主要内容

Simulink中ADS-B信号的飞机跟踪金宝app

本示例向您展示如何使用Simulink®和Communications Toolbox™处理自动相关监视广播(ADS-B)信号来跟踪飞机。金宝app您可以使用捕获和保存的信号,也可以使用RTL-SDR Radio或ADALM-PLUTO Radio实时接收信号。如果您有Mapping Toolbox™,该示例可以在地图上显示被跟踪的平面。

所需硬件和软件

要使用捕获的信号运行此示例,您需要Simulink®和Communications Toolbox™软件。金宝app

要实时接收信号,您还需要以下SDR设备之一和相应的软件外接程序:

  • RTL-SDR无线电和通信工具箱支持包RTL-SDR无线电附加组件金宝app

  • ADALM-PLUTO无线电和通信工具箱支持包模拟设备ADALM-PLUTO无线电插件金宝app

的“通信工具箱”支持的SDR平台的完整列表,请参阅“受支持的硬件”部分金宝app软件定义无线电(SDR)发现页面

简介

有关Mode-S信令方案和ADS-B跟踪飞机技术的介绍,请参阅使用ADS-B信号跟踪飞机MATLAB®的例子。

接收机结构

下面的方框图总结了接收方代码结构。该处理过程有四个主要部分:信号源、物理层、消息解析器和数据查看器。

信号源

这个例子可以使用信号源:

  1. “捕获信号”:写入文件并使用2.4 Msps基带文件读取器块获取的无线信号

  2. “RTL-SDR无线电”:2.4 Msps的RTL-SDR无线电

  3. " ADALM-PLUTO ": ADALM-PLUTO无线电,采样速率为12 Msps

在这里,扩展的squitter消息有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,并进行设置SamplesPerFrame相应的信号属性。算法的其余部分在这一数据帧中搜索Mode-S数据包,并输出所有正确识别的数据包。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的squitter消息。这种单包处理方法的开销是批处理的180倍,而延迟是批处理的180倍。由于ADS-B接收机具有耐延迟特性,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。下面的图表显示了物理层结构。

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,并插值5倍到12e6 Hz的实际采样率。

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

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

包同步器工作在数据的子帧上,相当于两个扩展的squitter包,即1440个样本在12 MHz或120微秒。这个子帧长度确保在子帧中可以找到整个扩展的压缩包。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,它通过检查找到的同步点是否与序文序列[1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0]确认,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,其中一个有高值,另一个有低值。如果第一个芯片是高芯片,然后是低芯片,这对应的符号是1。或者,如果第一个芯片是低芯片,然后是高芯片,那么符号为0。位解析器解调接收到的芯片并创建一个二进制消息。使用CRC检查器对二进制消息进行验证。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:

  • RawBits:原始消息位

  • CRCError: CRC校验为FALSE, CRC校验失败为TRUE

  • 时间:接收时间,以秒为单位,从接收开始

  • DF:下行格式(报文类型)

  • CA:能力

消息解析器

消息解析器根据[所描述的包类型处理原始位。2].本例可以解析包含机载速度、识别和机载位置数据的短压缩包和扩展压缩包。

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。对于每种数据包类型,显示了检测到的数据包数、正确解码的数据包数和数据包错误率(PER)。当数据被捕获时,应用程序以表格形式列出从这些消息解码的信息。

发射地图和日志数据

您还可以使用两个滑块开关(launch map和Log Data)启动地图并开始文本文件日志记录。

  • 日志数据* -当Log Data是On时,它将捕获的数据保存在TXT文件中。您可以将保存的数据用于后期处理。

  • 发布地图-当发射地图打开时,地图将会在被跟踪的航班可以看到的地方发射。注意:如果要使用此特性,必须具有映射工具箱的有效许可证。

下图演示了应用程序如何跟踪和列出航班详细信息,并在地图上显示它们。

选定的参考书目

  1. 国际民用航空组织,附件10,第四卷。监控和防撞系统。

  2. S型服务和扩展式喷管技术规定(Doc 9871)