2018年第37卷第9期
传感器与微系统（Transducer and Microsystem Technologies）
105
DOI:10.13873/J.10009787(2018)09010503
飞机自动相关监视信号接收系统设计*
吴凯峰，宋东，刘柏兵，李哲，钟昊天（西北工业大学航空学院，陕西西安710072）
摘要：针对低成本、高性能的广播式自动相关监视（ADS-B）系统的设计需求，研究了ADS-B信号接收技术，并基于软件无线电技术，设计了基于1090ES模式的ADS-B信号软件接收机模型，并利用通用软件无线电平台（USRP）及图形化语言LabVIEW对设计进行了验证，实现了对民航航班ADS-B信号的实时接收。
关键词：广播式自动相关监视接收机；通用软件无线电平台；软件无线电
中图分类号：V24
文献标识码：B
文章编号：1000-9787(2018)09-0105-03
Design of receiving system for airplane automatic
dependent surveillance signal*
WU Kai-feng,SONG Dong, LIU Bai-bing,LI Zhe,ZHONG Hao-tiar
(School of Aeronautics,Northwestern Polytechnical University,Xi'an 710072,China)
Abstract : Aiming at design requirement of of low-cost and high-performance of automatic dependent surveillance-broadcast( ADSB) system,ADSB signal receiving technology is studied,and based on software radio technology , a kind of ADSB signal software receiver model of 1090ES mode is designed. Universal software radio platform( USRP) , and graphical language LabVIEW are used to verify the design. Rreceiving of ADS-B signal of civil aviation flight is realized in real time.
Keywords: automatic dependent surveillance-broadcast ( ADSB ) receiver; universal software radio platform( USRP) ; software radio
0引言
传统的接收机大多采用专用集成电路技术具有可扩展性差、算法无法升级及产品更新换代的时间较长的缺点。随者软件无线电理念的产生与技术的不断发展，软件接收机逐步取代传统接收机，运用于各种类型信号的接收。软件接收机充分发挥了软件无线电的思想一一硬件软件化，将数字信号处理模块整体交由软件来处理，使接收机研发过程中对灵活性的要求得到最大限度的提高。
本文设计的广播式自动相关监视（automatic dependent surveillance-broadcast，ADS-B）软件接收机系统，包括确定软件无线电的采样结构与数字前端结构及对采样频毫与数字下变频参数的分析，并设计了相应的软件处理模块。为了证明设计的软件接收机系统的可行性，利用通用软件无线电平台（universalsoftwareradioplatform，USRP）及图形化语言LabVIEW对设计验证，进行实际的ADS-B信号接收，实验结果证明了设计的ADS-B软件接收机系统的有效性。
收稿日期：2017-05-26
*基金项目：西北工业大学研究生创意创新种子基金资助项目（72017002）
1ADS-B信号接收模型
1.11090ES模式ADS-B信号格式
1090ES(1090MHzS模式扩展电文数据链）是一种基于S模式应答机的技术，采用频率为1090MHz。ADS-B消息数据块格式采用脉冲位置调制（pulsepositionmodula tion，PPM)缩码，在每一个被传输的脉冲前半部分为1，而后半部分为0,其中一个完整的ADS-B信号由8μs的前导报头脉冲和112μs数据信息位脉冲组成，如图1所示。
前同步脉冲8
0.0 0.5 1.03.5 4.5
数据脉冲113
7
bitibita 8.0 9.0
图1ADS-B信号格式
1.2ADS-B信号接收机原理模型
biat bit oli bli lo 时间/μs
设计的ADS-B接收机系统原理模型分为硬件部分（模拟部分与数字前端)与软件部分（数字后端），其接收系统