[發明專利]基于CA-CFAR的1090MHz擴展電文的報頭檢測方法

有效

• 申請號: 202010118720.3
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111404635B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 蘇志剛;劉通;郝敬堂;韓冰
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L1/24
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

一種基于CA?CFAR的1090MHz擴展電文的報頭檢測方法。本發明利用報頭波形的自相關特征首先對報頭進行多脈沖匹配濾波，之后利用當前檢測單元臨近的報頭低電平期間的樣本均值估計噪聲強度，并根據確定的虛警概率聯合構造瞬時CFAR門限，提出一種1090MHz擴展電文報頭的恒虛警檢測方法。仿真實驗結果表明，該方法不受接收信號的信噪比影響，在保持較低虛警概率的前提下可以獲得較高的檢測概率。同時，由于瞬時CFAR門限的引入，使得CA?CFAR報頭檢測方法具有一定的抑制1090ES數據塊中的偽報頭誤檢的能力。

技術領域

本發明屬于信息處理技術領域，特別是涉及一種基于單元平均恒虛警率(CellAveraging–Constant False Alarm Rate,CA-CFAR)的1090MHz擴展電文的報頭檢測方法。

背景技術

廣播式自動相關監視(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,ADS-B)技術被國際民航組織(International Civil Aviation Organization，ICAO)推薦為新一代航空運輸系統的核心監視技術，業已成為空管二次監視雷達系統的補充或替代監視系統，我國也將在2020年后推動ADS-B系統成為主要航空運輸監視手段。機載設備利用地空數據鏈以廣播的形式播報航空器的實時位置及狀態信息，ADS-B系統地面站根據接收的電文解譯出的航空器信息形成相應的航跡，以實現對航空器的監視。ADS-B系統可用的地空數據鏈有S模式1090MHz擴展電文(1090MHz Extended Squitter,1090ES)、模式4甚高頻數據鏈(VHF Data Link-Mode 4，VDL-4)和通用訪問收發機(Universal Access Transceiver，UAT)三種，其中，S模式1090ES應用最為廣泛。

航空器的機載S模式應答機根據1090ES的最低運行性能標準，以不同的重復率發射包含航空器狀態信息的ADS-B電文。ADS-B系統地面站接收電文后，需要解譯出電文中所包含的航空器位置、速度和呼號等信息。ADS-B系統對1090ES進行解碼的前提是實現對1090ES的報頭檢測。由于ADS-B系統的有效監視區域約為半徑500千米范圍內，而航空器與接收站間距離存在差異，導致接收的1090ES信號強度具有較大的動態范圍，甚至接收信號強度處于噪聲水平，這種情況對于星基ADS-B系統尤為突出。對1090ES實現恒虛警率(Constant False Alarm Rate，CFAR)檢測對保障ADS-B系統有效監視距離，促進星基ADS-B系統建設具有重要意義。

當前對1090ES的報頭檢測方法主要分為兩類，分別是基于脈沖位置檢測的方法和基于匹配濾波的方法?；诿}沖位置檢測的方法是首先檢測序列中的單個有效脈沖位置，根據這些有效脈沖的位置關系和其中上升沿的數量來判定是否為1090ES的報頭，以實現對1090ES報頭的檢測。但基于脈沖位置檢測的方法對接收信號的信噪比要求比較高，在低信噪比環境下，過多的偽上升沿會導致大量虛警的出現，從而嚴重增大系統后續處理負荷。基于匹配濾波的方法相對較多，其又分為單脈沖匹配濾波方法、多脈沖匹配濾波方法和基于單脈沖與多脈沖匹配濾波聯合判決方法三類。基于單脈沖匹配濾波方法有效地解決了采樣點位置波動對報頭檢測的影響，但未考慮報頭內各脈沖之間的相互關系。多脈沖匹配濾波方法有效地利用了報頭的自相關特征，但其采用的固定門限更適合應用在接收信噪比較高且穩定的環境中?；趩蚊}沖及多脈沖匹配濾波聯合判決的方法通過多次相關處理，有效地利用了報頭的自相關特性并消除了采樣點位置波動的影響，但該方法復雜度較高，不利于實時處理。另外，由于1090ES的數據塊中可能存在偽報頭信息，因此該方法同樣需要兼顧對數據塊中偽報頭的抑制，才能降低誤檢概率，由此達到更好的檢測效果。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種基于CA-CFAR的1090MHz擴展電文的報頭檢測方法。

為了達到上述目的，本發明提供的基于CA-CFAR的1090MHz擴展電文的報頭檢測方法包括按順序進行的下列步驟：