基于单站ADS-B测向技术的防欺骗系统研究

杨志强刘爱森

(四川九洲空管科技有限责任公司,四川 绵阳 621000)

0 引言

阵列天线的单站ADS-B 测向体制采用干涉仪测向技术,因其测向精度高、灵敏度高、结构简单、原理清晰以及硬件实现容易,特别适合采用现场可编程门阵列(FPGA)实现测向算法。

1 相关干涉仪测向原理

相关干涉仪原理是将阵列天线接收信号之间的相位差矢量与本地建立的样本库相位差矢量依次相关,相关后的最大相关系数对应的方位角和俯仰角为来波信号的到达角估计值。为同时计算出来波信号的方位角和俯仰角,天线阵列采用圆阵列,图1为圆阵列的几何结构。

图1 均匀圆阵几何结构

图1 中为阵元个数,为圆阵列的半径,()=()e ,为频率是的来波窄带信号,来波信号到达天线阵列的俯仰角和方位角分别是和。以原点作为参考坐标点,任意一个阵元接收到的信号滞后于信号到达参考点的时间为τ,阵元接收到的信号为:

式中:n ()为高斯白噪声,且(n ())=0,(n ())=。

τ表示为:

相应的相移为:

以上为相位差矢量与入射角度的关系,在建立样本库时,将方位角和俯仰角按上式依次递增,得到样本相位差矢量库。

2 ADS-B防欺骗系统方案仿真设计

2.1 天线孔径设计

理论上增大天线孔径可得到更高测向精度,但增大天线孔径同样带来相位模糊的影响,因此为仿真得到系统的最佳天线孔径,选定7个阵元,并在表1的条件下仿真天线孔径大小对测向精度的影响。

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