[发明专利]适用于高灵敏度星载ADS-B接收机的频偏及相偏估计方法

说明书

一种适用于高灵敏度星载ADS‑B接收机的频偏及相偏估计方法，属于航空监视技术领域，包括以下步骤：S1：对于已进行过前期处理的ADS‑B数字基带信号，进行粗频偏和相偏估计与补偿；S2：进行低通滤波和信号同步；S3：进行非相干解调；S4：进行精频偏和相偏估计与补偿；S5：进行相干解调；S6输出ADS‑B消息。本发明使频/相偏估计的范围和分辨率满足星载ADS‑B接收机相干解调要求，大大增加了频/相偏估计的精度，硬件实现简便。本发明以流水线方式进行，避免了矩阵求逆，运算延迟小，精度高。

技术领域

本发明属于航空监视技术领域，涉及一种适用于高灵敏度星载ADS-B接收机的频偏及相偏估计方法。

背景技术

由于卫星与飞行器距离远造成星基ADS-B接收机信号微弱、信噪比低，经计算需处理功率最小为-102dBm信号，译码率需达到90％以上，需要高灵敏度的星载ADS-B接收机，而陆基ADS-B接收机仅可处理功率最小为-90dBm信号，信号处理方法不适用。现阶段，陆基ADS-B接收机和星基ADS-B接收机信号处理流程中未考虑利用相干解调提升灵敏度，完成对接收天线覆盖范围内飞行器发射的ADS-B信号的有效接收需利用相干解调提升译码率，相干解调可提升基带信号3dB信噪比，由于DO260-B中规定发射机发射的载波频率为1090±1MHz，存在频/相偏，另外由于信道造成的多普勒效应和接收处理过程也会造成频/相偏，所以利用相干解调提升灵敏度需进行频/相偏估计与补偿。

频/相偏估计与补偿算法一般分为两步，包括粗频/相偏估计与补偿和精频/相偏估计与补偿。

在信号处理过程中，为了尽可能的滤除带外噪声，提升信噪比，需采用带宽近似为信号带宽的低通滤波器，在此频偏下，此带宽的低通滤波器无法滤出完整的信号，造成信号失真，而使用带宽较大的滤波器会使信噪比恶化，降低译码率，所以需要对信号进行频/相偏粗估计并补偿，补偿后再通过带宽近似为信号带宽的低通滤波器，提升信噪比以提升译码率。

在进行了粗频/相偏的估计与补偿后，频/相偏被控制在了一定范围内，但估计分辨率不足，接收信号仍存在一定范围的频/相偏，对相干解调率造成不利影响，所以需要进一步进行频/相偏的精估，基本消除信号频/相偏。传统的频/相偏精估计算法往往对消息中的固定序列进行过零点计算或相位差计算以计算精频/相偏估计值，由于ADS-B消息固定序列短，估计误差大，不能满足频/相偏估计误差要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种适用于高灵敏度星载ADS-B接收机的频偏及相偏估计方法。首先利用非相干解调，先进行一次译码使得整条消息的信号都是可用来估计运算的点，使可用时长由8μs扩展至120μs，采用最小二乘拟合相位估计出精频/相偏，另外，删除整条消息中置信度低的点，这些点的相位和大部分点的走势不同，会对曲线最小二乘拟合的精度产生很大的影响，因此在进行频/相偏精估之前，对相位突变点进行剔除，可提升频/相偏估计的精度。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于高灵敏度星载ADS-B接收机的频偏及相偏估计方法，包括以下步骤：

S1：对于已进行过前期处理的ADS-B数字基带信号，进行粗频/相偏估计与补偿；

S2：进行低通滤波和信号同步；

S3：进行非相干解调；

S4：进行精频/相偏估计与补偿；

S5：进行相干解调；

S6输出ADS-B消息。

进一步，步骤S1中所述前期处理包括初始滤波，初始同步，标识出信号所在的范围，对信号进行分段处理，使每个信号段内仅包含一条ADS-B消息。

进一步，步骤S1中所述进行粗频/相偏估计，包括：

对信号进行快速傅里叶变换计算；