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随着基于S模式的广播式自动相关监视技术ADS-B在新一代空中交通管制系统中的运用,业界对S模式以及ADS-B的研究和应用逐渐深入。ADS-B广播消息以S模式应答信号(即1090ES信号)为载体,数据格式采用S模式中的DF17。因此,有必要深入研究对S模式应答信号的处理以及对DF17数据的解析。另一方面,随着世界航空业务的飞速发展,空中交通的信息传输需求不断增加,1090ES信号容量不足的问题日益显现,因此,对1090ES信号进行容量扩充势在必行。本文以标准1090ES信号为基础,对DF17数据做了详细解析,再针对一种基于脉内调相的1090ES信号扩容技术,研究了扩容技术中的调制、载波同步、PPM解码以及相位解调等算法,并利用GNU Radio+USRP实验平台,实现了1090ES扩容信号的收发处理。主要工作如下:1、对DF17数据进行字段解析及相关编解码算法研究,详细解析了五种ADS-B消息类型,包括消息的字段结构及相关字段的编码定义等内容。重点研究了飞机空中速度信息的编码、飞机位置消息中的的C模式高度编码算法以及经纬度信息的紧凑位置报告(Compact Position Reporting,CPR)编解码算法。其中,CPR编码算法可以将飞机的经纬度信息分别有效地编码为消息中的17位二进制数,且其中不包含高比特位(如经纬度方向);CPR解码算法根据奇偶两种编码格式解码出飞机的正确位置。2、研究了基于8PSK相位调制的1090ES信号扩容技术,包括1090ES扩容信号的调制,接收端扩容信号的载波同步,PPM解码及相位解调等过程。针对1090ES扩容信号的间断性特点,重点研究了分段性前馈差分频偏估计算法,并对最佳差分间隔dT进行了综合分析和选取,最终选出10dT(28)?s。通过MATLAB仿真,对1090ES扩容信号的解码性能进行了验证和分析。在3dB信噪比条件下,PPM解码正确率可达到0.9929,相位信息解码正确率为0.895。3、利用GNU Radio+USRP实验平台,实现了基于1090ES标准信号的DF17数据和1090ES扩容信号的收发处理,包括标准信号的PPM解码和经纬度信息的CPR编解码,扩容信号的产生,报头检测,PPM解码,载波同步及相位解调等过程,并结合matlab对扩容信号的解码结果做了统计分析,在实验室环境下,PPM解码正确率可达到0.99,相位信息解码正确率为0.86。