[发明专利]一种基于星载场景的ADS-B信号低灵敏度接收方法

说明书

本发明公开了一种基于星载场景的ADS‑B信号低灵敏度接收方法，解决了星载场景下接收飞机发送的ADS‑B信号电平较低而导致解调得到报文信息较少的问题，它通过对射频前端输出的信号进行对数检波和AD量化，利用窄带滤波器完成对信号波形的整形，并对ADS‑B信号报头及其附近脉冲的上升、下降沿采样点进行统计，得到相应的上升下降程度的计数结果，对计数加和结果进行判决，从而判断出疑似报头，再根据报头脉冲附近的空信号位采样点进行加和判决，确定是否为有效报头，最后利用三阶系数加权法完成对ADS‑B报文位的差分判决。本发明相比较现有的地面ADS‑B接收技术，接收灵敏度更高，虚警概率更低，报文信息误码率更低，能够适应星载ADS‑B监视系统的弱信号监测场景。

技术领域

本发明设计一种基于星载场景的ADS-B信号低灵敏度接收方法，主要针对于星载场景下的ADS-B信号的低灵敏度接收，实现对空间卫星对于航空信息的获取，增强跨洋航线和极地的航空监视能力。

背景技术

广播式自动相关监视(ADS-B)技术是民航新一代监视技术的核心，目前已得到了大规模的应用。它通过专用的无线数据链不断地广播飞机的属性、当前经度、纬度和高度三维位置、航速、转向等状态，地面空中交通管制中心接收信号，用于空中交通管理监视、驾驶舱交通信息显示以及机场场面监视管理等。

传统二次雷达监视系统存在运行和维护成本高、安装架设技术条件苛刻以及监视范围有限等问题，并且在偏远、环境恶劣、人烟稀少的地区难以部署，因此，广播式自动相关监视系统(ADS-B)得到了较快发展，我国也架设了大量的ADS-B地面站。

但是，对于跨洋航线、极地等区域至今仍不能实现连续的空中交通监视，由于处于非雷达监视空域，只能要求飞行员程序性地口头报告位置。其后果就是：空中交通管理不得不在缺乏密集数据连续监视的情况下应对越来越繁忙的空中交通线；航线之间的间距势必很大，空域未得到有效利用；浪费了燃料、增加了碳排放；紧急情况下的搜救又昂贵又费时。

在这种情况下，以星载ADS-B接收系统为基础来构建覆盖全球的实时的空中交通监视系统，就成为下一代空中交通管理的基石，并成为技术发达国家争相发展的热门领域，竞争激烈，进展也很快。二代铱星系统搭载的ADS-B 2018年即可部署完成并提供服务，丹麦GOMSpace公司也计划自2019年开始发射自己的ADS-B星座。ICAO、FAA、ESA等机构也在积极研究基于星载ADS-B的ATC系统。同时，到2020年，欧美均强制飞机装备ADS-B设备。由此可见，星载ADS-B这项事关未来航空交通管理的重要技术，目前正处在从技术走向商业的起步阶段，虽然许多应用尚处在讨论和探索阶段，但可以肯定的一点是对未来的航空交通管理影响深远。

一般的ADS-B接收方法往往处在较高信噪比的范围内，由于民航客机的发射功率为23～27dBW，飞机与地面的距离一般为10km，考虑到地面接收站的覆盖范围，一般地面站能接收到的信号的距离范围为50km，自由空间的路径传输损耗约为：

loss＝32.45+10log(L)+10log(F)＝32.45+10log(50)+10log(1090)＝127dB

因此可得ADS-B信号到达地面天线接收口面的电平约为：25+30-127＝-72dBm。

然而。对于低轨道卫星的距离空间飞行器最近的距离约为500km，此外，为了扩大覆盖范围，还需要监测距离约为1500km左右的飞行器，此时的自由空间的路径传输损耗约为：

loss＝32.45+10log(1500)+10log(1090)＝156dB