[发明专利]基于软件无线电平台的ADS-B信号采集与可靠性验证方法

说明书

本发明公开了一种基于软件无线电平台的ADS‑B信号采集与可靠性验证方法，属于信号检测与处理及安全监测领域，本发明的目的是解决现有民用航空器ADS‑B监视的准确性和可靠性不足的问题。本发明方法包括以下步骤：一、驱动软件无线电平台采集民航飞机的ADS‑B信号；二、对解调后的ADS‑B信号，设计一种基于的小波滤波器，滤除噪声，提取信号特征；三、设计一种基于相关性分析的报头检测算法，对ADS‑B数字信号解码，得到民航飞机的飞行参数信息；四、基于报文信息，对解析的民航飞机ADS‑B信息可靠性加以验证。本发明用于民航飞机ADS‑B监视及运行安全保障。

技术领域

本发明涉及一种基于软件无线电平台的ADS-B信号采集与可靠性验证方法，属于民用航空器ADS-B监视及运行安全保障领域。

背景技术

在现代航空管理领域有许多亟待解决的问题，首要的问题是广泛使用的雷达系统无法工作于非陆地区域、雷达盲区以及机场跑道、滑行道上，使得像沙漠、海洋的监视管理工作很难进行；同样在大型机场的场面跑道、滑行道的雷达监视管理工作也很难进行。其次是航空通信方面，传统ATC系统中90％使用的都是语音通信，这种通信模式会导致飞机与基站之间的通信不足，存在安全隐患。在导航方面，如今的固定航线、航线分配模式难以实现最短距离、最佳航线行驶，这样不仅浪费时间、燃油，还造成严重污染。

为了应对日益增长的航空需求和空中交通管制相对落后的矛盾，国际民航组织提出一种新航行系统下的广播式自动相关监视技术即ADS-B。ADS-B是一种基于全球卫星定位系统和空-空、地-空数据链通信的航空器运行监视技术。ADS-B技术除可以有效的解决上述问题外，还将是实施自由飞行的奠基石，欧洲虽然并不提倡前景遥远、偏于理想、概念模糊的“自由飞行”，但也提出了“自由航路”概念，而ADS-B也将是促进实施自由航路的可行手段之一。

ADS-B和传统雷达监视系统相比可以获得更高精度的目标位置和高度信息，突破其无法覆盖荒漠远洋等地区、数据精度受限的问题。通过为飞行员提供更加快捷的飞行数据传输服务，使用了ADS-B可以优化航路设置，减小间隔标准，使空域得到更充分的利用。此外，ADS-B还可以为航空器提供更加全面天气、地形、周边交通情况的飞行信息，使机组更加了解航空器周边的情况，提高情境意识，从而实现空、天、地一体化信息共享和协同监视。另外，从经济角度来看，相较于传统的航管雷达需要建立地面基站，定期维护保养耗资巨大不同，ADS-B的建设保养费用都远远低于传统雷达，具有推广意义。因此，ADS-B被认为是空中交通管制的未来。

当前市场流行ADS-B设备是一个“黑箱”，用户只能得到解析后的民航飞机ADS-B航迹数据(高度、经纬度、速度等)，且无法判断解析的数据是否可靠。因此空管运行单位只能将其作为辅助监视手段。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于软件无线电平台采集民航飞机ADS-B信号并进行可靠性验证的方法，用于解决现有技术中只能得到解析后的民航飞机ADS-B航迹数据且无法判断解析的数据是否可靠的技术问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：步骤一、驱动软件无线电平台采集民航飞机的ADS-B信号；

软件无线电(USRP)代替传统硬件无线电平台是现阶段信号处理的主流。软件无线电采用固定不变的硬件平台，通过软件升级来实现灵活多变的通信体制和通信功能的无线电系统。其特点是通用化、标准化、模块化，以及对信号波形的广泛适应性。软件无线电的核心是其驻留在FPGA内部的可升级、可重构的功能软件，以适应不同的技术标准、接口协议和信号波形。

在软件无线电平台内设置当前ADS-B基站的地理信息坐标、天线接收频率接收范围和拟采集信号的功率阈值以及信号采样率等参数，完成ADS-B信号采集环境配置。驱动USRP平台采集接收范围内ADS-B信号，存储待滤波和解码处理。

步骤二，基于小波滤波器的ADS-B信号带通滤波器设计