【摘要】：廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)是航空監(jiān)視的主要新技術(shù)之一,飛機(jī)通過(guò)對(duì)外廣播包含位置、身份、速度等信息的ADS-B報(bào)文,實(shí)現(xiàn)信息共享和空中交通監(jiān)視。目前ADS-B監(jiān)視系統(tǒng)以地面系統(tǒng)為主,由于地面基站的覆蓋范圍小、部署成本高,陸基ADS-B系統(tǒng)不利于覆蓋大面積的空域以及洋區(qū)和偏遠(yuǎn)地區(qū)。因此,星基ADS-B系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。與陸基ADS-B系統(tǒng)相比,星基系統(tǒng)具有一系列新的特點(diǎn),包括覆蓋范圍更廣,信噪比更低,信號(hào)功率差異更小。這些新特點(diǎn)使ADS-B信號(hào)在星載ADS-B接收機(jī)處的沖突更加嚴(yán)重。本文主要研究星基ADS-B多重交疊信號(hào)的分離算法。獨(dú)立成分分析(ICA)是當(dāng)今盲信號(hào)分離的主要技術(shù)手段之一。本文對(duì)信號(hào)交疊模式進(jìn)行建模分析,通過(guò)計(jì)算信號(hào)交疊概率和飛機(jī)數(shù)量的關(guān)系,闡明了信號(hào)分離的必要性和重要性。共采用了三種不同的盲信號(hào)分離算法對(duì)星基ADS-B交疊信號(hào)進(jìn)行仿真分離,并對(duì)基于負(fù)熵的快速ICA(FastICA)算法進(jìn)行了優(yōu)化。首先,研究擴(kuò)展投影算法,并運(yùn)用該算法對(duì)星基ADS-B信號(hào)進(jìn)行分離,利用矩陣重組、秩分解等手段,最終得到源信號(hào)的估計(jì)。然后,研究ICA算法。為了減少計(jì)算量,在進(jìn)行信號(hào)分離之前,先對(duì)ADS-B交疊信號(hào)做零均值化和白化等預(yù)處理。針對(duì)FastICA算法存在的局部極大值和收斂依賴于初始權(quán)值的問(wèn)題,在經(jīng)典的FastI-CA算法中引入了松弛因子,得到松弛改進(jìn)的FastI-CA算法并將其應(yīng)用到星基ADS-B信號(hào)處理中。最后,分別采用特征矩陣近似對(duì)角化(JADE)算法和松弛改進(jìn)的FastICA算法對(duì)多重交疊ADS-B信號(hào)進(jìn)行模擬分離實(shí)驗(yàn),將采用松弛改進(jìn)的FastICA算法分離出來(lái)的信號(hào)與源ADS-B信號(hào)作相關(guān)性分析,驗(yàn)證算法的可行性,并比較松弛改進(jìn)的FastICA算法與經(jīng)典FastICA的可靠性和收斂速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這三種算法都能夠較好地解決星基ADS-B信號(hào)交疊問(wèn)題,與其他盲信號(hào)分離算法相比,松弛改進(jìn)的FastICA算法不僅減少了計(jì)算量、更適于硬件執(zhí)行,也改善了算法的魯棒性,使算法能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍收斂。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)民航大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN911.7
【圖文】：

與目前適用的程序管制間隔的要求相比，在洋區(qū)、極地和偏遠(yuǎn)地區(qū)使用星基 ADS-B系統(tǒng)將帶來(lái)以下效益：1)空中交通管理有能力在非常繁忙的偏遠(yuǎn)空域，擴(kuò)大提供 ATS 監(jiān)視服務(wù)以加強(qiáng)安全；2)減少二氧化碳和其他溫室氣體排放，有助實(shí)現(xiàn)國(guó)際民航組織的環(huán)境目標(biāo)；3)縮小航空器間的最小間隔，增加容量，提高空域效率；4)提高最佳速度、高度以及首選航路的可實(shí)現(xiàn)性；5)為航空承運(yùn)人帶來(lái)總體的巨大運(yùn)行效益并減少燃料成本。

圖 2-2 S 模式 ADS-B 信號(hào)見，S 模式 ADS-B 信號(hào)包括兩部分，即前導(dǎo)脈沖和數(shù)據(jù)塊。前 8μs ，它的特點(diǎn)是在 0μs、1μs、3.5μs 和 4.5μs 分別存在一個(gè)脈沖位，。根據(jù)長(zhǎng)短脈沖的不同，數(shù)據(jù)塊中分別存在 56bit 或者 112bit 數(shù)據(jù) 5 個(gè)主要的飛行任務(wù)字段組成：DF 位，CA 位，AA 位，ME 位和 P用脈沖位置調(diào)制(Pulse Position Modulation, PPM)方法調(diào)制的二進(jìn)制沖記作 1，后半部發(fā)脈沖記作 0，前后兩部分組成 1 個(gè) Bit 信號(hào)，依次Bit n 表示。示的是進(jìn)行編碼的傳輸描述，長(zhǎng)度為 5 個(gè)比特位，以二進(jìn)制的方、DF=18 和 DF=19 這三種格式，其中 DF=17 表示其為具有 S 模式力的應(yīng)答機(jī)發(fā)射，DF=18 表示其是由非 S 模式應(yīng)答機(jī)發(fā)射，DF=19 采用的信號(hào)是 DF=17 格式的 ADS-B 信號(hào)，DF 位字段設(shè)置為固定

于信號(hào)參考點(diǎn)的延時(shí) τj(θ，φ)，則陣元 j 所接收到的信( )( ,),jj tjt eω θ θ ττ ( , ) ( ,)TTjj r k θ = k α θ 束矢量，α(θ, φ)表示入射波的方向矢量。有,) ( ) ≈t s 以表示為 )( ,)jjj tt e eω ω θτ表示為( ,)jj ω θ τ

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5 劉輝;李佰;;粒子群算法用于盲信號(hào)分離的研究[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2010年17期

6 彭耿;黃知濤;姜文利;周一宇;;單通道盲信號(hào)分離研究進(jìn)展與展望[J];中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào);2009年03期

7 張賢達(dá),保錚;盲信號(hào)分離[J];電子學(xué)報(bào);2001年S1期

8 吳彪;沈國(guó)勤;陳娟;;盲信號(hào)分離技術(shù)在無(wú)線電頻譜管理中的應(yīng)用研究[J];中國(guó)無(wú)線電;2011年03期

9 謝勝利,王杰;一個(gè)基于盲信號(hào)分離的多路回波消除結(jié)構(gòu)[J];電子學(xué)報(bào);2004年07期

10 劉琚,梅良模,何振亞;一種盲信號(hào)分離的信息理論方法[J];山東大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1998年04期

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3 申永軍;楊紹普;孔德順;;一種基于奇異值分解的欠定盲信號(hào)分離方法[A];2008年全國(guó)振動(dòng)工程及應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議暨第十一屆全國(guó)設(shè)備故障診斷學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

4 林波;張邦寧;郭道省;;一種基于小波降噪的盲信號(hào)分離干擾抑制算法[A];第十四屆全國(guó)信號(hào)處理學(xué)術(shù)年會(huì)(CCSP-2009)論文集[C];2009年

5 劉直芳;張繼平;游志勝;;有限制的MFA-ICA的算法及其在特征提取中的應(yīng)用[A];信號(hào)與信息處理技術(shù)第三屆信號(hào)與信息處理全國(guó)聯(lián)合學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

6 呂文彪;尹成;李大衛(wèi);;一種改進(jìn)的獨(dú)立分量分析在疊后資料去噪方面的應(yīng)用[A];中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第22屆年會(huì)論文集[C];2006年

7 苗鋒;趙榮珍;;基于最大信噪比的轉(zhuǎn)子故障信息分離方法[A];2013年中國(guó)智能自動(dòng)化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第四分冊(cè)）[C];2013年

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4 丁志中;盲信號(hào)分離及其在心電和語(yǔ)音信號(hào)處理中的應(yīng)用[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

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6 張和發(fā);盲信號(hào)分離技術(shù)及其在無(wú)源定位中的應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2012年

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8 謝侃;稀疏盲分離的理論與算法研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2016年

9 李寧;頻率域盲信號(hào)分離理論研究[D];華中科技大學(xué);2007年

10 張燁;欠定混合信號(hào)的盲分離[D];上海大學(xué);2009年

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6 張懿璞;基于廣義自相關(guān)的盲信號(hào)分離[D];西安電子科技大學(xué);2010年

7 胡學(xué)友;盲信號(hào)分離技術(shù)及其應(yīng)用研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2003年

8 朱世東;盲信號(hào)分離的DSP實(shí)現(xiàn)[D];安徽大學(xué);2007年

9 劉開文;基于短時(shí)綜合相加法的語(yǔ)音盲信號(hào)分離的研究及其DSP實(shí)現(xiàn)[D];四川大學(xué);2004年

10 陳國(guó)豪;基于盲信號(hào)分離的房顫信號(hào)提取方法的研究[D];華南理工大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2766964