一種ADS-B報(bào)頭互相關(guān)檢測(cè)方法*

張 濤，唐小明，宋洪良(海軍航空工程學(xué)院電子信息工程系,山東煙臺(tái)264001)

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一種ADS-B報(bào)頭互相關(guān)檢測(cè)方法*

張 濤**，唐小明，宋洪良
(海軍航空工程學(xué)院電子信息工程系,山東煙臺(tái)264001)

Foundation Item:The National Natural Science Foundation of China(No. 61032001)

**通信作者:radarads@ sina. com Corresponding author:radarads@ sina. com

摘 要:廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)報(bào)頭檢測(cè)方法的優(yōu)劣直接決定著接收機(jī)的性能。為了解決脈沖匹配檢測(cè)方法受脈沖能量影響較大的不足,提出了一種基帶歸一化的互相關(guān)報(bào)頭檢測(cè)方法。首先將基帶信號(hào)根據(jù)動(dòng)態(tài)門限進(jìn)行歸一化,然后將其與標(biāo)準(zhǔn)報(bào)頭作互相關(guān),最后通過相關(guān)峰檢測(cè)來判定信號(hào)的存在和到達(dá)時(shí)間。與主流基于脈沖位置和上升沿的檢測(cè)方法相比,該方法隱含地利用了脈沖位置、上升沿、下降沿、脈沖寬度、非脈沖區(qū)等多個(gè)信息用于檢測(cè)報(bào)頭,且無需進(jìn)行下行格式(DF)認(rèn)證。仿真結(jié)果表明:該方法在信噪比大于2 dB時(shí)檢測(cè)性能略優(yōu),在信噪比小于2 dB時(shí)檢測(cè)性能與主流檢測(cè)方法相差1 dB。在實(shí)際接收實(shí)驗(yàn)中,以該方法為基礎(chǔ)的信號(hào)接收效果良好,在視距內(nèi)可以形成穩(wěn)定連續(xù)的航跡,證明了該方法的實(shí)用性。

關(guān)鍵詞:廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視；S模式；互相關(guān)檢測(cè)；脈沖沿檢測(cè)；基帶歸一化

1 引 言

廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視( Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,ADS-B)是一種主動(dòng)將自身的位置、速度等信息向外廣播的監(jiān)視技術(shù),被業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為是下一代監(jiān)視技術(shù)的核心。目前,國(guó)際民航組織推薦的基于1090ES(1 090 MHz Extended Squit-ter)數(shù)據(jù)鏈的ADS-B已在全球范圍內(nèi)得到了大規(guī)模應(yīng)用[1-2]。隨著航空器的日益增多,加之二次雷達(dá)、空中防撞系統(tǒng)、ADS - B等多種系統(tǒng)共享1 090 MHz頻點(diǎn),使得各種信號(hào)異常密集,相互之間的干擾越來越頻繁[3]。ADS-B的接收采用非合作機(jī)制,使用全向天線向外廣播,不具有二次雷達(dá)的空間濾波功能,亦不具有其利用多個(gè)應(yīng)答凝聚成點(diǎn)跡的特點(diǎn)[4]。每個(gè)ADS-B位置報(bào)文就包含一個(gè)位置信息,報(bào)文的丟失即意味著位置點(diǎn)的丟失,無法彌補(bǔ)。從這個(gè)意義上說,對(duì)ADS-B接收機(jī)的抗干擾檢測(cè)能力的要求應(yīng)比二次雷達(dá)更高。報(bào)頭檢測(cè)是接收解碼的基礎(chǔ),其性能直接決定著接收機(jī)的性能,須格外重視。文獻(xiàn)[5]利用脈沖位置及上升沿來判斷報(bào)頭的存在及計(jì)算信號(hào)到達(dá)時(shí)間,具有較好的檢測(cè)效果,但未能有效利用報(bào)頭的下降沿、脈沖寬度及非脈沖部分,以致于在受到某些干擾時(shí)檢測(cè)失敗。文獻(xiàn)[6]利用匹配濾波的方式檢測(cè)報(bào)頭,但該方法受脈沖能量的影響較大,容易出現(xiàn)虛警。本文在分析了基于脈沖匹配的報(bào)頭檢測(cè)方法不足的基礎(chǔ)上,提出了一種在對(duì)信號(hào)基帶進(jìn)行歸一化后作互相關(guān)報(bào)頭檢測(cè)的方法,并對(duì)該方法的檢測(cè)性能進(jìn)行了仿真分析及實(shí)測(cè)驗(yàn)證。

2 脈沖匹配檢測(cè)方法

基于S模式ADS-B報(bào)文的格式如圖1所示。前8 μs為四脈沖報(bào)頭,其位置固定,后面緊跟著112 b的數(shù)據(jù)塊[5]。

圖1 ADS-B(1090ES)信號(hào)格式Fig. 1 Signal format of ADS-B(1090ES)

對(duì)于接收的每個(gè)脈沖,用標(biāo)準(zhǔn)脈沖與其相關(guān),即匹配濾波。脈沖相關(guān)后呈單峰形狀,其峰值點(diǎn)可以作為脈沖的到達(dá)時(shí)間。文獻(xiàn)[6]直接利用前8 μs進(jìn)行匹配濾波檢測(cè)報(bào)頭,其定義為

式中:xn為參考序列;N為序列長(zhǎng)度;yn為接收的信號(hào)序列。文獻(xiàn)[7]對(duì)此方法進(jìn)行了分析,認(rèn)為該方法有明顯缺陷,只要接收到的信號(hào)有足夠高的能量,相關(guān)結(jié)果就會(huì)有峰值出現(xiàn)。由于目標(biāo)有遠(yuǎn)有近,發(fā)射功率也有差異,所以即使只有一個(gè)單脈沖,只要其信號(hào)電平足夠,相關(guān)結(jié)果也能比電平較低的ADS-B報(bào)頭相關(guān)結(jié)果更強(qiáng),所以難以用固定閥值來判定相關(guān)峰以確定報(bào)頭的出現(xiàn)。

該方法對(duì)于能量較高的A/ C應(yīng)答也會(huì)有相關(guān)峰出現(xiàn),基本不具有抗A/ C應(yīng)答干擾的能力。文獻(xiàn)[8]提出了利用陣列天線及信道化技術(shù)以降低各種信號(hào)相互之間的干擾,但其成本及難度大大提高。對(duì)于采用單天線進(jìn)行全向接收的設(shè)備來說,需要尋求其他方法。

文獻(xiàn)[5,7,9-10]皆采用基于脈沖位置及上升沿的檢測(cè)方法,先對(duì)每個(gè)脈沖單獨(dú)檢測(cè),再對(duì)4個(gè)脈沖進(jìn)行協(xié)同判斷,以判定報(bào)頭的存在。該類方法不失為一種較好的報(bào)頭檢測(cè)方法,但驗(yàn)證的過程繁瑣,尤其是當(dāng)數(shù)據(jù)塊前5位(表明該報(bào)文的格式,Downlink Format,DF)受到干擾導(dǎo)致DF驗(yàn)證失敗而致使報(bào)文丟失。

本文針對(duì)上述檢測(cè)方法的不足,同時(shí)汲取其優(yōu)點(diǎn),提出基帶歸一化的互相關(guān)報(bào)頭檢測(cè)方法。

3 基帶歸一化的互相關(guān)報(bào)頭檢測(cè)方法

直接匹配濾波檢測(cè)方法的不足主要在于沒有對(duì)信號(hào)脈沖電平進(jìn)行歸一化處理,導(dǎo)致相關(guān)峰很大程度取決于其信號(hào)電平的高低,以至于在高電平脈沖時(shí)出現(xiàn)虛警。如果將信號(hào)電平先進(jìn)行歸一化處理再做互相關(guān)檢測(cè)將有效地避免這一問題。

另外,互相關(guān)檢測(cè)是從整體上對(duì)信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)報(bào)頭的匹配程度進(jìn)行評(píng)估,而不僅僅依靠報(bào)頭的部分特征(如脈沖位置、上升沿),還包括下降沿、脈沖寬度,非脈沖區(qū)等特征。這使得基于基帶歸一化的互相關(guān)報(bào)頭檢測(cè)方法相對(duì)于基于脈沖位置及上升沿的檢測(cè)方法更為全面和穩(wěn)定。這就是本文中所提出的檢測(cè)方法的思路,如圖2所示。

圖2 互相關(guān)報(bào)頭檢測(cè)流程圖Fig. 2 Preamble correlation detection flow chart

首先對(duì)信號(hào)電平求取lg值(二次雷達(dá)下行鏈路信號(hào)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)做法,參見文獻(xiàn)[5],該處理方法有利于脈沖檢測(cè)),得到20 MHz的數(shù)據(jù)率;再對(duì)噪聲基底進(jìn)行估計(jì),得到脈沖檢測(cè)門限;對(duì)信號(hào)電平根據(jù)脈沖檢測(cè)門限作歸一化處理;緩存解調(diào)后的“0、1”數(shù)字序列與標(biāo)準(zhǔn)序列作互相關(guān);判定相關(guān)值是否達(dá)到門限,并尋找峰值;當(dāng)相關(guān)值滿足報(bào)頭檢測(cè)條件時(shí),輸出報(bào)頭確認(rèn)脈沖、同步信號(hào)并獲取信號(hào)到達(dá)時(shí)間(Time of Arrival,TOA)值。

為了降低突發(fā)信號(hào)對(duì)噪聲基底估計(jì)的影響,在估計(jì)噪聲基底時(shí)采用循環(huán)迭代的方式。每一個(gè)循環(huán)都進(jìn)行多批次的抽樣,去除抽樣值較大的幾個(gè)批次的數(shù)據(jù)后作平均作為該循環(huán)的噪聲基底估計(jì)值,若其小于已估計(jì)出的噪聲基底,則將噪聲基底的值更新至該值。該估計(jì)方法保證了在多次循環(huán)后噪聲基底的估計(jì)接近真實(shí)的噪聲基底。

3. 1 基帶信號(hào)歸一化

基帶信號(hào)歸一化具體是指將脈沖存在的地方量化為1,無脈沖量化為0。

基帶信號(hào)歸一化最關(guān)鍵的是量化門限的設(shè)定,設(shè)定好門限后,當(dāng)信號(hào)電平高于門限即量化為1,低于門限即量化為0。門限取決于噪聲基底的大小,故應(yīng)首先估計(jì)出噪聲基底。噪聲基底是在沒有脈沖的地方取足夠數(shù)量的數(shù)據(jù)作平均得到。參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)[5]及文獻(xiàn)[7],將4個(gè)脈沖信號(hào)電平平均值減去4 dB作為量化門限。

3. 2 互相關(guān)檢測(cè)

互相關(guān)檢測(cè)的公式同式(1),不同的是xn的取值僅取1和0這兩個(gè)值。當(dāng)接收到一個(gè)ADS-B信號(hào)時(shí),經(jīng)過和標(biāo)準(zhǔn)序列作互相關(guān)處理后將出現(xiàn)一個(gè)相關(guān)峰,檢測(cè)出相關(guān)峰可以判斷信號(hào)的存在,檢測(cè)相關(guān)峰的位置可以得到信號(hào)的到達(dá)時(shí)間。

實(shí)現(xiàn)過程:信號(hào)電平經(jīng)歸一化后進(jìn)入長(zhǎng)度為162的移位寄存器(報(bào)頭的長(zhǎng)度為8 μs,時(shí)鐘為20 MHz,可采出160個(gè)點(diǎn),但還需前一個(gè)時(shí)刻和后一個(gè)時(shí)刻以判斷峰值的情況),如圖3所示。

圖3 互相關(guān)檢測(cè)取值范圍Fig. 3 The value range of correlation detection

在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下,移位寄存器每移入一個(gè)值都計(jì)算前一時(shí)刻(1～160)、當(dāng)前時(shí)刻(2～161)以及下一時(shí)刻(3～162)的相關(guān)值,當(dāng)其滿足當(dāng)前相關(guān)值大于檢測(cè)門限、前一個(gè)相關(guān)值小于等于當(dāng)前相關(guān)值且當(dāng)前相關(guān)值大于下一個(gè)相關(guān)值這兩個(gè)條件時(shí),判定報(bào)頭存在,并且將此時(shí)當(dāng)作信號(hào)的到達(dá)時(shí)間。第一個(gè)條件保證了出現(xiàn)了S模式報(bào)頭,第二個(gè)條件保證了相關(guān)峰的唯一性。

合理設(shè)置檢測(cè)門限將直接影響信號(hào)檢測(cè)性能。理論情況下,接收的報(bào)頭和預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)序列的相關(guān)值應(yīng)為160,而接收的非報(bào)頭部分(ADS-B數(shù)據(jù)塊或A/ C應(yīng)答)和標(biāo)準(zhǔn)序列相關(guān)后的最大值為120。考慮到真實(shí)信號(hào)會(huì)受到信道、噪聲及干擾等的影響,保證報(bào)頭檢測(cè)具有一定容錯(cuò)及抗干擾能力,將檢測(cè)門限設(shè)置為140。設(shè)報(bào)頭長(zhǎng)度為L(zhǎng)p,基帶采樣時(shí)鐘為Fs,則檢測(cè)門限可以通用表示為7×Lp×Fs/8。

判斷相關(guān)峰,當(dāng)峰值唯一時(shí),可以取“＜、＞”“≤、＞”“＜、≥”或“≤、≥”4種判定規(guī)則。但對(duì)于峰值不唯一時(shí),僅“≤、＞”和“＜、≥”組合才能做到既不漏檢也不多判。如表1所示,表中“0”表示沒有判斷出相關(guān)峰,“1”表示判斷出一個(gè)相關(guān)峰,其他數(shù)字表示判斷出相應(yīng)個(gè)數(shù)的相關(guān)峰,括號(hào)中字母表示判斷出的相關(guān)峰位置?！埃肌ⅰ荨迸卸ǚ▌t也有一個(gè)不足:在表1中第三種情形下,雖然b(c)點(diǎn)已超過門限但并不是峰值,此時(shí)也會(huì)在b點(diǎn)判定出相關(guān)峰,而“≤、＞”規(guī)則保證了在峰值的上升期不會(huì)誤判出峰值,故本文選用“≤、＞”組合作為判定規(guī)則。

表1 相關(guān)峰判斷準(zhǔn)則對(duì)比Tab. 1 Cross-correlation peak judgement rule comparison

4 報(bào)頭檢測(cè)性能評(píng)估

4. 1 報(bào)頭檢測(cè)性能仿真

為了驗(yàn)證上述互相關(guān)報(bào)頭檢測(cè)方法的性能,利用MATLAB進(jìn)行MonteCarlo仿真,以檢驗(yàn)在不同信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)下該方法對(duì)信號(hào)報(bào)頭的檢測(cè)概率。

仿真條件:MonteCarlo次數(shù)10 000;噪聲類型為加性高斯白噪聲(AWGN);A/ D采樣時(shí)鐘480 MHz直接射頻采樣(欠采樣);基帶數(shù)據(jù)率20 MHz;量化門限為4個(gè)脈沖電平平均值減去4 dB;相關(guān)峰門限140。

實(shí)際環(huán)境中存在著大量的異步A/ C應(yīng)答信號(hào)的干擾,文獻(xiàn)[7]表明在每秒存在40 000次異步干擾時(shí),報(bào)頭疊加上0. 45 μs長(zhǎng)的A/ C應(yīng)答脈沖的個(gè)數(shù)一般不超過2個(gè),其在20 MHz數(shù)據(jù)率下的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)為18個(gè),故而在報(bào)頭受到兩個(gè)A/ C脈沖干擾時(shí),相關(guān)峰至少為142(160減去18),超過了相關(guān)峰門限,不會(huì)出現(xiàn)漏警,所以該方法可以抗兩個(gè)異步A/ C脈沖干擾,具有良好的魯棒性。另外,在實(shí)際環(huán)境中還存在著數(shù)量較多的S模式應(yīng)答信號(hào),若S模式應(yīng)答信號(hào)干擾到信號(hào)報(bào)頭,在單天線的情況下目前還沒有很好的方法進(jìn)行處理,所以在本文中只考慮A/ C應(yīng)答信號(hào)干擾的情況。

在信噪比為4時(shí),從基帶信號(hào)到報(bào)頭確認(rèn)的過程如圖4所示。第一步計(jì)算報(bào)頭脈沖的信號(hào)電平,以確定該報(bào)文的量化門限;第二步根據(jù)量化門限將基帶信號(hào)量化為“0、1”數(shù)字電平,完成歸一化;第三步將量化后的采樣數(shù)組與預(yù)存標(biāo)準(zhǔn)序列作互相關(guān),根據(jù)相關(guān)峰判定法則確認(rèn)報(bào)頭存在并提取到達(dá)時(shí)間。

圖4 互相關(guān)報(bào)頭檢測(cè)仿真Fig. 4 Preamble correlation detection simulation

判定是否成功檢測(cè)到報(bào)頭有兩個(gè)條件:第一,是否產(chǎn)生了報(bào)頭確認(rèn)脈沖;第二,產(chǎn)生確認(rèn)脈沖的位置是否準(zhǔn)確(在20 MHz數(shù)據(jù)率下偏移不超過兩個(gè)采樣點(diǎn))。以此為依據(jù)統(tǒng)計(jì)在不同信噪比條件下,該互相關(guān)檢測(cè)方法對(duì)信號(hào)報(bào)頭的檢測(cè)概率和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中推薦的基于脈沖沿的檢測(cè)方法[5]的檢測(cè)概率如圖5所示。

圖5 報(bào)頭檢測(cè)方法性能對(duì)比Fig. 5 Performance comparison between different preamble detection methods

仿真結(jié)果表明:當(dāng)信噪比小于0 dB時(shí),在相同檢測(cè)概率下,基于脈沖沿的檢測(cè)方法比互相關(guān)檢測(cè)方法優(yōu)1 dB左右;當(dāng)信噪比大于1 dB時(shí),互相關(guān)檢測(cè)方法略優(yōu)于基于脈沖沿的檢測(cè)方法。

仿真結(jié)果分析:

(1)在信噪比較小時(shí),信號(hào)與噪聲的差別不大,較多的噪聲會(huì)被量化錯(cuò)誤,導(dǎo)致相關(guān)峰在門限以下或者相關(guān)峰的位置有較大的偏移而造成檢測(cè)失敗,而基于脈沖沿的方法只需要在4個(gè)脈沖中成功檢測(cè)出兩個(gè)具有合理位置關(guān)系的脈沖上升沿就可以認(rèn)為是檢測(cè)成功,故而基于脈沖沿的報(bào)頭檢測(cè)成功率稍大;

(2)在信噪比大于1 dB時(shí),被錯(cuò)誤量化的噪聲減少,相關(guān)峰基本上都能超過門限,從而得到正確檢測(cè),而如果被量化錯(cuò)誤的噪聲緊靠在脈沖前沿,導(dǎo)致無法正確檢測(cè)到具有合適位置關(guān)系的兩個(gè)脈沖前沿,則會(huì)導(dǎo)致報(bào)頭檢測(cè)失敗,故而互相關(guān)檢測(cè)方法的檢測(cè)概率稍高。

值得注意的是,基于脈沖沿的檢測(cè)方法僅利用脈沖位置及脈沖上升沿的信息檢測(cè)脈沖存在,容易導(dǎo)致虛警,需要繼續(xù)確認(rèn)報(bào)頭的正確性,這些確認(rèn)過程將導(dǎo)致檢測(cè)死區(qū),可能造成對(duì)真正報(bào)頭的漏檢;在這一點(diǎn)上,互相關(guān)檢測(cè)方法隱含地利用了脈沖位置、上升沿、下降沿、脈沖寬度等多個(gè)信息可直接準(zhǔn)確判定報(bào)頭的出現(xiàn),基本沒有虛警(見圖5,信噪比大于4 dB后,報(bào)頭的正確檢測(cè)率為100%),從而增加了在真實(shí)環(huán)境中的檢測(cè)概率。

4. 2 真實(shí)環(huán)境中的檢測(cè)性能

在真實(shí)環(huán)境中,ADS-B報(bào)頭檢測(cè)將面臨同頻干擾、信號(hào)多徑等多個(gè)問題。尤其在飛機(jī)數(shù)量的較多的地區(qū),其受干擾的可能性以及信號(hào)混疊的概率也會(huì)大大增加。為充分驗(yàn)證該檢測(cè)方法的實(shí)用性,我們選擇在航空運(yùn)輸非常繁忙的長(zhǎng)三角地區(qū)進(jìn)行接收實(shí)驗(yàn),接收站在紹興。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示飛機(jī)的航跡十分連續(xù)。

接收采用兩套設(shè)備:一套自研ADS-B接收機(jī)和一套國(guó)際主流民用ADS-B接收機(jī)(SBS-3)。兩套接收機(jī)共用一根全向天線,利用一分二的功分器連接。分別記錄接收到并成功解碼出的報(bào)文,選取同一時(shí)段(時(shí)長(zhǎng)1 h)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。自研接收機(jī)共解碼出480 337條報(bào)文,SBS-3接收機(jī)共解碼出473 756條報(bào)文。試驗(yàn)結(jié)果表明:自研接收機(jī)的接收效果略優(yōu)于SBS-3接收機(jī),且在200 km范圍內(nèi),只要信號(hào)不被遮擋,且目標(biāo)處于視距范圍內(nèi),對(duì)目標(biāo)的監(jiān)視可以達(dá)到至少1 s輸出一個(gè)點(diǎn),形成非常連續(xù)的航跡。

5 結(jié)束語

本文提出的基帶歸一化互相關(guān)報(bào)頭檢測(cè)方法,在信噪比為2 dB的仿真條件下,可達(dá)到99. 8%的檢測(cè)概率;在真實(shí)接收條件下,同樣也有很好的檢測(cè)能力(實(shí)際接收效果優(yōu)于SBS-3),不失為一種簡(jiǎn)潔可靠且性能優(yōu)異的報(bào)頭檢測(cè)方法。該方法和主流的基于脈沖位置及上升沿的報(bào)頭檢測(cè)方法相比互有優(yōu)勢(shì),但在本文中沒有評(píng)估兩種方法抗同頻干擾(包括A/ C/ S應(yīng)答、ADS-B等)、多徑干擾的能力。下一步將考慮兩者的抗干擾能力,并汲取各自的優(yōu)點(diǎn),研究具有良好的低信噪比檢測(cè)性能的抗干擾檢測(cè)算法。

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ZHENG Zhi,LIAN Malin,ZHANG Chao. Research and realization of preamble detection arithmetic in mode S reply processing[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China,2008,37(6):66-70. (in Chinese)

張 濤(1986—) ,男,四川蓬溪人,2011年于海軍航空工程學(xué)院獲碩士學(xué)位,現(xiàn)為博士研究生,主要研究方向?yàn)樾盘?hào)檢測(cè)、估計(jì)與目標(biāo)識(shí)別、雷達(dá)探測(cè)技術(shù);

ZHANG Tao was born in Pengxi,Sichuan Province,in 1986. He received the M. S. degree from Naval Aeronautical and Astronautical University in 2011. He is currently working toward the Ph. D. degree. His research concerns signal detection,estimation and target recognition and radar detection technology.

Email:radarads@ sina. com

唐小明(1974—) ,男,浙江淳安人,博士,副教授、碩士生導(dǎo)師,主要研究方向?yàn)樾盘?hào)檢測(cè)、估計(jì)與目標(biāo)識(shí)別;

TANG Xiaoming was born in Chun'an,Zhejiang Province, in 1974. He is now an associate professor with the Ph. D. degree and also the instructor of graduate students. His research concerns signal detection,estimation and target recognition.

宋洪良(1990—) ,男,浙江紹興人,碩士研究生,主要研究方向?yàn)槔走_(dá)探測(cè)技術(shù)。

SONG Hongliang was born in Shaoxing,Zhejiang Province, in 1990. He is now a graduate student. His research concerns radar detection technology.

A Novel ADS-B Preamble Detection Method Based on Cross-correlation

ZHANG Tao,TANG Xiaoming,SONG Hongliang
(Department of Electronic and Information Engineering,Naval Aeronautical and Astronautical University,Yantai 264001,China)

Abstract:The capability of Automatic Dependent Surveillance-Broadcast(ADS-B) preamble detection method directly determines the performance of the receiver. This paper proposes a cross-correlation method for detecting ADS-B preamble based on baseband normalized,which makes up the deficiency of pulse matching method. Firstly,the baseband signal is normalized with dynamic threshold. Secondly,the normalized signal is cross-correlated with standard preamble. Finally,the presence and the arrival time of the signal is determined by cross-correlation peak detection. This method impliedly uses the pulse position,rising edge, falling edge,pulse width and no-pulse zone to detect the preamble and does not need downlink format(DF) certification compared with the conventional detection method. The simulation results show that the detection capability of this method is slightly better than that of the conventional method,but with 1 dB lower than that of the conventional method for detecting the ADS-B preamble when signal-to-noise ratio(SNR) is less than 2 dB. The performance of the ADS-B receiver is good in actual reception experiment. It can get a stable and continuous track when the plane is in sight distance,which indicates the usefulness of this method.

Key words:ADS-B;Mode S;cross-correlation detection;pulse edge detection;baseband normalization

doi:10. 3969/ j. issn. 1001-893x. 2016. 02. 009引用格式:馮建利,陳博,張效民.毫米波輻射計(jì)探測(cè)裝甲目標(biāo)立體特性建模與仿真分析[J].電訊技術(shù),2016,56(2):161-165. [FENG Jianli, CHEN Bo,ZHANG Xiaomin. Modeling and simulation analysis of armored target's stereo characteristic detected by millimeter wave radiometer [J]. Telecommunication Engineering,2016,56(2):161-165. ]

作者簡(jiǎn)介:

中圖分類號(hào):TN967. 5；V243

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1001-893X(2016)02-0156-05

基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61032001)

*收稿日期:2015-10-08;修回日期:2016-01-04 Received date:2015-10-08;Revised date:2016-01-04