基于FPGA的ADS-B信號(hào)報(bào)頭檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)(ADS-B)是一種應(yīng)用于空中交通監(jiān)管的技術(shù)手段。ADS-B系統(tǒng)可以通過機(jī)載設(shè)備廣播飛機(jī)的呼號(hào)、位置、高度、速度和其他一些參數(shù)信息。由于ADS-B優(yōu)良的數(shù)據(jù)傳輸功能,ADS-B可應(yīng)用于各種空域監(jiān)視及機(jī)場場面監(jiān)視。相對(duì)于雷達(dá)監(jiān)視而言,ADS-B系統(tǒng)的監(jiān)視精度高、信息更新率快、地面設(shè)備建設(shè)和維護(hù)的成本低。由于這些優(yōu)勢的存在,在不久的將來ADS-B系統(tǒng)必將代替雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)成為航空監(jiān)管的主要方式。因此,ADS-B信號(hào)的接收

2、及處理是空中管制系統(tǒng)的一個(gè)重要研究方向,具有十分重要的意義。
　　ADS-B系統(tǒng)的諸多優(yōu)勢使得這項(xiàng)技術(shù)有很大的研究價(jià)值,本課題對(duì)其接收機(jī)解碼板的解碼方式中的報(bào)頭檢測部分進(jìn)行了深入的研究。本文首先介紹了ADS-B系統(tǒng)的背景和國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r,明確了以檢測實(shí)測ADS-B數(shù)字基帶信號(hào)的報(bào)頭為主要的工作目標(biāo)。隨后,本文闡述了ADS-B系統(tǒng)中信號(hào)發(fā)送和接收的基本原理,并對(duì)ADS-B系統(tǒng)不同傳輸方式進(jìn)行了比較。接著,本文說明了S模式ADS-B

3、信號(hào)的編碼方式、消息結(jié)構(gòu)。然后,本文介紹了ADS-B信號(hào)報(bào)頭檢測的理論處理算法。為了在硬件上更容易實(shí)現(xiàn)算法,本文對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。最后,本文介紹了ADS-B信號(hào)處理的軟件平臺(tái)和硬件架構(gòu),并具體闡明了如何在FPGA中通過算法的處理實(shí)現(xiàn)S模式ADS-B信號(hào)報(bào)頭的提取。
　　本課題的主要工作在于通過對(duì)報(bào)頭檢測的算法研究將實(shí)測S模式ADS-B信號(hào)進(jìn)行報(bào)頭提取。軟件方面,傳統(tǒng)算法需要反復(fù)比較取舍,不利于硬件實(shí)現(xiàn)。本課題改進(jìn)了理論的報(bào)頭處理算法

4、,并通過EDA軟件仿真對(duì)ADS-B信號(hào)報(bào)頭處理的效果進(jìn)行驗(yàn)證。硬件方面,本課題設(shè)計(jì)了解碼板報(bào)頭處理部分的硬件結(jié)構(gòu),合理布置了以FPGA為主要芯片的硬件電路。然后繪制出電路的原理圖、制板、焊接、調(diào)試,最終在硬件上實(shí)現(xiàn)報(bào)頭提取的功能。
　　本課題中,報(bào)頭提取的基本實(shí)現(xiàn)方式是運(yùn)用Verilog語言編程在QuartusII軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)報(bào)頭提取的算法并將程序下載到FPGA芯片中。輸入信號(hào)通過芯片中程序的處理將自動(dòng)檢索出ADS-B信號(hào)的8?