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基于GNURadio的ADS-B信号收发系统设计
基于GNURadio的ADS-B信号收发系统设计
航空器自动相关监视广播（ADS-B）是一种广泛采用的航空电子设备，用于增强机组人员和空中交通管制员对飞行器的位置和其他关键数据的可视化。其基本原理是使用在飞行器上安装的无线电收发器，定期广播警告性质的数据以帮助飞行员做出保障决策。因此，建立一个高效的ADS-B信号收发系统的需求愈加强烈。
该论文旨在介绍一种基于GNURadio的ADS-B信号收发系统设计，该系统采用自定义硬件和open-sourceGNURadio软件包结合起来，实现广播和收听ADS-B数据的功能。该方案现已在安装于飞行器上的ADS-B接收器和地面接收器中得到了广泛的应用。
硬件要求：
ADS-B信号接收器使用RaspberryPi4或类似的单板计算机，配合USBRTL-SDR软件无线电接收器。为了将信号从RTL-SDR接收器中提取出来并传递给计算机，需使用GNSS漂移补偿电路以确保准确性。
软件要求：
该系统使用GNURadio软件包作为主要框架。GNURadio是一个免费开源软件包，旨在使用户能够快速、高效地进行无线电信号处理。使用GNURadio最重要的原因之一是其开放性和适应性，允许用户根据需要添加自己的模块和组件。
配置：
按照以下步骤进行该系统的配置：
1.安装GNURadio软件包：
在安装GNURadio之前，需确保已经安装了依赖项，包括XML、PyQT、NumPy、SciPy等。GNURadio软件包通常可以从官方网站上下载。
2.建立半双工收发模块：
该模块暴露一个收听端口和一个广播端口。在该模块内部，将收听和广播信号分别设置为两个不同的流，在每个端口上都有一个链路控制模块，用于在收听和广播之间进行切换。
3.建立ADS-B解调器模块：
该模块将接收到的ADS-B信号进行解调，并将结果写入计算机内存中的标记流中。ADS-B解调器是GNURadio中最重要的步骤之一，因为它确保了收到的数据被解码并正确地传递给下一级处理模块。
4.建立ADS-B数据包解码器模块：
该模块将DataStream模块的输出流作为输入，并将数据转换为可读格式，包括航班号、速度、位置等。为此，该模块使用一组自定义的Python脚本，用于解析收到的ADS-B数据包并将其转换为人类可读的格式。
5.调试：
在使用GNURadio软件包时，必须进行反复尝试和调试。为了确保系统在工作时表现良好，需要进行模块测试、常规代码检查和硬件调试。
结果：
使用基于GNURadio的ADS-B信号收发系统，可以定期广播和收听ADS-B数据包的位置和运动数据，从而增强机组人员和空中交通管制员对航空器的掌控和可见性。
总结：
基于GNURadio的ADS-B信号收发系统是一种极具成本效益的解决方案，旨在满足不断增长的航空电子设备需求。该系统使用自定义硬件和open-sourceGNURadio软件包，实现了广播和收听ADS-B数据的功能。在今后的应用和发展中，该系统有望成为ADS-B接收器和地面接收器的首选方案。