[发明专利]低复杂度的ADS‑B抗干扰阵列天线有源校正方法

说明书

技术领域

本发明属于阵列信号处理技术领域，特别是涉及一种低复杂度的ADS-B抗干扰阵列天线有源校正方法。

背景技术

广播式自动相关监视(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，简称ADS-B)是国际民航组织正在推广的一种新的空域监视技术。与二次雷达(Secondary Surveillance Radar，简称SSR)相比，ADS-B系统的精度更高，且成本远低于SSR。其无需人工操作或者询问，可以自动地从相关机载设备获取参数向其他飞机或地面站广播飞机的位置、高度、速度、航向、识别号等信息。

目前我国航空业发展迅速，根据中国民航局公布的《2016年全国机场生产统计公报》，2016年我国全年旅客吞吐量首次突破10亿人次，完成101635.7万人次，比上年增长11.1％。此外，随着我国低空开放政策的施行，我国通用航空蓬勃发展，基础设施大幅增加。根据《中国民用航空发展第十三个五年规划》，“十三五”时期，我国通用机场将达到500个以上，通用航空器达到5000架以上，飞行总量达到200万小时，飞行员将达到7000人。随着马航MH370飞机的失联，推动了星基ADS-B系统的发展，这使得可接收的ADS-B信号的范围更广。飞机流量的不断增加与星基ADS-B系统的发展，便会使得天线在一条ADS-B信号的时长内(120μs)接收到多条ADS-B信号，从而导致交织干扰。

飞机可能面对的人为干扰也很严重。飞机上安装的ADS-B发射机广播自己的位置、速度等信息，地面设备通过接收这个信息达到监视的目的。但是，由于ADS-B技术标准是公开的，很容易受到欺骗式干扰，从而导致严重后果。此外，随着技术的发展，现在也出现了各种各样的干扰设备，如压制式干扰可以使ADS-B信号淹没在噪声中。

地基ADS-B系统所使用的是1090MHz的频点，2015年11月11日，正在日内瓦召开的2015年世界无线电通信大会(WRC-15)第四次全会决定将1087.7-1092.3MHz用于卫星空间电台接收从航空器发射机发出的ADS-B信号，为实现全球航班跟踪提供了频率资源保障。然而1090MHz频率广泛应用于民用和军用航空电子系统中，随着飞行器和机场地面设备的快速增加，1090MHz频谱的共享越来越复杂，由此带来的干扰问题日趋严重。包括二次监视雷达、自动广播相关监视系统、多点定位系统、空中防撞系统、敌我识别器系统、测距仪和交通信息广播服务系统等都可能对ADS-B系统造成干扰。

在ADS-B系统可能面对的如此复杂电磁环境下，接收机阵列天线接收的ADS-B信号不仅可能遭受压制式和欺骗式干扰，还可能会受到相同频带内的二次雷达、测距仪等信号的干扰，传统的干扰抑制方法包括时域滤波、频域滤波等，但均不能很好地将多种干扰抑制掉，从而解得正确的ADS-B信息。随着信号处理技术的发展，阵列信号处理成为信号处理领域一个重要分支。为了正确地解调出ADS-B信号所携带的信息，就必须对各种干扰进行抑制，其中使用阵列天线对接收信号进行阵列信号处理是一种非常有效的方法。

现在信号处理中的抗干扰方法都是基于阵列天线的阵列流形精确已知的假设下，然而真实的阵列流形由于天线工艺、天线安装、环境及器件本身的变化会出现一定程度的偏差，包括幅相误差、位置误差和互耦，这些误差都会使得抗干扰方法的性能恶化，甚至失效。因而，需要对阵列天线进行校正，否则其就无法发挥作用，达到抗干扰的效果。因此，阵列天线校正具有很重要的理论意义和使用价值，也是近年来阵列信号处理领域的一个重要方向。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种不需要人工设置辅助信号源的低复杂度的ADS-B抗干扰阵列天线有源校正方法。

为了达到上述目的，本发明提供的低复杂度的ADS-B抗干扰阵列天线有源校正方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)使用接收机上阵列天线接收飞机发射的ADS-B信号；

2)将阵列天线上任意一个阵元接收的ADS-B信号进行解调而得到飞机的经度、纬度和高度在内的位置信息，同时记录下ADS-B信号到达阵列天线时的时刻；

3)根据上述ADS-B信号到达阵列天线时的时刻，对上述带有飞机位置信息的ADS-B信号进行检测而截取出数条ADS-B信号；

4)根据步骤2)获得的飞机位置以及预先测得的阵列天线的位置信息，计算出上述截取的ADS-B信号的来向，包括俯仰角和方位角；