[發明專利]基于多特征融合的ADS-B微弱信號檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202010629775.0
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111951611A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 楊陽;王海波;曹東;趙楊;劉林巖;盧德勇;李保山
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心計算空氣動力研究所
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00;G06K9/62
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 孫杰

本發明公開了一種基于多特征融合的ADS?B微弱信號檢測裝置及方法。本發明各實施例的基于多特征融合的ADS?B微弱信號檢測方法及裝置，突破現行信號檢測系統主要以信號的能量特征為依據，采用門限檢測的常規模式，利用接收信號本身包含的多特征信息，改善強噪聲干擾條件下由于目標信號狀態信息弱化導致的檢測性能下降的問題。

技術領域

本發明涉及信號處理技術領域，具體涉及一種基于多特征融合的ADS-B微弱信號檢測裝置及方法。

背景技術

ADS-B廣播式自動相關監測系統是一種廣泛應用于空中交通管制的技術手段，它將衛星導航、通信技術、數據鏈、機載設備及地面設備等技術結合，提供了更加安全、高效的空中監視手段，可有效擴大監視覆蓋范圍，為管制員和飛行員提供詳盡的空中飛行器狀態信息。

隨著人類電磁空間活動的逐漸密集以及世界各國低空領域管制的放寬，空間電磁環境日益復雜和惡化。ADS-B系統由于采用全向廣播方式工作，極易受到各類環境及人為噪聲的影響。當強噪聲對ADS-B信號產生壓制時，會導致目標ADS-B信號淹沒在噪聲中，使得接收系統即使感知到了信號，也由于較低的信噪比，難以將微弱的ADS-B目標信號從強噪聲中有效地分離出來，從而無法準確提取飛行器身份狀態信息和空中態勢信息，對空中交通安全造成極為嚴重的威脅。

常用的ADS-B檢測方案主要分為兩類，一類是基于陣列天線及陣列理論的空域處理，通過波束形成方法進行空間濾波，降低噪聲對目標方位信號的影響；另一類是基于時域信息的檢測技術，它通過對采集的時間采樣序列進行變換域處理，提取信號能量特征參數實現信號檢測。

目前，針對ADS-B信號檢測基本上都是以信號的個別特征為檢測依據，主要是時域、頻域或空域強度特征，通過濾波、積累等處理提高信噪比，然后在皮爾遜準則下以強度門限來進行目標的判決。然而，在實際復雜的電磁環境下，目標信號的單一特征往往會出現起伏、弱化、被干擾、乃至消失的情況，單一的門限處理技術不能夠滿足ADS-B弱信號的提取需要，從而造成信號檢測率不高甚至無法實現檢測。

現有技術對信號特征信息利用單一，對ADS-B微弱信號檢測能力不足，在強噪聲條件下難以有效滿足對空中態勢信息和飛行器身份信息的感知需求。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種基于多特征融合的ADS-B微弱信號檢測裝置及方法提高了對ADS-B微弱信號的檢測能力。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：一種基于多特征融合的ADS-B微弱信號檢測裝置，包括依次連接的信號獲取模塊、特征提取模塊和信號檢測模塊；

所述信號獲取模塊用于獲取待檢測的周期性廣播ADS-B脈沖信號，并將其劃分為信號段和噪聲段；

所述特征提取模塊用于提取信號段和噪聲段的多特征分量，對多特征分量進行標準化，并通過串聯方式實現特征融合，將串聯融合后的特征向量及樣本標簽信息進行UDP數據包打包并上傳至上位機；

所述信號檢測模塊用于接收上位機下發的網絡和分類器模型參數，基于訓練生成的堆棧自編碼器及SVM二分類器模型，對輸入目標信號進行二分類判決，實現ADS-B微弱信號的檢測。

進一步地：所述信號獲取模塊包括依次連接的射頻前端電路和中頻電路；

所述射頻前端電路用于對ADS-B信號進行接收、放大、混頻和濾波；

所述中頻電路用于對中頻信號進行采樣及數字下變頻處理；

所述中頻電路的A/D采樣芯片為AD9655芯片。

進一步地：所述特征提取模塊包括第一FPGA芯片，所述第一FPGA芯片的型號為Xilinx Zynq 7100。