[發(fā)明專利]適用于高靈敏度星載ADS-B接收機(jī)的頻偏及相偏估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010772113.9
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111865865B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 屈劍明
• 申請（專利權(quán)）人: 北京空天智數(shù)科技有限公司
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 重慶樂泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50221
• 代理人: 郭澤培

一種適用于高靈敏度星載ADS?B接收機(jī)的頻偏及相偏估計方法，屬于航空監(jiān)視技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：S1：對于已進(jìn)行過前期處理的ADS?B數(shù)字基帶信號，進(jìn)行粗頻偏和相偏估計與補(bǔ)償；S2：進(jìn)行低通濾波和信號同步；S3：進(jìn)行非相干解調(diào)；S4：進(jìn)行精頻偏和相偏估計與補(bǔ)償；S5：進(jìn)行相干解調(diào)；S6輸出ADS?B消息。本發(fā)明使頻/相偏估計的范圍和分辨率滿足星載ADS?B接收機(jī)相干解調(diào)要求，大大增加了頻/相偏估計的精度，硬件實現(xiàn)簡便。本發(fā)明以流水線方式進(jìn)行，避免了矩陣求逆，運(yùn)算延遲小，精度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空監(jiān)視技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適用于高靈敏度星載ADS-B接收機(jī)的頻偏及相偏估計方法。

背景技術(shù)

由于衛(wèi)星與飛行器距離遠(yuǎn)造成星基ADS-B接收機(jī)信號微弱、信噪比低，經(jīng)計算需處理功率最小為-102dBm信號，譯碼率需達(dá)到90％以上，需要高靈敏度的星載ADS-B接收機(jī)，而陸基ADS-B接收機(jī)僅可處理功率最小為-90dBm信號，信號處理方法不適用?，F(xiàn)階段，陸基ADS-B接收機(jī)和星基ADS-B接收機(jī)信號處理流程中未考慮利用相干解調(diào)提升靈敏度，完成對接收天線覆蓋范圍內(nèi)飛行器發(fā)射的ADS-B信號的有效接收需利用相干解調(diào)提升譯碼率，相干解調(diào)可提升基帶信號3dB信噪比，由于DO260-B中規(guī)定發(fā)射機(jī)發(fā)射的載波頻率為1090±1MHz，存在頻/相偏，另外由于信道造成的多普勒效應(yīng)和接收處理過程也會造成頻/相偏，所以利用相干解調(diào)提升靈敏度需進(jìn)行頻/相偏估計與補(bǔ)償。

頻/相偏估計與補(bǔ)償算法一般分為兩步，包括粗頻/相偏估計與補(bǔ)償和精頻/相偏估計與補(bǔ)償。

在信號處理過程中，為了盡可能的濾除帶外噪聲，提升信噪比，需采用帶寬近似為信號帶寬的低通濾波器，在此頻偏下，此帶寬的低通濾波器無法濾出完整的信號，造成信號失真，而使用帶寬較大的濾波器會使信噪比惡化，降低譯碼率，所以需要對信號進(jìn)行頻/相偏粗估計并補(bǔ)償，補(bǔ)償后再通過帶寬近似為信號帶寬的低通濾波器，提升信噪比以提升譯碼率。

在進(jìn)行了粗頻/相偏的估計與補(bǔ)償后，頻/相偏被控制在了一定范圍內(nèi)，但估計分辨率不足，接收信號仍存在一定范圍的頻/相偏，對相干解調(diào)率造成不利影響，所以需要進(jìn)一步進(jìn)行頻/相偏的精估，基本消除信號頻/相偏。傳統(tǒng)的頻/相偏精估計算法往往對消息中的固定序列進(jìn)行過零點計算或相位差計算以計算精頻/相偏估計值，由于ADS-B消息固定序列短，估計誤差大，不能滿足頻/相偏估計誤差要求。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于高靈敏度星載ADS-B接收機(jī)的頻偏及相偏估計方法。首先利用非相干解調(diào)，先進(jìn)行一次譯碼使得整條消息的信號都是可用來估計運(yùn)算的點，使可用時長由8μs擴(kuò)展至120μs，采用最小二乘擬合相位估計出精頻/相偏，另外，刪除整條消息中置信度低的點，這些點的相位和大部分點的走勢不同，會對曲線最小二乘擬合的精度產(chǎn)生很大的影響，因此在進(jìn)行頻/相偏精估之前，對相位突變點進(jìn)行剔除，可提升頻/相偏估計的精度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種適用于高靈敏度星載ADS-B接收機(jī)的頻偏及相偏估計方法，包括以下步驟：

S1：對于已進(jìn)行過前期處理的ADS-B數(shù)字基帶信號，進(jìn)行粗頻/相偏估計與補(bǔ)償；

S2：進(jìn)行低通濾波和信號同步；

S3：進(jìn)行非相干解調(diào)；

S4：進(jìn)行精頻/相偏估計與補(bǔ)償；

S5：進(jìn)行相干解調(diào)；

S6輸出ADS-B消息。

進(jìn)一步，步驟S1中所述前期處理包括初始濾波，初始同步，標(biāo)識出信號所在的范圍，對信號進(jìn)行分段處理，使每個信號段內(nèi)僅包含一條ADS-B消息。

進(jìn)一步，步驟S1中所述進(jìn)行粗頻/相偏估計，包括：

對信號進(jìn)行快速傅里葉變換計算；