廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)

， ，彥斌，

(西安工程大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，西安 710048)

0 引言

ADS-B系統(tǒng)是基于衛(wèi)星定位和地/空、空/空數(shù)據(jù)鏈的航空運(yùn)行監(jiān)視設(shè)備[1]，是通航監(jiān)視的必備設(shè)備[2-5]。對(duì)空中交通管制和安全保障起著重要作用，是下一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)通信協(xié)議的重要組成部分[6-9]。作為現(xiàn)代空中交通管制的核心設(shè)備，它對(duì)每年約20億乘客的安全發(fā)揮著重要的保護(hù)作用[10]。

我國(guó)民航將一次雷達(dá)和二次雷達(dá)作為地空監(jiān)視的主要手段，但并未覆蓋全國(guó)范圍，尤其是西南地區(qū)和青藏高原地區(qū)[11-12]。與一次雷達(dá)、二次雷達(dá)相比，ADS-B系統(tǒng)監(jiān)視能力強(qiáng)，精度誤差小[13]，造價(jià)便宜，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，這尤其體現(xiàn)在安裝、運(yùn)行和維護(hù)方面。一般一個(gè)ADS-B地面站的成本是雷達(dá)站的十分之一到五分之一，能夠?qū)崿F(xiàn)小投資，大范圍的監(jiān)視[14]。

先前ADS-B技術(shù)長(zhǎng)期被國(guó)外壟斷，設(shè)備價(jià)格昂貴且與我國(guó)現(xiàn)有的技術(shù)體系存在兼容問(wèn)題[15]。近些年我國(guó)對(duì)ADS-B技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，現(xiàn)已研制出幾種ADS-B發(fā)射和接收設(shè)備，但大都還在試驗(yàn)階段且技術(shù)尚不成熟，解碼算法、誤差分析和精度提高算法仍在不斷研究中[16-19]。針對(duì)上述問(wèn)題，本文在分析ADS-B技術(shù)工作原理的基礎(chǔ)上，從減小體積、提高系統(tǒng)集成度、降低功耗和提高數(shù)據(jù)解算精度的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)一套基于1090 MHz數(shù)據(jù)鏈的ADS-B接收系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)接收范圍廣，解算精度高，體積小，造價(jià)低的目標(biāo)。

1 ADS-B系統(tǒng)工作原理

ADS-B系統(tǒng)使用機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)，得到空域內(nèi)飛機(jī)身份、速度、經(jīng)緯度、高度等信息，通過(guò)機(jī)載電子設(shè)備自動(dòng)向空域內(nèi)廣播，通常每0.5 s廣播一次。ADS-B廣播信號(hào)采用1090 MHz的S模式信號(hào)，消息數(shù)據(jù)格式采用脈沖位置調(diào)制(Pulse Position Modulation，PPM)編碼。信號(hào)由前導(dǎo)脈沖和數(shù)據(jù)脈沖組成，其格式如圖1所示： 前導(dǎo)脈沖總長(zhǎng)為8 μs,包含4個(gè)脈沖，起始時(shí)間分別為0 μs、1.0 μs、3.5 μs、4.5 μs，每個(gè)脈沖持續(xù)的時(shí)間約為0.5±0.05 μs，當(dāng)?shù)谒膫€(gè)脈沖結(jié)束3.0 μs后，開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)脈沖。

圖1 ADS-B數(shù)據(jù)格式

數(shù)據(jù)脈沖采用112位長(zhǎng)報(bào)文格式，112個(gè)1.0 μs間隔被分派給每個(gè)ADS-B消息。如表1所示。

表1 ADS-B消息內(nèi)容

消息的前5個(gè)bit位是下行數(shù)據(jù)鏈格式(Download Format，DF)字段，用于判斷該條消息是否為1090ES數(shù)據(jù)鏈信息?！癈A”字段用于報(bào)告基于S模式應(yīng)答機(jī)的ADS-B發(fā)射能力(本文只討論DF=17，CA=101的消息格式)?！癆A”字段包含發(fā)射裝置的地址，每架飛機(jī)都有唯一的ICAO離散地址?！癕E”字段攜帶了ADS-B消息中大量數(shù)據(jù)，包含了飛機(jī)空中位置、速度、身份等編碼信息，其中“ME”字段的前5個(gè)bit TYPE字段決定了“ME”字段剩余部分傳送的消息類(lèi)型，如表2所示?！癙I”字段包含了24個(gè)bit奇偶校驗(yàn)位。

表2 TYPE字段含義對(duì)照表

2 系統(tǒng)硬件電路組成

ADS-B接收系統(tǒng)由1090 MHz接收電路、基于FPGA的控制電路以及上位機(jī)顯示界面組成。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案如圖2所示。

圖2 ADS-B系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案

1090 MHz接收電路接收經(jīng)過(guò)周?chē)沼騼?nèi)飛機(jī)所發(fā)射出的信號(hào)并對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行濾波、放大、混頻等一系列處理，得到控制電路能夠直接采集的中頻信號(hào)?？刂齐娐吠瓿蓴?shù)據(jù)采集及信號(hào)預(yù)處理，然后PPM解碼得到112位基帶信號(hào)并傳給上位機(jī)。上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)解算并實(shí)時(shí)顯示解算結(jié)果。

3 軟件實(shí)現(xiàn)

ADS-B系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)可分為信號(hào)預(yù)處理、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)解算、解算結(jié)果顯示四部分。其中信號(hào)預(yù)處理包含數(shù)據(jù)采集、PPM解碼、CRC校驗(yàn)三個(gè)模塊，該部分在FPGA中完成。數(shù)據(jù)解算包含飛機(jī)身份解算、速度信息解算、位置信息解算三個(gè)模塊，該部分在上位機(jī)中實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)流程如圖3所示。

圖3 ADS-B系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)流程

3.1 信號(hào)預(yù)處理

3.1.1 數(shù)據(jù)采集

當(dāng)接收機(jī)采用大于最高頻率2倍以上的采樣率對(duì)射頻或中頻信號(hào)進(jìn)行采樣時(shí)，干擾信號(hào)會(huì)通過(guò)采樣產(chǎn)生頻譜混疊，使得帶外信號(hào)頻譜混疊到有用信號(hào)頻段內(nèi)，這將導(dǎo)致原始信號(hào)還原失真。當(dāng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行欠采樣時(shí)，相當(dāng)于對(duì)該信號(hào)與采樣頻率及各次諧波進(jìn)行混頻，采樣后的頻譜被搬移到各個(gè)Nyquist區(qū)，只要保證采樣信號(hào)的帶寬不大于Nyquist區(qū)的一半，就不會(huì)發(fā)生有效信號(hào)的頻譜混疊。為了避免出現(xiàn)混疊現(xiàn)象，采樣頻率應(yīng)滿足式(1)，同時(shí)也要保證采樣頻率大于2B。

(1)

式中,fc，B，fs，m為信號(hào)中心頻率、信號(hào)帶寬、采樣頻率、重復(fù)周期。ADS-B接收系統(tǒng)的中頻信號(hào)為60 MHz，帶寬為2 MHz，經(jīng)計(jì)算確定系統(tǒng)采樣頻率為50 MHz。

對(duì)信號(hào)進(jìn)行欠采樣，減少了抽樣點(diǎn)數(shù)目和后續(xù)數(shù)據(jù)處理工作量，大大減輕了FPGA芯片對(duì)信號(hào)處理的負(fù)擔(dān)，同時(shí)降低了整個(gè)通信系統(tǒng)對(duì)AD器件和FPGA芯片的性能要求[21]，使得實(shí)際系統(tǒng)采用普通芯片就能滿足需求。

3.1.2 PPM解碼

由于接收到的1090 MHz信號(hào)會(huì)包括A模式、C模式、A/C模式等信號(hào)，因此需要對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行前導(dǎo)脈沖識(shí)別檢測(cè)，若是S模式信號(hào)，則繼續(xù)處理信號(hào)；若不是，則丟棄。根據(jù)報(bào)頭信息的特點(diǎn)以及 DO-260A[22]技術(shù)協(xié)議，對(duì)信號(hào)報(bào)頭的識(shí)別包括有效脈沖的位置及脈沖持續(xù)的時(shí)間兩部分，即主要判斷在0 μs、1.0 μs、3.5 μs、4.0 μs處是否有脈沖出現(xiàn)且每一個(gè)脈沖持續(xù)的時(shí)間(一般大于0.3 μs)。利用狀態(tài)機(jī)的方式設(shè)計(jì)Verilog程序，循環(huán)檢測(cè)前導(dǎo)脈沖直到符合信號(hào)格式再對(duì)后續(xù)的信號(hào)部分進(jìn)行處理，否則丟棄。

根據(jù)PPM編碼原理，前0.5 μs為高電平，后0.5 μs為低電平則為“1”位，反之為“0”位，所以通過(guò)判斷信號(hào)的上升沿和下降沿就能夠判斷出112位數(shù)據(jù)位的值。首先需要程序判斷定位到第一個(gè)數(shù)據(jù)位的上升沿(下降沿)的位置。在定位到第一個(gè)數(shù)據(jù)位的上升沿(下降沿)初始位置之后，記錄采樣數(shù)據(jù)data_buf，然后與間隔5個(gè)clk后的輸入數(shù)據(jù)data_in進(jìn)行比較，若data_in-data_buf>δ則表示上升沿，為數(shù)據(jù)“0”位；若data_buf-data_in>δ則為數(shù)據(jù)“1”位；若data_in>data_buf且data_in-data_buf<δ則設(shè)置為低置信度“0”；若data_in

3.1.3 CRC校驗(yàn)及糾錯(cuò)

對(duì)采樣數(shù)據(jù)PPM解碼后，需要通過(guò)CRC校驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證解碼是否準(zhǔn)確。ADS-B系統(tǒng)采用CRC-24循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，生成的多項(xiàng)式為：

G(x)=x24+x23+x22+x21+x20+x19+x18+

x17+x16+x15+x14+x13+x12+x10+

x3+1

(2)

CRC校驗(yàn)過(guò)程為：112位數(shù)據(jù)從第一個(gè)開(kāi)始不為0的數(shù)據(jù)位與25位生成多項(xiàng)式的系數(shù)進(jìn)行按位異或運(yùn)算，將得到的余數(shù)與112位數(shù)據(jù)的下一個(gè)數(shù)據(jù)位繼續(xù)按位異或運(yùn)算，重復(fù)上述過(guò)程直到112位數(shù)據(jù)中為1的最高位數(shù)小于25為止。如果得到的余數(shù)等于0，則表示正確接收數(shù)據(jù)，否則表示數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程出現(xiàn)誤碼，此時(shí)余數(shù)為錯(cuò)誤樣圖。當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，將錯(cuò)誤樣圖與校驗(yàn)子進(jìn)行對(duì)比，找到錯(cuò)誤數(shù)據(jù)位然后進(jìn)行糾錯(cuò)即可。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸

ADS-B數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲笏俾蕿? M/s，不能直接通過(guò)串口傳輸給上位機(jī)。為了解決數(shù)據(jù)傳輸速率匹配問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)采用FIFO存儲(chǔ)器，將接收到的數(shù)據(jù)先通過(guò)FIFO緩存，然后經(jīng)UART傳給上位機(jī)。以180海里每秒100架飛機(jī)，每架飛機(jī)每秒廣播2次計(jì)算，則實(shí)際每秒接收數(shù)據(jù)22400字節(jié)，因此設(shè)計(jì)大小為2014 words的FIFO存儲(chǔ)器能夠滿足系統(tǒng)需求。

3.3 數(shù)據(jù)解算

3.3.1 飛機(jī)身份信息解算

在ADS-B消息中，“AA”字段位于消息格式第9-32位，表示發(fā)射裝置的地址編碼。如當(dāng)接收信號(hào)前32位數(shù)據(jù)為“10001101_01111000_00000000_11010111”時(shí)，表示DF=17的ADS-B消息，解算可得飛機(jī)的ICAO離散地址為“7800D7”，國(guó)籍為中國(guó)。

飛機(jī)的身份信息由8個(gè)字符表示，每個(gè)字符由6個(gè)bit數(shù)據(jù)共同決定。當(dāng)6個(gè)bit位的值為“1～26”時(shí)對(duì)應(yīng)的字母為“A～Z”；當(dāng)6個(gè)bit位值為“48～57”時(shí)，根據(jù)ASCII碼對(duì)應(yīng)數(shù)字為“0～9”；當(dāng)6個(gè)bit位值不在這個(gè)范圍內(nèi)時(shí)，不解算。

3.3.2 飛機(jī)位置信息解算

S模式信號(hào)高度信息有兩種編碼方式，一種是與C模式高度編碼方式相同，另外一種是以25英尺增量方式編碼[23]。可根據(jù)“ME”字段第16 bit位“D1”確定是何種編碼方式。若D1=1，則以25英尺增量方式編碼。對(duì)應(yīng)的解碼算法為：去掉數(shù)據(jù)位的第48位，將剩下的11位數(shù)據(jù)組成二進(jìn)制，真實(shí)的高度為英尺。若D1=0，則編碼方式與C模式相同。對(duì)應(yīng)的解碼算法為：去掉最高位D2，將7位格雷碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，然后乘以500英尺增量，根據(jù)相乘結(jié)果的尾數(shù)加上相應(yīng)的增量即可。

在ADS-B位置消息中，經(jīng)緯度編碼采用CPR編碼方式。CPR坐標(biāo)系統(tǒng)從赤道向兩極、從本初子午線向東把地球分成多個(gè)經(jīng)緯度區(qū)域。在空中位置字段中第54-88位為經(jīng)緯度編碼數(shù)據(jù)。第54位為奇偶編碼位，為“0”時(shí)表示偶編碼，為“1”時(shí)表示奇編碼。緯度編碼方式如下：

將地球緯度劃分為4*NZ個(gè)區(qū)域，NZ=15，各區(qū)域大小均勻。區(qū)域大小計(jì)算如式如(3)所示：

(3)

式(3)中：i=0表示偶編碼方式；i=1表示奇編碼方式。將NZ=15代入計(jì)算得Dlat0=6°，Dlat1=6.10169°。把輸入的緯度(-90°～ +90°)轉(zhuǎn)化成(bins)代碼(0～131071)，如公式(4)所示：

(4)

式(4)中2Nb=131072。由于上式為取整運(yùn)算，塊的緯度中線絕大部分情況下不等于輸入的緯度值，因此利用還原塊(bins)的緯度中心線，式(5)為其計(jì)算公式。

(5)

經(jīng)度編碼方式與緯度編碼方式相同，在此不做過(guò)多敘述。根據(jù)經(jīng)緯度消息的CPR編碼方式，可逆向求解得到空中飛機(jī)經(jīng)緯度坐標(biāo)。

3.3.3 空中速度信息解算

對(duì)空中速度解算包括東西方向和南北方向速度的解算，以及兩個(gè)方向的合成速度，方向值表示飛機(jī)偏離正北方向的角度。如當(dāng)東西向編碼為“0000_1001_011”，南北向編碼為“0000_1111_101”，經(jīng)計(jì)算可得東西速度為75 kts/h，南北速度為125 kts/h。利用勾股定理計(jì)算可得合成速度為145.77 kts/h，偏離正北方向30.96°。

3.4 上位機(jī)顯示

在完成ADS-B數(shù)據(jù)解算后，需要通過(guò)上位機(jī)界面實(shí)時(shí)顯示解算結(jié)果。在Visual C++6.0環(huán)境下，使用CListCtrl 控件對(duì)接收到的每幀數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。考慮到每架飛機(jī)都有唯一固定的ICAO地址，因此在顯示時(shí)可將每架飛機(jī)的位置、速度和身份信息整合在一起顯示。先在CListCtrl 控件的“地址”欄查詢現(xiàn)有的ICAO地址，若存在，則改變對(duì)應(yīng)行的數(shù)據(jù)，否則在CListCtrl控件的末尾添加一條新記錄。使用該方法可使同一架飛機(jī)的所有信息在上位機(jī)界面上只用一行顯示即可，符合視覺(jué)習(xí)慣。

4 系統(tǒng)試驗(yàn)分析

ADS-B信號(hào)會(huì)受到地面反射或其他方位飛機(jī)發(fā)出的信號(hào)干擾，同時(shí)也會(huì)受到同頻段其他航空管制信號(hào)的干擾，這些都會(huì)影響接收信號(hào)的識(shí)別與處理，因此為了全面評(píng)價(jià)ADS-B接收系統(tǒng)性能，需要通過(guò)外場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)的性能以及實(shí)時(shí)處理效果。

將硬件系統(tǒng)搭建完成后，利用Quartus自帶的邏輯分析儀SiganlTapII觀察信號(hào)處理過(guò)程中各個(gè)模塊輸出的信號(hào)，同時(shí)觀察上位機(jī)顯示界面。如圖4所示，ad_out為AD采集輸出的數(shù)據(jù)，signal為PPM解碼結(jié)果，從仿真結(jié)果可以看出AD能夠?qū)崟r(shí)采集數(shù)據(jù)，且PPM解碼也有輸出。如圖5所示，上位機(jī)界面能夠?qū)崟r(shí)顯示周?chē)沼騼?nèi)經(jīng)過(guò)的飛機(jī)信息，包括經(jīng)度、緯度、速度等。

圖4 FPGA實(shí)時(shí)仿真結(jié)果

圖5 上位機(jī)顯示界面

雖然上位機(jī)能夠?qū)崟r(shí)顯示解算結(jié)果，但解算結(jié)果的準(zhǔn)確性并未得到驗(yàn)證，因此需要將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)解算結(jié)果與英國(guó)進(jìn)口的SBS-3型ADS-B接收設(shè)備數(shù)據(jù)解算結(jié)果進(jìn)對(duì)比。試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比如下：

表3 位置、地址、身份解算結(jié)果

續(xù)表

序號(hào)解算設(shè)備飛機(jī)地址飛機(jī)身份高度/英尺緯度/°經(jīng)度/°26試驗(yàn)780356CCA41122560034.1596108.51824SBS-3780356CCA41122560034.159108.51827試驗(yàn)780892CDG47973007534.2266109.00903SBS-3780892CDG47973007534.226109.01128試驗(yàn)7807A8CSZ9243147534.4033108.72665SBS-37807A8CSZ9243147534.403108.72729試驗(yàn)780827CXA8269502534.2006108.66760SBS-3780827CXA8269502534.201108.66730試驗(yàn)7809A7CCD8925415034.4818108.83527SBS-37809A7CCD8925415034.482108.83531試驗(yàn)7807A8CSZ9243137534.4073108.73208SBS-37807A8CSZ9243137534.407108.73232試驗(yàn)780E07CSN3793525034.2474108.79306SBS-3780E07CSN3793525034.247108.79533試驗(yàn)7802CBCQH86403110034.4604108.89185SBS-37802CBCQH86403110034.462108.89234試驗(yàn)7800E1CHH7838307534.3520108.65596SBS-37800E1CHH7838307534.352108.65635試驗(yàn)780C05CES21852907534.2700108.75761SBS-3780C05CES21852907534.268108.75936試驗(yàn)78005BEU2742672534.2575108.85416SBS-378005BEU2742672534.258108.85437試驗(yàn)7BB12FCHH7852527534.2522108.70005SBS-37BB12FCHH7852527534.252108.70038試驗(yàn)78005BEU2742542534.2324108.67894SBS-378005BEU2742542534.232108.67939試驗(yàn)780C6DGCR76632255033.8840108.98941SBS-3780C6DGCR76632255033.884108.98840試驗(yàn)78088ECZ36543210034.3223108.56997SBS-378088ECZ36543210034.322108.57041試驗(yàn)780CE9CSC88933710034.3105108.86717SBS-3780CE9CSC88933710034.311108.86742試驗(yàn)780C6DGCR76632257533.8828108.99491SBS-3780C6DGCR76632257533.883108.99643試驗(yàn)7803B6ZH9512320034.4051108.72929SBS-37803B6ZH9512320034.405108.72944試驗(yàn)7802F0CSN69563010034.2364108.97653SBS-37802F0CSN69563010034.237108.977

表4 速度、地址、身份解算結(jié)果

續(xù)表

序號(hào)解算設(shè)備飛機(jī)地址飛機(jī)身份速度(海里/小時(shí))偏離正北方向/°4試驗(yàn)7807A4CXA8273364.585290.722SBS-37807A4CXA8273364.6290.75試驗(yàn)7807A4CXA8273364.585290.722SBS-37807A4CXA8273364.6290.76試驗(yàn)780B81CES5299480.9130.3508SBS-3780B81CES5299480.930.47試驗(yàn)79A014CES2398277.186315.0SBS-379A014CES2398277.2315.08試驗(yàn)7807A4CXA8273364.585290.722SBS-37807A4CXA8273364.6290.79試驗(yàn)780CDACES2779375.48284.813SBS-3780CDACES2779375.5284.810試驗(yàn)780B81CES5299480.9130.3508SBS-3780B81CES5299480.930.411試驗(yàn)780B81CES5299480.9130.3508SBS-3780B81CES5299480.930.412試驗(yàn)7807A4CXA8273364.94290.868SBS-37807A4CXA8273364.9290.913試驗(yàn)780B81CES5299480.9130.3508SBS-3780B81CES5299480.930.414試驗(yàn)780CDACES2779388.398305.04SBS-3780CDACES2779388.4305.015試驗(yàn)780B81CES5299481.41630.4535SBS-3780B81CES5299481.430.516試驗(yàn)79A014CES2398228.484316.596SBS-379A014CES2398228.5316.617試驗(yàn)780700OKA288T373.129184.458SBS-3780700OKA288T373.1184.518試驗(yàn)7809C0CES2368172.627313.122SBS-37809C0CES2368172.6313.119試驗(yàn)7809C0CES2368175.208252.392SBS-37809C0CES2368175.2252.420試驗(yàn)780DCECHH7880274.61227.3115SBS-3780DCECHH7880274.627.321試驗(yàn)780BDFCHH7111442.115197.779SBS-3780BDFCHH7111442.1197.822試驗(yàn)780AD5CES2955288.721259.625SBS-3780AD5CES2955288.7259.623試驗(yàn)780356CCA4112445.567194.691SBS-3780356CCA4112445.6194.724試驗(yàn)780701OKA2823174.77450.5722SBS-3780701OKA2823174.850.625試驗(yàn)780DBBGCR6503184.621226.536SBS-3780DBBGCR6503184.6226.526試驗(yàn)780106CES2330132.00849.9166SBS-3780106CES2330132.049.927試驗(yàn)780DBBGCR6503187.417226.081SBS-3780DBBGCR6503187.4226.128試驗(yàn)7809A7CCD8925199.25149.2739SBS-37809A7CCD8925199.349.3

續(xù)表

通過(guò)分析大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，飛機(jī)的身份、高度信息解算沒(méi)有偏差，這是由于飛機(jī)身份信息與飛機(jī)的飛行狀態(tài)、系統(tǒng)的更新率、靈敏度沒(méi)有直接關(guān)系；飛機(jī)在平飛過(guò)程中，高度變化很小，且S模式編碼方式是以25英尺增量方式編碼，因此高度信息解算沒(méi)有偏差。經(jīng)緯度解算結(jié)果部分會(huì)存在0.002°以內(nèi)的偏差，如第2、8、10組數(shù)據(jù)經(jīng)度解算結(jié)果有0.002°的誤差；第10、13、17組數(shù)據(jù)緯度解算結(jié)果有0.001°誤差；速度解算結(jié)果一致，方向解算結(jié)果存在0.1°的偏差，如第6、10、18組數(shù)據(jù)。造成經(jīng)緯度、速度、方向解算結(jié)果與SBS-3系統(tǒng)存在微小偏差，是由于飛機(jī)飛行過(guò)程中發(fā)射ADS-B信號(hào)的速率快，兩個(gè)系統(tǒng)靈敏度和數(shù)據(jù)刷新率存在差異，因此兩個(gè)數(shù)據(jù)解算結(jié)果存在偏差，但差異很小，可認(rèn)為解算結(jié)果合理。

在某一時(shí)間段內(nèi)，以1秒為間隔，選取628個(gè)時(shí)刻，對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)接收到的飛機(jī)數(shù)目統(tǒng)計(jì)，試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

圖6 試驗(yàn)系統(tǒng)接收飛機(jī)數(shù)量

從上圖可以看出，試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行初期所接收到飛機(jī)的數(shù)量沒(méi)有SBS-3系統(tǒng)接收到數(shù)目多，但當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后(約三分鐘)后，兩系統(tǒng)接收數(shù)量相同；四分半鐘后，試驗(yàn)系統(tǒng)所接收到的飛機(jī)數(shù)量和SBS-3系統(tǒng)一樣；隨著試驗(yàn)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，5分鐘之后試驗(yàn)系統(tǒng)接收到的飛機(jī)數(shù)量大于SBS-3系統(tǒng)，表明本文所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)系統(tǒng)能夠接收更微弱的信號(hào)，接收范圍更廣。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)系統(tǒng)試驗(yàn)可得，本文設(shè)計(jì)的ADS-B接收系統(tǒng)接收范圍廣，數(shù)據(jù)處理速度快、精度高，具有較少的錯(cuò)誤解算率和較高的集成度，符合ADS-B接收設(shè)備要求。