線接收到的W個(gè)星載ADS-B信號(hào)疊加，得到測(cè)試信號(hào)分離性能的星載ADS-B信號(hào)S_i(τ)。