Необходимое аппаратное и программное обеспечение

Чтобы запустить этот пример с помощью записанных сигналов, вам нужно следующее программное обеспечение:

Для приема сигналов в режиме реального времени необходимо также одно из следующих устройств SDR и соответствующий пакет поддержки дополнение:

Полный список платформ SDR, поддерживаемых Communications Toolbox, см. в разделе «Поддерживаемые аппаратные средства» страницы Программно определяемого радио (SDR).

Введение

Для получения информации о схеме сигнализации Mode-S и технологии ADS-B для слежения за воздушными судами см. пример отслеживания самолетов с использованием сигналов ADS-B MATLAB ®.

Структура приемника

Следующий блок суммирует структуру кода приемника. Обработка состоит из четырех основных частей: Signal Source, Physical Layer, Message Parser и Data Viewer.

Источник сигнала

Этот пример может использовать источники сигналов от:

Здесь расширенное сообщение squitter имеет длину 120 микросекунд, поэтому источник сигнала сконфигурирован для обработки достаточного количества выборок, чтобы содержать 180 расширенных сообщений squitter сразу и установить SamplesPerFrame свойства сигнала соответственно. Остальная часть алгоритма ищет пакеты Mode-S в этой системе координат данных и выводит все правильно идентифицированные пакеты. Этот тип обработки определяется как пакетная обработка. Альтернативным подходом является обработка одного расширенного сообщения squitter за раз. Этот подход обработки одного пакета несет в 180 раз больше накладных расходов, чем пакетная обработка, в то время как он имеет в 180 раз меньше задержек. Поскольку приемник ADS-B допускает задержку, была использована пакетная обработка.

Физический слой

Выборки основной полосы частот, принятые от источника сигнала, обрабатываются физическим (PHY) слоем для получения пакетов, которые содержат информацию заголовка слоя PHY и необработанные биты сообщений. Следующая схема показывает структуру физического слоя.

Радио RTL-SDR способно использовать частоту дискретизации в области значений [200e3, 2.8e6] Гц. Когда RTL-SDR радио является источником, пример использует частоту дискретизации 2,4e6 Гц и интерполирует в 5 раз до практической частоты дискретизации 12e6 Гц.

Радио ADALM-PLUTO способно использовать частоту дискретизации в области значений [520e3, 61.44e6] Гц. Когда источником является радио ADALM-PLUTO, пример дискретизирует вход непосредственно на 12 МГц.

Со скоростью передачи данных 1 Мбит/с и практической частотой дискретизации 12 МГц на символ приходится 12 выборки. В цепь обработки приема используются величины сложных символов.

Пакетный синхронизатор работает с подкадрами данных, которые эквивалентны двум расширенным пакетам-сквиттерам, то есть 1440 выборок на 12 МГц или 120 микросекундах. Эта длина подкадра гарантирует, что в подкадре может быть найден целый расширенный квантовочный пакет. Пакетный синхронизатор сначала коррелирует принятый сигнал с преамбулой 8 микросекунд и находит пиковое значение. Затем он проверяет найденную точку синхронизации, проверяя, подтверждает ли она последовательность преамбулы [1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0], где '1' представляет высокое значение, а '0' представляет низкое значение.

Схема модуляции Mode-S PPM задает два символа. Каждый символ имеет два чипа, где один имеет высокое значение, а другой имеет низкое значение. Если первый чип высок, за которым следует низкий чип, это соответствует символу 1. В качестве альтернативы, если первый чип является низким, за которым следует высокий чип, то символ равен 0. Анализатор битов демодулирует полученные чипы и создает двоичное сообщение. Двоичное сообщение проверяется с помощью проверки CRC. Выходы анализатора битов являются вектором пакетов заголовков физического слоя Mode-S, которые содержат следующие поля:

Анализатор сообщений

Анализатор сообщений обрабатывает необработанные биты на основе типа пакета, как описано в [2]. Этот пример может анализировать короткие пакеты squiter и расширенные пакеты squitter, которые содержат воздушную скорость, идентификацию и данные о положении в воздухе.

Средство просмотра данных

Средство просмотра данных показывает полученные сообщения на графическом интерфейсе пользователя (GUI). Для каждого типа пакета показано количество обнаруженных пакетов, количество правильно декодированных пакетов и частота ошибок пакета (PER). Когда данные захвачены, приложение перечисляет информацию, декодированную из этих сообщений, в табличной форме.

Запуск карты и логарифмических данных

Вы также можете запустить карту и начать логгирование текстовых файлов с помощью двух переключателей ползунка (Launch Map и Log Data).

Следующие рисунки иллюстрируют, как приложение отслеживает и перечисляет детали рейса и отображает их на карте.

Избранная библиография