隨著全球經(jīng)濟(jì)和人們出行需求的快速增長,空中交通負(fù)荷經(jīng)歷了前所未有的增長。傳統(tǒng)二次雷達(dá)監(jiān)視下的空中交通管制設(shè)施與日益增長的航空運(yùn)輸需求之間的矛盾日益突出,ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)成為我國未來新一代空管自動(dòng)化系統(tǒng)的核心技術(shù)。作為一種開放式的星基監(jiān)視手段,ADS-B系統(tǒng)以其主動(dòng)廣播式的運(yùn)行模式與低廉的成本,得到了國際民航組織和民航發(fā)達(dá)國家的廣泛的認(rèn)可。作為廣播式航空器監(jiān)視手段,ADS-B系統(tǒng)容易受到多種干擾的影響。因此,一種有效的干擾抑制方法亟待被應(yīng)用。本文首先建立了ADS-B信號(hào)陣列空間稀疏采集模型,分析了基于OMP算法、基于貪婪算法的改進(jìn)方法的信號(hào)重構(gòu)算法。面對線性平穩(wěn)信號(hào)、線性非平穩(wěn)信號(hào)、非線性平穩(wěn)信號(hào)以及非線性非平穩(wěn)信號(hào),通過仿真驗(yàn)證了不同算法信號(hào)恢復(fù)的可行性、效率以及成功重構(gòu)概率,為ADS-B的來波方向估計(jì)和干擾抑制奠定了理論基礎(chǔ)。其次,分析了傳統(tǒng)波達(dá)方向估計(jì)算法分辨率的表達(dá)方式,利用二階導(dǎo)數(shù)的性質(zhì),提出了一種基于離散函數(shù)二階導(dǎo)數(shù)的功率譜函數(shù)估計(jì)算法。并將其推廣至二維空間,提出2D-MUSIC方法及二維離散譜函數(shù)求二階導(dǎo)數(shù)的方法。在不同信噪比、采樣率和陣元數(shù)下,仿真驗(yàn)證了所提出的基于二階導(dǎo)數(shù)的MUSIC方法在低信噪比和低采樣率條件下,相比于傳統(tǒng)的MUSIC算法具有更高的分辨成功率,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了ADS-B來波方向的估計(jì)。再次,結(jié)合半正定規(guī)優(yōu)化布陣與壓縮感知波束形成技術(shù),建立陣元優(yōu)化模型,求解凸優(yōu)化問題,得到峰值旁瓣最小化的方向圖,驗(yàn)證了提出的基于SDP優(yōu)化方法在波束形成中對于減小峰值旁瓣的可行性,在降低了陣列總輸出功率的同時(shí),實(shí)現(xiàn)對ADS-B干擾方向來波的抑制。本文的研究成果可為我國新一代空管自動(dòng)化系統(tǒng)提供安全可靠的ADS-B信號(hào)源,提高我國空域監(jiān)視的安全水平和民航飛行效率,并為ADS-B在無人機(jī)空管和低空空域監(jiān)視的應(yīng)用提供理論支持。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V355.1;TN972
【部分圖文】：

的頻率發(fā)射信號(hào)，如果采用傳統(tǒng)的采樣方法，在民航飛機(jī)日益增多，低空空域逐步開放的背景下，勢必會(huì)在信號(hào)的接收端造成大量的數(shù)據(jù)冗余，為接收端信號(hào)處理造成麻煩。如果能利用 CS理論使用陣列信號(hào)對 ADS-B 信號(hào)進(jìn)行稀疏采樣，這樣就可以減少數(shù)據(jù)冗余，CS 理論表明，對信號(hào)的采樣率不取決于信號(hào)的帶寬，而取決于信息在信號(hào)中的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。CS 理論主要分為三個(gè)步驟，分別為信號(hào)的稀疏表示方法，測量矩陣的設(shè)置和信號(hào)重構(gòu)恢復(fù)算法。CS 方法應(yīng)用的前提是信號(hào)可以在某個(gè)域內(nèi)被稀疏表示。其中最常使用的變換基有傅里葉變換基、離散小波基、離散余弦變換基等[64]。在測量矩陣中為了保證信號(hào)在基向量表示的空間內(nèi)的線性投影能夠保留信號(hào)的原始特征，測量矩陣必須滿足約束等距特性，這對于測量矩陣的選擇提出了要求。而對于現(xiàn)有的重建算法而言，主要有兩大類：1. 基于松弛理論的凸優(yōu)化算法：該方法通過求解凸優(yōu)化問題找到信號(hào)的近似，必要的時(shí)候?qū)⒓s束條件松弛，以使問題滿足凸優(yōu)化條件，如基追蹤算法、內(nèi)點(diǎn)法、梯度投影方法和迭代閾值法等。2. 貪婪算法：該類算法是通過迭代選擇的一個(gè)局部最優(yōu)解來逐步逼近原信號(hào)，如匹配追蹤算法，正交匹配追蹤算法，分段OMP 算法、正則化 OMP 算法和壓縮采樣匹配追蹤算法等。凸優(yōu)化算法可以找到全局最優(yōu)解但是算法復(fù)雜度較高，而貪婪算法計(jì)算復(fù)雜度較低，但是容易陷入局部最優(yōu)[65]。稀疏陣列ADS-B觀測矩陣 YADS-B

分析型為n的一維離散時(shí)間信號(hào) M 1,如果一個(gè)稀疏域 可以表示一個(gè) 則稱信號(hào) 是可以稀疏表示的，即：系數(shù)， 是 中 個(gè)基向量的線性組合，上式的陣列表示形式x N ， 是 N N稀疏基矩陣，稱之為稀疏字典， 是有 個(gè)非零元素感知理論中，把x在HY W X域的稀疏投影表示成：y x向量， 是M N測量矩陣，壓縮感知理論指出，當(dāng)稀疏字典 相干時(shí)，可以通過基追蹤等優(yōu)化方法求解下式優(yōu)化問題，實(shí)現(xiàn)測量信號(hào)信號(hào)模型如圖 2.3 所示

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文表 2.2 信號(hào)參數(shù)表信號(hào)參數(shù) 數(shù)值信號(hào)長度變化范圍 500-5000/間隔 500頻率變化范圍 600Hz-12000Hz壓縮比 10

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本文編號(hào)：2832570