所需硬件和软件

要使用捕获的信号运行此示例，需要以下软件:

为了实时接收信号，还需要以下SDR设备之一和相应的支持包Add-On:金宝app

有关“通讯工具箱”支持的SDR平台的完整列表，请参阅“支持的硬件”一节金宝app软件定义无线电(SDR)发现页面．

背景

ADS-B是一种用于跟踪飞机的协同监视技术。该技术使飞机能够使用Mode-S信号方案定期广播其位置信息(高度、GPS坐标、航向等)。

s模式是一种航空应答器询问模式。当一架飞机收到询问请求时，它会发回应答器的请求故障代码．这被称为模式3A。模式s(选择)是另一种询问模式，旨在帮助避免过于频繁地询问应答器。有关模式s的详细资料，请参阅[1］.这种模式在欧洲被广泛采用，并正在逐步推广到北美。

s模式信令采用squitter报文，定义为航空无线电系统中使用的非请求报文。Mode-S有以下属性:

短消息包含以下信息:

扩展squitter (ADS-B)消息包含短squitter中的所有信息，其中一个是:

Mode-S的信号格式有一个8微秒长的同步脉冲，后面跟着56或112微秒的数据，如下图所示。

运行示例

类型ADSBExample在MATLAB命令窗口或点击链接来运行示例。运行示例时，需要输入如下信息:

该示例以表格形式显示了探测到的飞机信息，如下图所示。

如果您拥有Mapping Toolbox的有效许可证，您还可以在地图上观察飞机。

接收机结构

下面的框图总结了接收器的代码结构。处理主要分为四个部分:信号源、物理层、消息解析器和数据查看器。

信号源

这个例子可以使用三个信号源:

如果您指定“RTL-SDR”或“ADALM-PLUTO”作为信号源，该示例搜索您的计算机为您指定的无线电，无论是一个RTL-SDR无线电在无线电地址'0'或ADALM-PLUTO无线电在无线电地址'usb:0'，并使用它作为信号源。

这里扩展的squitter消息为120微秒长，因此信号源被配置为处理足够的样本以一次包含180个扩展的squitter消息，并设置SamplesPerFrame相应的信号属性。算法的其余部分在这一帧数据中搜索Mode-S包，并输出所有正确识别的包。这种类型的处理被定义为批处理。另一种方法是一次处理一个扩展squitter消息。这种单包处理方法产生的开销是批处理的180倍，而延迟却是批处理的180倍。由于ADS-B接收机具有时延容忍性，因此采用了批处理。

物理层

从信号源接收的基带样本由物理层(PHY)处理以产生包含PHY层报头信息和原始消息位的包。物理层结构如下图所示。

RTL-SDR无线电能够使用范围为[200e3, 2.8e6] Hz的采样率。当RTL-SDR无线电是源时，示例使用2.4e6 Hz的采样率，并按5倍插值到实际的12e6 Hz的采样率。

ADALM-PLUTO无线电能够使用范围[520e3, 61.44e6] Hz的采样率。当ADALM-PLUTO无线电是源时，示例直接在12兆赫兹对输入进行采样。

数据速率为1 Mbit/s，实际采样速率为12 MHz，每个符号有12个样本。接收处理链使用复杂符号的大小。

包同步器工作于相当于两个扩展squitter包的数据子帧，即12mhz或120微秒的1440个样本。这个子帧长度保证了整个扩展的squitter包包含在这个子帧中。包同步器首先将接收到的信号与8微秒的前导相关联并找到峰值。然后，它通过检查同步点是否与前导序列[1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0]匹配来验证同步点，其中'1'表示高值，'0'表示低值。

Mode-S PPM调制方案定义了两个符号。每个符号有两个芯片，其中一个具有高值，另一个具有低值。如果第一个芯片是高的，后面跟着低的芯片，这对应的符号是1。或者，如果第一个芯片是低的，然后是高的芯片，那么符号是0。位解析器解调收到的芯片并创建一个二进制信息。使用CRC检查器验证二进制消息。位解析器的输出是Mode-S物理层报头包的向量，包含以下字段:

消息解析器

消息解析器根据数据包类型从原始位中提取数据，如[2］.该示例可以解析包含航空速度、识别和航空位置数据的短squitter包和长squitter包。

数据查看器

数据查看器在图形用户界面(GUI)上显示接收到的消息。对于每种包类型，显示检测到的包数、正确解码的包数和包错误率(PER)。在捕获数据时，应用程序以表格形式列出从这些消息解码的信息。

示例代码

接收方请求用户输入并初始化变量。然后循环调用信号源、物理层、消息解析器和数据查看器。循环使用帧持续时间跟踪广播时间。

%若要更改默认设置，请将|cmdlineInput|设置为1。cmdlineInput = 0;如果cmdlineInput%从命令行请求用户输入应用程序参数userInput = helperAdsbUserInput;其他的负载(“defaultinputsADSB.mat”）;结束%根据用户输入，计算ADS-B系统参数[adsbParam, sigSrc] = helperAdsbConfig (userInput);%创建数据查看器对象并根据用户输入进行配置观众= helperAdsbViewer (“LogFileName”, userInput。LogFilename,.．.“SignalSourceType”, userInput.SignalSourceType);如果userInput。LogData startDataLog(观众);结束如果userInput。LaunchMap startMapUpdate(观众);结束创建消息解析器对象msgParser = helperAdsbRxMsgParser (adsbParam);启动查看器并初始化广播时间start(viewer) radioTime = 0;%主循环而radioTime < userInput。持续时间如果adsbParam.isSourceRadio如果adsbParam。isSourcePlutoSDR [rcv，~，lostFlag] = sigSrc();其他的(rcv, ~,失去了)= sigSrc ();lostFlag =逻辑(损失);结束其他的rcv = sigSrc ();lostFlag = false;结束%处理物理层信息(物理层)(pkt pktCnt] = helperAdsbRxPhy (rcv, radioTime adsbParam);%解析消息位(消息解析器)[味精,msgCnt] = msgParser (pkt pktCnt);%查看结果包内容(数据查看器)更新(观众、味精、msgCnt lostFlag);%更新无线电时间radioTime = radioTime + adsbparameter . frameeduration;结束停止查看器并释放信号源停止(观众)发布(sigSrc)

进一步的探索

您可以使用ADSBExampleApp应用程序进一步探索ADS-B信号。这个应用程序允许您选择信号源和改变持续时间。要启动应用程序，输入DSBExampleApp在MATLAB命令窗口或点击链接。

你可以通过下面的辅助函数来了解物理层实现的细节:

选定的参考书目