基于相關(guān)的星載ads-b報(bào)頭檢測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于相關(guān)的星載ADS?B報(bào)頭檢測(cè)方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)消耗資料多、精度低等問(wèn)題。該檢測(cè)方法包括以下步驟：（1）基于兩路正交信號(hào)的基帶包絡(luò)信號(hào)提取的步驟；（2）對(duì)提取的基帶包絡(luò)信號(hào)進(jìn)行自相關(guān)濾波處理，得到自相關(guān)濾波后的信號(hào)的步驟；（3）提取最終有效脈沖位置的步驟；（4）基于最終有效脈沖位置和互相關(guān)后的信號(hào)進(jìn)行：報(bào)頭框架檢測(cè)、DF認(rèn)證、功率一致性檢測(cè)的步驟，若同時(shí)通過(guò)報(bào)頭框架檢測(cè)、DF認(rèn)證、功率一致性檢測(cè)，則執(zhí)行下一步；（5）重觸發(fā)判定的步驟；（6）提取報(bào)頭和數(shù)據(jù)位信息的步驟。本發(fā)明相比較現(xiàn)有的用于地面和機(jī)載的報(bào)頭檢測(cè)算法靈敏度更高，能夠適應(yīng)星載系統(tǒng)超大范圍覆蓋的要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基于相關(guān)的星載ADS-B報(bào)頭檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，是涉及一種基于相關(guān)的星載ADS-B 報(bào)頭檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，ADS-B接收機(jī)主要是地面接收機(jī)。地面接收機(jī)的覆蓋范圍有限，并且會(huì)受到 地形的限制，例如:在廣闊的海洋上，地面ADS-B接收機(jī)的部署將會(huì)十分的困難，而且若要實(shí) 現(xiàn)對(duì)大洋的全覆蓋則需要數(shù)目巨大的地面接收機(jī)，其中的花費(fèi)也將是一個(gè)難以承受的數(shù) 字。但是，如果將ADS-B接收放在衛(wèi)星上，則可以完美解決這一問(wèn)題。
[0003] 星載ADS-B接收機(jī)的覆蓋半徑可以達(dá)到3000km，相較于地面接收機(jī)160nm的覆蓋半 徑而言，是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。在星載ADS-B系統(tǒng)是時(shí)候全球覆蓋范圍會(huì)從現(xiàn)在的10%左右提 尚至丨J100 %。
[0004] 星載ADS-B系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)是覆蓋范圍廣，理論上最遠(yuǎn)探測(cè)距離為3000km。然而， 要實(shí)現(xiàn)星載ADS-B接收機(jī)，則主要存在以下技術(shù)難點(diǎn)：
[0005] 機(jī)載發(fā)射機(jī)系統(tǒng)并沒(méi)有為了適應(yīng)星載系統(tǒng)做出相應(yīng)的改進(jìn)而導(dǎo)致衛(wèi)星接收到的 信號(hào)功率很小，因此，想要檢測(cè)并且解算出信息就需要提高接收機(jī)的靈敏度。
[0006]無(wú)線接收機(jī)靈敏度定義為接收機(jī)系統(tǒng)在保證最小解調(diào)信噪比的前提下，能處理的 信號(hào)的最小功率。無(wú)線電波在傳輸過(guò)程中會(huì)有路徑損耗，記為l〇s。
[0007] l〇s(dB)=32.44+201ogD(km)+201ogF(MHz)
[0008] 其中，D表示無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)木嚯x，F(xiàn)表示信號(hào)的射頻頻率。對(duì)于ADS-B信號(hào)F = 1090MHz。如圖1所示，在星載條件下Dmax = 3074km，可以計(jì)算出最大路徑損耗為losmax = 163dB。以ADS-B1090ES發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率為250w(54dBm)為例，所以最小接收功率為54-163 = -109dBm。因此，理論上接收機(jī)靈敏度必須要達(dá)到-109dBm才能實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星天線覆蓋區(qū)域信 號(hào)的完全偵收。目前，在D0-260B對(duì)A類(lèi)ADS-B接收機(jī)的靈敏度要求中，靈敏度最高的A3類(lèi)接 收機(jī)的靈敏度也才僅僅為_(kāi)84dBm(沒(méi)有干擾的情況下能實(shí)現(xiàn)90%信號(hào)偵收的指標(biāo)），與實(shí)際 星載環(huán)境需求相比相差了 25dB。所以，現(xiàn)有的ADS-B接收機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足星載環(huán)境的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便的 基于相關(guān)的星載ADS-B報(bào)頭檢測(cè)方法。
[0010] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0011] -種基于相關(guān)的星載ADS-B報(bào)頭檢測(cè)方法，包括以下步驟：
[0012] (1)基于兩路正交信號(hào)的基帶包絡(luò)信號(hào)提取的步驟；
[0013] (2)對(duì)提取的基帶包絡(luò)信號(hào)進(jìn)行自相關(guān)濾波處理，得到自相關(guān)濾波后的信號(hào)的步 驟；
[0014] (3)提取最終有效脈沖位置的步驟；
[0015] (4)基于最終有效脈沖位置和互相關(guān)后的信號(hào)進(jìn)行：報(bào)頭框架檢測(cè)、DF認(rèn)證、功率 一致性檢測(cè)的步驟，若同時(shí)通過(guò)報(bào)頭框架檢測(cè)、DF認(rèn)證、功率一致性檢測(cè)，則執(zhí)行下一步；
[0016] (5)重觸發(fā)判定的步驟；
[0017] (6)提取報(bào)頭和數(shù)據(jù)位信息的步驟。
[0018] 進(jìn)一步的，所述步驟(1)的具體方法如下：
[0019] (11)從ADC中得到正交兩路基帶信號(hào)I(k)和Q(k);
[0020] (12)對(duì)I(k)和Q(k)求模運(yùn)算：
，得到基帶包絡(luò)信號(hào)S(k)。
[0021] 進(jìn)一步的，所述步驟(2)的具體方法如下:對(duì)提取的基帶包絡(luò)信號(hào)S(k)做自相關(guān)運(yùn) 算，得到自相關(guān)濾波后的信號(hào)Sself (k):
[0023]進(jìn)一步的，所述步驟(3)的具體方法如下：
[0024] (31)對(duì)Sself(k)與本地信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，得到互相關(guān)后的信號(hào)S crciss(k):
[0026] 式中，{Si_i (1)，Si_i (2)，Si_i (3)，Si_i (4)，Si_i (5)}是本地存儲(chǔ)的用來(lái)進(jìn)行 互相關(guān)運(yùn)算的數(shù)據(jù)序列；
[0027] (32)SCTClss(k)會(huì)先進(jìn)入一個(gè)深度為7的判定窗，設(shè)判定窗中的數(shù)據(jù)為{S CTClss(k-3)， Scross(k-2),S cross (k-l),Sc ross (k),S cross (k+l),S cross (k+2),S cross (k+3)};
[0028] (33)判定是否同時(shí)滿足以下三個(gè)條件：
[0029] (a)S cross (k-3)彡Sc ross (k-2)彡S cross (k-l)^S cross (k)彡 S cross (k+l)彡S cross (k+2)彡 Scross (k+3)
[0030] (b)S cross (k)/S cross (k-3)彡1.5或者S cross (k)/S cross (k+3)彡1.5;
[0031 ] (c)Sc:ross(k)>Th，Th為一個(gè)電平判定的固定門(mén)限值；
[0032] (34)如果同時(shí)滿足步驟(33)中的三個(gè)條件，則Scrciss (k)對(duì)應(yīng)的時(shí)亥Ijk有一個(gè)最終有 效脈沖位置 FVPP，令 FVPP (k) = 1;否則，F(xiàn)VPP (k) = 0。
[0033]進(jìn)一步的，所述步驟(4)中，分析FVPP(k)信號(hào)中的數(shù)據(jù)檢測(cè)報(bào)頭框架，只要滿足以 下三個(gè)條件中的一個(gè)就判定在該時(shí)刻檢測(cè)到一個(gè)報(bào)頭框架，并令該時(shí)刻為khd = k:
[0034] (1)FVPP(k)的值為 1，且FVPP (k+8)，· · ·，F(xiàn)VPP (k+12)至少有一個(gè)值為 1，并且FVPP (k+34)，…·，F(xiàn)VPP(k+36)至少有一個(gè)值為1，且FVPP(k+44)，· · ·，F(xiàn)VPP(k+46)至少有一個(gè)值 為1;
[0035] (2)FVPP(k)的值為1，且FVPP(k+9)，· · ·，F(xiàn)VPP(k+ll)至少有一個(gè)值為 1，并且FVPP (k+33)，F(xiàn)VPP(k+37)至少有一個(gè)值為1，且 FVPP(k+44)，· · ·，F(xiàn)VPP(k+46)至少有一個(gè)值 為1;
[0036] (3)FVPP(k)的值為1，且FVPP(k+9)，·…，F(xiàn)VPP(k+ll)至少有一個(gè)值為 1，并且FVPP (k+34)，…·，F(xiàn)VPP(k+36)至少有一個(gè)值為1，且FVPP(k+43)，· · ·，F(xiàn)VPP(k+47)至少有一個(gè)值 為1〇
[0037]進(jìn)一步的，所述步驟(4)中DF認(rèn)證的具體方法如下：利用ADC傳來(lái)的基帶信號(hào)S(k)， 對(duì)DF位進(jìn)行預(yù)解調(diào)，對(duì)得到的預(yù)解調(diào)結(jié)果進(jìn)行DF判定：
[0038] (1)將S(khd+80)，. . .，S(khd+129)分成以 10個(gè)點(diǎn)為一組分成5組；
[0039] (2)比較每一組數(shù)據(jù)中前5個(gè)點(diǎn)的值之和Sunuo和后5個(gè)點(diǎn)的值之和Sumu大小，其 中，i = l，2,3,4,5,如果Sumi〇>Sumii，則令Biti = 1，否則Biti = 0;
[0040] (3)如果{13;[1：1，13;^2，13;^3，13;^4，13;^5} = {1，0,0,0，1}則判定通過(guò)0卩認(rèn)證。
[0041]進(jìn)一步的，所述步驟(4)中利用Sc^ss(k)信號(hào)計(jì)算出參考功率值，并判定所計(jì)算得 到的參考功率值pav_ge是否滿足功率一致性檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，具體如下：
[0042] (1)提取3 cross (khd )，Scross ( khd+10 )，Sc ross (khd+35)，S cross (khd+45)四個(gè)時(shí)刻的值；
[0043] (2)計(jì)算3 cross (khd)，Scross(khd+l〇)，Sc ross (khd+35)，S cross (khd+45)的平均值得到 Paverage ( khd )；
[0044] (3)如果 Scross(khd)，Scross(khd+10)，Scross(khd+35)，S cross(khd+45)都在 Paverage 的正負(fù) 3dB之內(nèi)則判定通過(guò)檢測(cè)。
[0045] 進(jìn)一步的，所述步驟(5)的具體方法如下：
[0046] (51)計(jì)算了報(bào)頭的參考功率8_#_。1<!;
[0047] (52)在13ys內(nèi)繼續(xù)尋找后續(xù)報(bào)頭；
[0048] (53)若后續(xù)報(bào)頭中某個(gè)特定的報(bào)頭通過(guò)了所有測(cè)試，則將該報(bào)頭的參考功率值 Saverge_new與 Saverge」3ld相比 ，右 Saverge_new_Saverge_old〉3dB，貝!J 中 I h 舊應(yīng)合的處理轉(zhuǎn)而處理新 的應(yīng)答，若，則不打斷舊信號(hào)的處理，丟棄掉新的報(bào)頭及它所帶的 數(shù)據(jù)。
[0049] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0050] (1)本發(fā)明為基帶采樣，相比中頻采樣采樣率低（10MHz)，消耗資源少；
[0051] (2)本發(fā)明相比較原有的用于地面和機(jī)載的報(bào)頭檢測(cè)算法靈敏度更高，約為-105dBm，能夠適應(yīng)星載系統(tǒng)超大范圍覆蓋的要求，將接收機(jī)對(duì)信號(hào)的檢測(cè)范圍從300km提高 到了 2000km。
【附圖說(shuō)明】
[0052]圖1為衛(wèi)星覆蓋范圍示意圖。
[0053]圖2為報(bào)頭檢測(cè)電路總體框架圖。
[0054]圖3為求模運(yùn)算實(shí)現(xiàn)FPGA電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0055] 圖4為自相關(guān)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)FPGA電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0056] 圖5為滑窗相關(guān)后的信號(hào)的實(shí)現(xiàn)流程示意圖。
[0057] 圖6為滑窗相關(guān)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)FPGA電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0058] 圖7為FVPP提取FPGA電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0059] 圖8為報(bào)頭框架檢測(cè)FPGA電路結(jié)構(gòu)示意圖。 圖9為總體報(bào)頭檢測(cè)處理流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0060] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，本發(fā)明的實(shí)施方式包括但不限 于下列實(shí)施例。
[0061]本文中術(shù)語(yǔ)"和/或"，僅僅是一種描述關(guān)聯(lián)對(duì)象的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表示可以存在三種關(guān) 系，例如，A和/或B，可以表示:單獨(dú)存在A，單獨(dú)存在B，同時(shí)存在A和B三種情況，本文中術(shù)語(yǔ) 7和"是描述另一種關(guān)聯(lián)對(duì)象關(guān)系，表示可以存在兩種關(guān)系，例如，A/和B，可以表示:單獨(dú)存 在A，單獨(dú)存在A和B兩種情況，另外，本文中字符7"，一般表示前后關(guān)聯(lián)對(duì)象是一種"或"關(guān) 系。
[0062] 實(shí)施例
[0063]如圖2-9所示，本實(shí)施例提供了一種基于相關(guān)的星載ADS-B報(bào)頭檢測(cè)方法，該方法 是基于FPGA的數(shù)字電路，處理的信號(hào)是經(jīng)過(guò)ADC采樣的數(shù)字基帶信號(hào)，采樣率為10MHz，基帶 信號(hào)的帶寬為1.5MHz。
[0064]本實(shí)施例中，基于相關(guān)的星載ADS-B報(bào)頭檢測(cè)方法，包括以下步驟：
[0065] 一、對(duì)I/Q兩路正交信號(hào)作求模運(yùn)算提取出基帶信號(hào)的包絡(luò)S(k);該步驟的FPGA實(shí) 現(xiàn)在圖2的Mod_Calculate中。
[0066]具體的說(shuō)，從ADC中得到正交兩路基帶信號(hào)I(k)和Q(k);然后，對(duì)I(k)和Q(k)求模 運(yùn)算：
得到S(k)，s(k)就是基帶包絡(luò)信號(hào)。其中，求模運(yùn)算采用的是
?的近似算法，其RTL級(jí)電路如圖3所示。
[0067]二、對(duì)得到的基帶包絡(luò)信號(hào)進(jìn)行自相關(guān)濾波處理得到自相關(guān)濾波后的信號(hào)Sself (k);對(duì)得到的基帶信號(hào)S(k)進(jìn)行以下運(yùn)算：
[0068]
，其中Sself(k)為自相關(guān) 運(yùn)算后得到的基帶信號(hào)。
[0069] 實(shí)現(xiàn)該步驟的RTL級(jí)電路如圖3所示，即得到的基帶信號(hào)會(huì)進(jìn)入一個(gè)3*16bit的移 位寄存器;寄存器1和寄存器2相乘的結(jié)果再與寄存器2和寄存器3相乘的結(jié)果相加，截取高 16位就得到自相關(guān)濾波后的數(shù)據(jù)。
[0070] 三、對(duì)Sself(k)與本地信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算得到互相關(guān)后的信號(hào)Scrciss(k);該步驟 的FPGA實(shí)現(xiàn)在圖2的自相關(guān)模塊中。
[0071] 具體的說(shuō)，對(duì)得到的自相關(guān)濾波后的信號(hào)Sse3lf(k)作以下運(yùn)算：
[0073]得到互相關(guān)運(yùn)算后的信號(hào)Scrciss(k)，其中{Siocaid)，SiQcai(2)，Si Qcai(3)，SiQcai(4)， Slcical (5)}是本地存儲(chǔ)的用來(lái)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算的數(shù)據(jù)序列。
[0074]實(shí)現(xiàn)該步驟的RTL級(jí)電路如圖4所示，即自相關(guān)濾波后信號(hào)會(huì)進(jìn)入一個(gè)5*16bit的 移位寄存器;Datal-5存入的滑窗相關(guān)所用的本地序列。自相關(guān)濾波后的信號(hào)進(jìn)入互相關(guān)窗 后與本地序列對(duì)應(yīng)位置相乘累加并截取高16位得到就是滑窗相關(guān)后的信號(hào)。
[0075]滑窗相關(guān)是互相關(guān)過(guò)程具體的實(shí)現(xiàn)方式?；斑^(guò)程的具體實(shí)現(xiàn)方式為：自相關(guān)后 的信號(hào)會(huì)進(jìn)入深度為5的滑窗;滑窗每滑動(dòng)一次，滑窗中的數(shù)據(jù)與本地存儲(chǔ)的相關(guān)序列做內(nèi) 積運(yùn)算;每次得到的內(nèi)積值就是滑窗相關(guān)后的信號(hào)。
[0076]四、從信號(hào)Scrciss(k)中提取出終有效脈沖位置信號(hào)FVPP(k)信號(hào)；該步驟的FPGA實(shí) 現(xiàn)在圖2的框架、DF、功率一致性模塊中。
[0077] 具體的說(shuō)，得到的SCTClss (k)會(huì)先進(jìn)入一個(gè)深度為7的判定窗，設(shè)判定窗中的數(shù)據(jù)為 {Sc ross (k-3), Scross (k-2), Scross (k-i), Scross (k), Scross (k+l), Scross (k+2),S cross (k+3)};判定 是否同時(shí)滿足以下3個(gè)條件：
[0078] (1)S cross (k-3)彡Sc ross (k-2)彡S cross (k-l)^S cross (k)彡 S cross (k+l)彡S cross (k+2)彡 Scross (k+3)
[0079] (2)S cross (k)/S cross (k-3)彡1.5或者S cross (k)/S cross (k+3)彡1.5;
[0080] (3)Sc:ross(k)>Th，Th為一個(gè)電平判定的固定門(mén)限值；
[0081]如果同時(shí)滿足上述的3個(gè)條件，則Sc^ss(k)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻k有一個(gè)最終有效脈沖位置 FVPP，令 FVPP (k) = 1;否則，F(xiàn)VPP (k) = 0。
[0082] 實(shí)現(xiàn)該步驟的RTL級(jí)電路如圖5所示，即：
[0083] (1)互相關(guān)濾波后信號(hào)會(huì)進(jìn)入一個(gè)7*16bit的移位寄存器；
[0084] (2)前4個(gè)寄存器做大于等于判定，后4個(gè)寄存器做小于等于判定。判定后的結(jié)果相 與得到峰值判定信號(hào)；
[0085] (3)寄存器reg4大于寄存器regl中的值1.5倍或大于寄存器reg7中的的值1.5倍就 可使跳變標(biāo)志信號(hào)有效；
[0086] (4)當(dāng)寄存器reg4中的值大于最低門(mén)限時(shí)門(mén)限通過(guò)標(biāo)志信號(hào)有效。
[0087] (5)當(dāng)峰值判定信號(hào)、跳變標(biāo)志信號(hào)、門(mén)限通過(guò)標(biāo)志信號(hào)同時(shí)有效時(shí)，將會(huì)檢測(cè)到 FVPP〇
[0088] 五、基于提取出最終有效脈沖位置信號(hào)FVPP(k)和Scrciss(k)進(jìn)行:報(bào)頭框架檢測(cè)、DF 認(rèn)證、功率一致性檢;該步驟的FPGA實(shí)現(xiàn)在圖2的框架、DF、功率一致性判定模塊中。
[0089]報(bào)頭框架
[0090]分析FVPP(k)信號(hào)中的數(shù)據(jù)檢測(cè)報(bào)頭框架;報(bào)頭框架檢測(cè)的具體步驟為：
[0091] (l)FVPP(k)的值為1，且FVPP(k+8)，·…，F(xiàn)VPP(k+12)至少有一個(gè)值為 1，并且FVPP (k+34)，…·，F(xiàn)VPP(k+36)至少有一個(gè)值為1，且FVPP(k+44)，· · ·，F(xiàn)VPP(k+46)至少有一個(gè)值 為1;
[0092] (2)FVPP(k)的值為1，且FVPP(k+9)，· · ·，F(xiàn)VPP(k+ll)至少有一個(gè)值為 1，并且FVPP (k+33)，F(xiàn)VPP(k+37)至少有一個(gè)值為1，且 FVPP(k+44)，· · ·，F(xiàn)VPP(k+46)至少有一個(gè)值 為1;
[0093] (3)FVPP (k)的值為 1，且FVPP (k+9)，· · ·，F(xiàn)VPP (k+11)至少有一個(gè)值為 1，并且FVPP (k+34)，…·，F(xiàn)VPP(k+36)至少有一個(gè)值為1，且FVPP(k+43)，· · ·，F(xiàn)VPP(k+47)至少有一個(gè)值 為1;
[0094] (4)只要滿足以上3個(gè)條件中的一個(gè)就判定在該時(shí)刻檢測(cè)到一個(gè)報(bào)頭框架，令該時(shí) 刻為khd = k。
[0095] 功率一致性檢測(cè)
[0096] 利用Sc^ss(k)信號(hào)計(jì)算出參考功率值，并判定所計(jì)算得到的參考功率值Pave3rag(3是 否滿足功率一致性檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn);功率一致性檢測(cè)的具體過(guò)程如下：
[0097] (1)提取5 cross (khd )，Scross ( khd+10 )，Sc ross (khd+35)，S cross (khd+45)四個(gè)時(shí)刻的值；
[0098] (2)計(jì)算3 cross (khd)，Scross(khd+l〇)，Sc ross (khd+35)，S cross (khd+45)的平均值得到 Paverage ( khd )；
[0099] (3)如果 Scross(khd)，Scross(khd+10)，Scross(khd+35)，S cross(khd+45)都在 Paverage 的正負(fù) 3dB之內(nèi)則判定通過(guò)檢測(cè)。
[0100] DF 認(rèn)證
[0101] 利用ADC傳來(lái)的基帶信號(hào)S(k)，對(duì)DF位進(jìn)行預(yù)解調(diào)，對(duì)得到的預(yù)解調(diào)結(jié)果進(jìn)行DF判 定；
[0102] (1)將S(khd+80)，. . .，S(khd+129)分成以 10個(gè)點(diǎn)為一組分成5組；
[0103] (2)比較每一組數(shù)據(jù)中前5個(gè)點(diǎn)的值之和Sunuo和后5個(gè)點(diǎn)的值之和Sumu大小其中， i = l，2,3,4,5,如果Sumi〇>Sumii則另Biti = l，否則Biti = 0;
[0104] (3)如果{13;[1：1，13;^2，13;^3，13;^4，13;^5} = {1，0,0,0，1}則判定通過(guò)0卩認(rèn)證。
[0105] 如果同時(shí)通過(guò)了上述三項(xiàng)檢測(cè)，則進(jìn)行下一個(gè)處理流程，否則繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)，直至 通過(guò)為止。
[0106] 實(shí)現(xiàn)上述步驟的RTL級(jí)電路如圖6和圖7所示，即：
[0107]框架檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)：
[0108] (l)FVPP信號(hào)首先會(huì)進(jìn)入一個(gè)130*lbit的移位寄存器；
[0109] (2)將第0,8-12,34-36,44-46寄存器中的值引出并做相與運(yùn)算得到1以8位置偏移 〇.2ys的框架標(biāo)志位；
[0110] (3)將第0,9-11，33-37,44-46寄存器中的值引出并做相與運(yùn)算得到3.5以8位置偏 移0.2ys的框架檢測(cè)標(biāo)志位；
[0111] (4)將第0，9-11，33-37，43-47寄存器中的值引出并做相與運(yùn)算得到4.5ys位置偏 移0.2ys的框架檢測(cè)標(biāo)志位；
[0112] (5)最后將3個(gè)不同位置偏移0.2ys的標(biāo)志位進(jìn)行相或就得到框架檢測(cè)的標(biāo)志位信 號(hào)。
[0113] 功率一致性檢測(cè)和DF認(rèn)證的實(shí)現(xiàn)：
[0114] (1)滑窗相關(guān)后的信號(hào)用于進(jìn)行功率一致性檢驗(yàn)，未處理的基帶包絡(luò)信號(hào)用于DF 認(rèn)證。兩個(gè)滑窗都是由130*16bit的移位寄存器構(gòu)成。
[0115] (2)功率一致性檢測(cè)要求4個(gè)位置的脈沖相關(guān)值相對(duì)平均相關(guān)值波動(dòng)范圍不能超 過(guò)3dB。DF認(rèn)證要求預(yù)解調(diào)的結(jié)果DF = 17，既為二進(jìn)制的10001。
[0116] (3)DF驗(yàn)證和功率一致性檢測(cè)都通過(guò)后，功率一致性通過(guò)標(biāo)志和DF通過(guò)標(biāo)志會(huì)處 于有效狀態(tài)。功率一致性通過(guò)標(biāo)志、DF通過(guò)標(biāo)志和框架檢測(cè)標(biāo)志相與得到最后的框架檢測(cè) 標(biāo)志信號(hào)。
[0117] 六、重觸發(fā)判定和提取報(bào)頭和數(shù)據(jù)位信息；
[0118] 具體的說(shuō)，（1)當(dāng)通過(guò)所有的判定后，記錄下得到的參考功率值Precord = Paverage (khd)，并在繼續(xù)搜索khd時(shí)刻之后130us內(nèi)是否有新的khd_new通過(guò)步驟五；（2)如果在knew_hd時(shí) 刻通過(guò)步驟五中的所有判定且khd<k new_hd<khd+1300,則比較PrecOT(^PPaverage(khd_ new)的大 'J、。如果Paverage ( khd new )人于Precord3dB，則更新Precord 的值，令Precord - Paverage ( khd_new)，再繼會(huì)頭 進(jìn)行（1);反之，則確定khd位置就是所檢測(cè)到的報(bào)頭位置。信息提取：（3)提取出S (khd), · · ·，S(khd+79)同 80 個(gè)采樣點(diǎn)為報(bào)頭信息；（4)提取出 S(khd+80)，· · ·，S(khd+1199)同 1120個(gè)采樣點(diǎn)為數(shù)據(jù)位信息。
[0119] 上述步驟的FPGA實(shí)現(xiàn)在圖2的重觸發(fā)模塊和計(jì)數(shù)器模塊中：基于圖2其過(guò)程描述如 下：
[0120] (1)每當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)判定成功標(biāo)志信號(hào)計(jì)數(shù)器模塊就開(kāi)始計(jì)數(shù)，直到超時(shí)或者檢 測(cè)到下一個(gè)判定成功標(biāo)志信號(hào)；
[0121] (2)圖2中的每當(dāng)判定成功標(biāo)志信號(hào)有效時(shí)，重觸發(fā)模塊會(huì)比較前后得到的P〇Wer_ average值的大小從而判定是否重觸發(fā)，新得到的Power_average大于重觸發(fā)模塊中存儲(chǔ)的 Power_average值3dB，并且計(jì)數(shù)器沒(méi)有超時(shí)則重觸發(fā)使報(bào)頭檢測(cè)標(biāo)志信號(hào)無(wú)效，Power_ average大于重觸發(fā)模塊中存儲(chǔ)的Power_average值3dB，并且超時(shí)則使報(bào)頭檢測(cè)標(biāo)志信號(hào) 有效；
[0122] (3)如果報(bào)頭檢測(cè)標(biāo)志信號(hào)有效測(cè)表明檢測(cè)到了一個(gè)有效的報(bào)頭信號(hào)。
[0123] 按照上述實(shí)施例，便可很好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。值得說(shuō)明的是，基于上述設(shè)計(jì)原理的前 提下，為解決同樣的技術(shù)問(wèn)題，即使在本發(fā)明所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)或方法基礎(chǔ)上做出的一些無(wú)實(shí) 質(zhì)性的改動(dòng)或潤(rùn)色，所采用的技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)仍然與本發(fā)明一樣，故其也應(yīng)當(dāng)在本發(fā)明的 保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于相關(guān)的星載ADS-B報(bào)頭檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 基于兩路正交信號(hào)的基帶包絡(luò)信號(hào)提取的步驟； (2) 對(duì)提取的基帶包絡(luò)信號(hào)進(jìn)行自相關(guān)濾波處理，得到自相關(guān)濾波后的信號(hào)的步驟； (3) 提取最終有效脈沖位置的步驟； (4) 基于最終有效脈沖位置和互相關(guān)后的信號(hào)進(jìn)行:報(bào)頭框架檢測(cè)、DF認(rèn)證、功率一致 性檢測(cè)的步驟，若同時(shí)通過(guò)報(bào)頭框架檢測(cè)、DF認(rèn)證、功率一致性檢測(cè)，則執(zhí)行下一步； (5) 重觸發(fā)判定的步驟； (6) 提取報(bào)頭和數(shù)據(jù)位信息的步驟。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相關(guān)的星載ADS-B報(bào)頭檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟 (1) 的具體方法如下： (11) 從ADC中得到正交兩路基帶信號(hào)I(k)和Q(k); (12) 對(duì)I (k)和Q(k)求模運(yùn)_，得到基帶包絡(luò)信號(hào)S(k)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于相關(guān)的星載ADS-B報(bào)頭檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟 (2) 的具體方法如下:對(duì)提取的基帶包絡(luò)信號(hào)S(k)做自相關(guān)運(yùn)算，得到自相關(guān)濾波后的信號(hào) Sself ( k ):5. .. (k) = ^-(5(A )S(k +1) + S{k + \)S(k + 2) + S(k + 2)S(k + 3)) c.4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于相關(guān)的星載ADS-B報(bào)頭檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟 (3) 的具體方法如下： (31) 對(duì)Sself(k)與本地信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，得到互相關(guān)后的信號(hào)S_ss(k):式中，{Sicx；ai(l)，Si〇c；ai(2)，Sicx；ai(3)，Si〇c； ai(4)，Sicx；ai(5)}是本地存儲(chǔ)的用來(lái)進(jìn)行互相關(guān) 運(yùn)算的數(shù)據(jù)序列； (32) Stircjss(k)會(huì)先進(jìn)入一個(gè)深度為7的判定窗，設(shè)判定窗中的數(shù)據(jù)為{Sctcjss(k-3) ,Scrcjss (k-2), Scross (k-i),s cross (k), Scross (k+l), Scross (k+2),S cross (k+3)}; (33) 判定是否同時(shí)滿足以下三個(gè)條件： (a) Sc ross (k-3)^S〇 ross (k-2)^S cross (k-l)^S cross (k)彡 S cross (k+l)彡S cross (k+2)彡S cross (k+3) (b) Scr〇ss(k)/Scr〇ss(k-3)彡 I · 5或者S cross (k)/s cross (k+3)彡1.5; (c) Sc:ross(k)>Th，Th為一個(gè)電平判定的固定門(mén)限值； (34) 如果同時(shí)滿足步驟(33)中的三個(gè)條件，則Sctciss (k)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻k有一個(gè)最終有效脈 沖位置 FVPP，令 FVPP (k) = 1;否則，F(xiàn)VPP (k) = 0。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于相關(guān)的星載ADS-B報(bào)頭檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟 (4) 中，分析FVPP(k)信號(hào)中的數(shù)據(jù)檢測(cè)報(bào)頭框架，只要滿足以下三個(gè)條件中的一個(gè)就判定 在該時(shí)刻檢測(cè)到一個(gè)報(bào)頭框架，并令該時(shí)刻為khd = k: (l)FVPP(k)的值為1，且FVPP(k+8)，. . .，F(xiàn)VPP(k+12)至少有一個(gè)值為1，并且FVPP(k+ 34)，. . .，F(xiàn)VPP(k+36)至少有一個(gè)值為I，且FVPP(k+44)，. . .，F(xiàn)VPP(k+46)至少有一個(gè)值為I; (2) FVPP(k)的值為1，且FVPP(k+9)，·FVPP(k+ll)至少有一個(gè)值為1，并且FVPP(k+ 33) ，. . .，F(xiàn)VPP(k+37)至少有一個(gè)值為 1，且FVPP(k+44)，. . .，F(xiàn)VPP(k+46)至少有一個(gè)值為 1; (3) FVPP(k)的值為1，且FVPP(k+9)，·FVPP(k+ll)至少有一個(gè)值為1，并且FVPP(k+ 34) ，. . .，F(xiàn)VPP(k+36)至少有一個(gè)值為 1，且FVPP(k+43)，. . .，F(xiàn)VPP(k+47)至少有一個(gè)值為 1。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于相關(guān)的星載ADS-B報(bào)頭檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟 (4)中DF認(rèn)證的具體方法如下：利用ADC傳來(lái)的基帶信號(hào)S(k)，對(duì)DF位進(jìn)行預(yù)解調(diào)，對(duì)得到的 預(yù)解調(diào)結(jié)果進(jìn)行DF判定： (1)將S(khd+80)，· · .，S(khd+129)分成以10個(gè)點(diǎn)為一組分成5組； ⑵比較每一組數(shù)據(jù)中前5個(gè)點(diǎn)的值之和Sunuo和后5個(gè)點(diǎn)的值之和Sumil大小，其中，i = 1，2，3，4，5，如果 Sunuo > Sunni，則令 Bi ti = 1，否則Bi ti = 0; (3)如果{13;[1：1，13;^2，13;^3，13;^4，13;^5} = {1，0,0,0，1}貝11判定通過(guò)0卩認(rèn)證。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于相關(guān)的星載ADS-B報(bào)頭檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟 (4) 中利用S_ss(k)信號(hào)計(jì)算出參考功率值，并判定所計(jì)算得到的參考功率值Parerage3是否滿 足功率一致性檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，具體如下： (1)提取S cross (khd)，S cross (khd+10),Sc ross (khd+35)，S cross (khd+45)四個(gè)時(shí)刻的值； (2 )計(jì)算Scross ( khd )，Scross ( khd+1 0 )，Scross ( khd + 35 )，Scross ( khd+45 )的平均值得到Paverage (khd )； (3)如果 Scross(khd)，Scross(khd+10)，Scross(khd + 35)，Scross(khd+45)都在 Paverage 的正負(fù) 3dB 之內(nèi)則判定通過(guò)檢測(cè)。8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于相關(guān)的星載ADS-B報(bào)頭檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟 (5) 的具體方法如下： (51) 計(jì)算了報(bào)頭的參考功率Save3rg^id; (52) 在13ys內(nèi)繼續(xù)尋找后續(xù)報(bào)頭； (53) 若后續(xù)報(bào)頭中某個(gè)特定的報(bào)頭通過(guò)了所有測(cè)試，則將該報(bào)頭的參考功率值 83￥6坪6_。6?與83￥6坪6_。1〇1相比^^，右Saverge_new_Saverge_old〉3dB，貝[J中I h舊應(yīng)合的處理轉(zhuǎn)而處理新 的應(yīng)答，若，則不打斷舊信號(hào)的處理，丟棄掉新的報(bào)頭及它所帶的 數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】H04L25/03GK106027201SQ201610298444
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月6日
【發(fā)明人】李桓, 吳駿, 李洪星, 謝作全, 鮑中華, 吳小丹, 李玉柏, 王堅(jiān)
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)